مکانیک شکست بتن الیاف مسلح: مطالعه ی آزمایشگاهی اثر جنس، هندسه و ترکیب الیاف مختلف

در سال های اخیر استفاده از الیاف پلیمری گسترش قابل توجه ی در مسلح سازی بتن داشته است. نقش اصلی الیاف در رفتار پس از ترک خوردگی بتن بروز می نماید. بررسی دقیق رفتار ترک خوردگی مستلزم به کارگیری مفاهیم مکانیک شکست در فرآیند شکست و گسترش ترک تیرهای بتنی می باشد. به این منظور در این تحقیق 14 نمونه ی بتنی به ابعاد 400×100×100میلی متر که در مرکز وجه کششی خود دارای شکافی به عمق 35 میلی متر می باشند؛ تحت آزمایش خمش چهار نقطه ای قرار گرفتند. در این نمونه ها جنس، هندسه و درصد ترکیب الیاف مختلف، متغیر در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد که الیاف ماکرو پلی پروپیلن با وجود افزایش مقاومت خمشی، تاثیر قابل توجه ی بر افزایش شکل پذیری بتن ندارند. الیاف میکرو پلی استر و پلی پروپیلن عملکرد مناسب تری در حین ترک خوردگی بتن داشته و برای نمونه های حاوی این الیاف در هنگام آغاز ترک خوردگی افت ناگهانی قابل توجه ی در باربری صورت نمی گیرد. هم چنین نتایج نمونه های مرکب حاوی الیاف ماکرو پلی پروپیلن و میکرو پلی استر نشان داد که گرچه با افزایش درصد الیاف ماکرو مقاومت خمشی ترک خوردگی افزایش می یابد؛ اما شاخص های شکل پذیری با کاهش رو به رو می شوند. با در نظر گرفتن مجموع ویژگی ها، نمونه ی با نسبت الیاف ماکرو پلی پروپیلن به الیاف میکرو پلی استر 3 به 2 بهترین عملکرد را خواهد داشت.

Fracture mechanics of fiber reinforced concrete: Experimental study of composition, geometry and hybridization of fibers

Using of polymeric fibers for reinforced concrete structures has significantly developed in recent years. Polymeric fibers start their contribution in the behavior of concrete members after cracking. In order to a careful investigation into postcracking behavior need to apply fracture mechanic concept (growth of cracks) in reinforced concrete members. For this purpose, in this research 14 concrete prisms (100×100×400 mm in dimensions) with 35 mm notch depth (at the center of tensile side) for fourpoint flexural strength test were fabricated. Fiber composition, geometry and hybridization percent were varied in these samples. Derived outputs illustrated that macro polypropylene (PP) fiber has no significant effect on concrete ductility, whereas it leads to increase the flexural strength. But micro polyester (PET) and PP fibers have more effective performance during forming cracks in concrete members. PET and PP fibers have a more suitable function during concrete cracking and the samples containing these fibers have no significant drop in their bearing while the cracking is started. In addition, samples reinforced with PP and PET fibers indicated that by increase in macro fibers, the flexural strength were increased where as ductility indices decreased. In general, samples reinforced with %60 of PP macro fibers and %40 PET micro fibers have the best performance.