بررسي تأثير درصد حجمي، طول و شكل هندسي الياف پلي الفين بر مشخصات مكانيكي و ويژگي هاي شكست بتن هاي پرمقاومت

Investigation on the Effect of Volume, Length and Shape of Polyolefin Fibers on Mechanical Characteristics and Fracture Properties of High-Strength Concrete

با توجه به پيشرفت مهندسي عمران در دهه هاي اخير استفاده از بتن هاي پرمقاومت در ساخت سازه هاي خاص به امري رايج تبديل شده است. يكي از ضعف هاي عمده بتن كم بودن مقاومت كششي و متعاقب آن ترك خوردگي و شكست بتن مي باشد. امروزه با هدف بهره برداري بيشتر و رفع اين نقطه ضعف علاوه بر تسليح بتن با فولاد انواع گسترده اي از الياف شامل الياف پليمري، فلزي و حتي معدني و طبيعي ارايه مورد استفاده قرار گرفته اند. در اين تحقيق اثر طول، شكل هندسي و درصد حجمي الياف پلي الفين بر مشخصات مكانيكي و ويژگي هاي شكست بتن پرمقاومت مورد بررسي قرار گرفته است. الياف به كار گرفته شده به صورت ساده و شبكه اي با سه طول 19، 30 و 50 ميليمتر بوده كه در سه درصد حجمي مختلف 5/0، 1 و 5/1 درصد براي بررسي ويژگي هاي مكانيكي نمونه هاي فشاري، كششي، مدول الاستيسيته، تير خمشي و همچنين ويژگي هاي شكست نمونه هاي تير بدون شيار و تير شياردار به بتن اضافه گرديده اند. نتايج نشان مي دهد كه افزايش طول الياف تاثير مثبت بر ويژگي هاي مكانيكي و شكست بتن دارد، همچنين افزايش حجم باعث افزايش مدت زمان مقاومت نمونه در برابر بارگذاري خمشي مي شود و نمونه هاي الياف ساده مقاومت خمشي بيشتري نسبت به نمونه هاي الياف شبكه اي دارد ولي انرژي شكست نمونه هاي الياف شبكه اي به مراتب بيشتر از نمونه هاي الياف ساده مي باشد.

Regarding to advancement of civil engineering in recent decades, using high-strength concrete is so prevalent for constructing special projects. One of the main shortcomings of concrete is its tensile strength which causes cracking and brittle behavior. Today, to enhance concrete’s performance and overcome this lack, a wide range of fibers including polymeric, steel, mineral and natural are used as well as classical solution for improving tensile strength of concrete: using steel bars. In this study, the effect of volume, length and shape of polyolefin fibers on mechanical characteristics and fracture properties of high-strength concrete is investigated. Three different fiber’s length of 19, 30 and 50 mm are used at three different volume percentages of 0.5, 1 and 1.5 with two simple and reticular shapes. Conventional experimental tests of compressive strength, tensile strength, bending strength and modulus of elasticity are implemented to determine mechanical characteristics as well as U-notched prismatic beam to evaluate fracture properties. The results have shown that increasing the length of fiber enhances mechanical and fracture properties of concrete. Also, increasing the fibers’ volume causes an increasing the resistance time of concrete specimens against bending load. The simple-shape fiber shows higher bending strength in comparison with reticular fibers but fracture energy of reticular fibers is so greater than simple-shape fibers.