ارزیابی آزمایشگاهی خصوصیات مقاومتی بتن پودری واکنش‌زا (rpc) تولید شده با مصالح بومی حاوی الیاف فولادی صنعتی

بتن پودری واکنش‌زا (rpc) یکی از بتن‌های فوق‌توانمند با خصوصیات مکانیکی برتر است که با استفاده از سیمان و مصالح پودری بسیار ریزدانه همچون ماسه کوارتزی، میکروسیلیس، مقادیر کم نسبت آب به سیمان، فوق روان‎کننده و الیاف فولادی ساخته می‎شود. هدف پژوهش حاضر، ارزیابی آزمایشگاهی تاثیر استفاده از انوع مختلف الیاف فولادی صنعتی با اندازه‌ها (قطرها)ی مختلف و درصدهای مختلف بر خواص مقاومتی rpc و تعیین یک سری روابط تجربی برای تخمین آنهاست. به همین منظور با تهیه سه نوع الیاف فولادی با قطرهای کوچک (گروه 1)، متوسط (گروه 2) و بزرگ (گروه 3) و ساخت تعدادی نمونه rpc با استفاده از مصالح معدنی بومی، خصوصیات مقاومتی این نوع بتن شامل مقاومت‌های فشاری، خمشی و کششی در سنین مختلف تعیین شد. نتایج آزمون‌های مقاومت فشاری نشان داد که با کاهش قطر الیاف فولادی، مقاومت فشاری 28 روزه نمونه‌های rpc افزایش چشمگیری داشته و برابر با 423.5 مگاپاسکال تعیین شد. به‌طوری‌که در مقایسه با نمونه شاهد (بدون الیاف)، مقاومت فشاری با رشد 29.11 درصدی همراه است. همچنین مقدار بهینه الیاف فولادی متوسط جهت دستیابی به rpc با بیشترین مقاومت، 2 درصد تعیین شد. نتایج آزمون‌های مقاومت خمشی نشان داد که مقدار 2 درصد الیاف فولادی گروه 1 (با قطر کوچک) و گروه 2 (با قطر متوسط) و مقدار 3 درصد الیاف فولادی گروه 3 (با قطر بزرگ) به‌عنوان مقادیر بهینه درصد الیاف فولادی جهت رسیدن به حداکثر مقاومت خمشی در rpc می‌باشند. به‌طوری‌که مقاومت خمشی 28 روزه نمونه‌های rpc به‌ترتیب حاوی 2، 2 و 3 درصد الیاف فولادی گروه‌های 1، 2 و 3 به‌ترتیب برابر با 40.9، 44.6 و 39.1 مگاپاسکال بدست آمد. بیشترین مقاومت کششی نمونه‌های rpc حاوی 1، 2 و 3 درصد الیاف فولادی گروه‌های 1، 2 و 3 در مقایسه با نمونه شاهد، به‌ترتیب با رشد 61.25، 66.42 و 68.21 درصدی همراه بوده است. همچنین نتایج آزمون‌های مقاومت کششی نشان داد که افزودن الیاف فولادی گروه 2 (متوسط) در مقایسه با دو گروه دیگر (کوچک و بزرگ)، تاثیر بیشتری بر درصد رشد مقاومت کششی نمونه‌های rpc داشته است.

experimental evaluation of the strength properties of reactive powder concrete (rpc) produced with indigenous materials containing industrial steel fibers

reactive powder concrete (rpc) is one of the ultra-high strength concretes with superior mechanical properties, which is made using cement and very fine powder materials such as quartz sand, microsilica, low amounts of water-cement ratio, super-lubricant and steel fibers. the main role of steel fibers in such concrete is actually a type of composite that has proper integrity and continuity and enables the use of concrete as a flexible material. the present study aimed to evaluate the effect of using different types of industrial steel fibers with different length (diameter) and percentages on the strength properties of rpc and to determine a series of experimental relationships for their estimation. to this end, by preparing three types of steel fibers with small diameters (group 1), medium (group 2) and large (group 3) and making a number of rpc samples using indigenous and common mineral materials, the strength characteristics of this type of concrete include compressive, bending and tensile strengths were determined at different ages. to investigate the effect of curing time as well as the diameter and percentage of steel fibers on the compressive strength of rpc, a total of 39 samples + 1 sample without fibers (control concrete) containing 1 to 5% of large steel fibers (with diameter of 0.8 mm), medium (with diameter of 0.6 mm) and small (with diameter of 0.4 mm) were made and their compressive strength was determined at different ages. in addition, to determine the bending and tensile strengths of rpc samples, a total of 18 standard rpc beam and cylindrical samples containing different percentages of medium diameter steel fibers were made. after these samples were cured, their 28-day strength was evaluated in comparison with the control samples. the results of compressive strength tests showed that by increase in the curing age, the strength of rpc increases in compared with the control sample (without fibers). the results of compressive strength tests showed that by reduce in the diameter of steel fibers, the 28-day compressive strength of rpc samples increased significantly and was determined to 423.5 mpa. in compared with the control sample (without fibers), the compressive strength is associated with a growth of 29.11%. also, the optimal amount of medium steel fibers to achieve rpc with the highest strength was determined to be 2%. the results of flexural strength tests showed that 2% of group 1 steel fibers (with small diameter) and group 2 (with medium diameter) and 3% of group 3 steel fibers (with large diameter) as the optimal percentage of steel fibers to reach the maximum flexural strength in rpc. therefore, the 28-day flexural strength of rpc samples containing 2%, 2%, and 3% of steel fibers of groups 1, 2, and 3, respectively, was equal to 40.9, 44.6, and 39.1 mpa. the highest tensile strength of rpc samples containing 1%, 2%, and 3% of steel fibers of groups 1, 2, and 3 compared to the control sample, was associated with a growth of 61.25%, 66.42%, and 68.21%, respectively. also, the results of the tensile strength tests showed that the addition of group 2 steel fibers (medium) compared to the other two groups (small and large), had a greater impact on the growth percentage of tensile strength of rpc samples.