مطالعه آزمایشگاهی اثر الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن بر خواص فیزیکی و مکانیکی بتن و ملات سیمان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین

چکیده

بتن پرکاربردترین مصالح در پروژه‌های معدنی و عمرانی است و طرح اختلاط آن باید با توجه به کاربرد، نوع مصالح و شرایط محیطی باشد. در این پژوهش اثر الیاف ترکیبی شیشه و  پلی پروپیلن بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی بتن و ملات سیمان بررسی شده است. امروزه از الیاف مصنوعی برای بهبود خواص مکانیکی بتن استفاده می‌شود، به ویژه الیاف شیشه، پلی پروپیلن، کربن و فولاد مورد استفاده در بتن باعث نتایج خوبی برای بهبود خواص متعدد بتن شده است. برای این منظور نمونه‌های بتنی و ملات سیمان بدون الیاف، با الیاف تکی شیشه (درصد الیاف: 2/0، 35/0 و 5/0 درصد حجم بتن یا ملات سیمان)، با الیاف تکی پلی پروپیلن (درصد الیاف: 2/0، 35/0 و 5/0 درصد حجم بتن یا ملات سیمان) و الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن (درصد الیاف پلی پروپیلن 17/0 درصد و الیاف شیشه 18/0 درصد حجم بتن یا ملات سیمان)، ساخته شده است. خواص فیزیکی شامل تخلخل موثر، سرعت امواج طولی و خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی برزیلی و مقاومت فشاری تک محوری نمونه‌های بتن و ملات سیمان تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان داد تخلخل موثر بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن نسبت به بتن و ملات سیمان بدون الیاف، بتن و ملات سیمان دارای الیاف تکی شیشه و بتن و ملات سیمان دارای الیاف تکی پلی پروپیلن کمتر است. سرعت امواج طولی، مقاومت کششی و مقاومت  فشاری تک محوری بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن بیشتر از دیگر نمونه‌های بتنی و ملات سیمان است. مقاومت کششی بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن نسبت به مقاومت کششی بتن و ملات سیمان بدون الیاف به ترتیب 22/15 و 44/16 درصد افزایش و مقاومت فشاری تک محوری بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن نسبت به مقاومت فشاری تک محوری بتن و ملات سیمان بدون الیاف به ترتیب 3/27 و 56/20 درصد افزایش نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of Glass and Polypropylene Composite Fibers on Physical and Mechanical Properties of Concrete and Cement Mortar

نویسندگان [English]

  • M. Hosseini 1
  • D. Fakhri 2
1 Associate Professor, Dept. of Mmining Engineering, Imam Khomeini International university, Qazvin, Iran
2 M.Sc Student, Dept. of Mmining Engineering, Imam Khomeini International university, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Concrete is the most widely used material in mining and civil projects and its mix design must be based on application, type of material and environmental conditions. In this study the effect of combined glass and polypropylene fibers on physical and mechanical properties of concrete and cement mortar was investigated. Nowadays, artificial fibers are used to improve the mechanical properties of concrete. Particularly, glass, polypropylene, carbon and steel fibers used in concrete lead to good results in improving its several properties. To this purpose, the concrete and cement mortar samples were made without fiber, with individual glass fibers (0.2, 0.35 and 0.5 volume percent of concrete or cement mortar), with individual polypropylene fibers (0.2, 0.35 and 0.5 volume polypropylene fibers 0.17 volume percent and glass fibers 0.18 volume percent of concrete or cement mortarpercent of concrete or cement mortar), and with combined glass and polypropylene fibers (). The physical properties including effective porosity, longitudinal waves velocity and the mechanical properties including Brazilian tensile strength and uniaxial compressive strength of the samples were analyzed. The results indicated that the effective porosity of concrete and cement mortar with combined glass and polypropylene fibers was less compared to the concrete and the cement mortar without fiber, with individual glass fibers and with individual polypropylene fibers. The velocity of longitudinal waves, tensile strength and uniaxial compressive strength of the concrete and the cement mortar samples with combined glass and polypropylene fibers were higher than the other samples. Compared to the concrete and the cement mortar samples without fibers, the tensile strength of the concrete and the cement mortar with combined glass and polypropylene fibers were increased by 15.22% and 16.44%, respectively, and their uniaxial compressive strength showed the increase of 27.3% and 20.56%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete
  • Cement mortar
  • Combined fibers
  • Glass fibers
  • Polypropylene fibers
  • Physical-mechanical properties

مراجع

  1. Yazıcı, Ş., İnan, G., and Tabak, V. (2007). “Effect of aspect ratio and volume fraction of steel fiber on the mechanical properties of SFRC”. Construction and Building Materials, 21(6): 1250-1253.
  2. Karahan, O., and Atiş, C. D. (2011). “The durability properties of polypropylene fiber reinforced fly ash concrete”. Materials & Design, 32(2): 1044-1049.
  3. اقتداری، م.، قنبری، ا.؛ 1398؛ "مطالعه آزمایشگاهی اثرات الیاف شیشه بر مقاومت مکانیکی بتن و مقایسه با بتن حاوی الیاف پلی پروپیلن". سومین کنفرانس ملی رویه های بتنی، تهران، انجمن بتن ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران.
  4. پایرو، پ.؛ 1392؛ "بتن مسلح الیافی". تهران: فرهنگ و دانش.
  5. Song, P. S., and Hwang, S. (2004). “Mechanical properties of high-strength steel fiber-reinforced concrete”. Construction and Building Materials, 18(9): 669-673.
  6. Miloud, B. (2005). “Permeability and porosity characteristics of steel fiber reinforced concrete”. Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), 6(4): 317-330.
  7. Matar, P., and Zéhil, G. P. (2019). “Effects of polypropylene fibers on the physical and mechanical properties of recycled aggregate concrete”. Journal of Wuhan University of Technology, Materials Science Edition,34: 1327-1344.
  8. Hilles, M. M., and Ziara, M. M. (2019). “Mechanical behavior of high strength concrete reinforced with glass fiber”. Engineering Science and Technology, an International Journal, 22(3): 920-928.
  9. حجازی، م.، فتحی، ف.، صدرارحامی، ح.؛ 1396؛ "بررسی خواص مکانیکی بتن سبک ساز ه ای با استفاده از الیاف ترکیبی".مهندسی عمران امیرکبیر، دوره 49، شماره 2، ص 335-346.
  10. Taheri Fard, A. R., Soheili, H., Ramzani Movafagh, S., and Farnood Ahmadi, P. (2016). “Combined effect of glass fiber and polypropylene fiber on mechanical properties of self-compacting concrete”. Magazine of Civil Engineering, 2: 26-31.
  11. Ahmed, A. A., and Jia, Y. (2019). “Effect of using hybrid polypropylene and glass fibre on the mechanical properties and permeability of concrete”. Materials, 12(22): 3786.
  12. مقررات ملی ساختمان ایران؛ 1392؛ "مبحث پنجم، مصالح و فرآورده‌های ساختمانی".
  13. سازمان ملی استاندارد ایران؛ 1392؛ "اتاق اختلاط، محفظه رطوبت، اتاق رطوبت و حوضچه های آب مورد استفاده در آزمون سیمان هیدرولیکی و بتن ها، استاندارد شماره 17040".
  14. ISRM, (1979). “Suggested method for determining water content, porosity,density, absorption and related properties and swelling and slake durability index properties”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 16: 141-156.
  15. ISRM, (1978). “Suggested methods for determining sound velocity”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 15: 53-58.
  16. ISRM, (1978). “Suggested methods for determining tensile strength of rock materials”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 15: 99-103.
  17. ISRM, (1979). “Suggested methods for determining the uniaxial compressive strength and deformability of rock materials”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 16: 138-140.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 19 آذر 1399
  • تاریخ بازنگری: 25 دی 1399
  • تاریخ پذیرش: 30 فروردین 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار