بررسی تاثیر حرارت‌های بالا بر خصوصیات مکانیکی بتن‌های حاوی الیاف مختلف

زوال بتن به تشکیل ترک‌ها و ریزترک‌ها در اثر بارگذاری و یا تاثیرات محیطی وابسته بوده و تغییرات دمایی و رطوبتی در خمیر سیمان باعث ایجاد ریزترک‌ها می‌شوند. با اعمال بار، ریزترک‌ها به هم متصل شده و ترک‌ها را تشکیل می‌دهند و در نهایت این ترک‌ها در جسم بتن منتشر می‌شوند. استفاده از الیاف مختلف در بتن و ساخت بتن الیافی به عنوان یک گام موثر در جلوگیری از انتشار ریزترک‌ها و ترک‌ها محسوب می‌شود. از طرفی آتش‌سوزی یکی از مواردی است که همواره سازه‌‌‌های مهندسی را تهدید می‌کند. با توجه به لرزه خیز بودن ایران، این تهدید جای تامل بیشتری دارد؛ زیرا همواره آتش‌سوزی یکی از خطرات بعد از زلزله است. دماهای بالا باعث تغییرات شیمیایی و فیزیکی آشکار می‌شود که این امر منجر به تخریب بتن می‌گردد. در این تحقیق سعی بر آن است که با استفاده از الیاف مختلف، میزان کاربرد متفاوت الیاف در بتن‌های با عیار مختلف، میزانی بهینه از کاربرد الیاف با جنس‌های مختلف در بتن تحت حرارت‌های بالا ارائه گردد. آزمایش‌هایی مانند اسلامپ، مقاومت فشاری 7 و 28 روزه و مقاومت کششی بر روی نمونه‌های بتن تازه و سخت‌شده صورت گرفت. با تغییر میزان الیاف، نوع الیاف، سن نمونه‌ها، میزان حرارت اعمالی و میزان سیمان موجود در طرح اختلاط سعی شد تاثیر این عوامل بر رفتار بتن الیافی تحت اثر آتش سوزی ارزیابی شود. نتایج نشان داد که افزودن الیاف موجب کاهش روانی مخلوط بتنی می‌شود. بعلاوه، تاثیر اضافه کردن الیاف در ممانعت از کاهش مقاومت فشاری و کششی قابل توجه بود. همچنین، الیاف پلی‌پروپیلن نسبت به الیاف فولادی عملکرد بهتری داشته و مقاومت فشاری برای عیارهای 350، 400 و 450 به ترتیب، 8، 22 و 8.5% نسبت به الیاف فولادی افزایش از خود نشان داد. بهبود عملکرد الیاف ‌‌پلی‌پروپیلن نسبت به الیاف فولادی برای مقاومت کششی به ترتیب 22، 16 و 110% بود.

investigation of the effect of elevated temperatures on the mechanical properties of concretes containing different fibers

this study investigates the impact of various fibers on the performance of concrete under high-temperature conditions, considering the prevalent factors leading to concrete degradation, such as loading, thermal fluctuations, and moisture changes. in seismic-prone regions like iran, the post-earthquake scenario often involves fire hazards, making the study of fire-induced concrete deterioration particularly relevant. the research focuses on determining the optimal percentage of fibers to enhance concrete behavior under high temperatures. a comprehensive set of tests, including slump, 7-day and 28-day compressive strength, and tensile strength assessments, was conducted on both fresh and hardened concrete samples. the study systematically varied fiber percentages, types, sample ages, applied heat levels, and cement content in the mix design to evaluate their collective impact on fiber-reinforced concrete in high-temperature environments. results revealed that the inclusion of fibers led to a decrease in the workability of the concrete mix. however, this was offset by a significant contribution to the preservation of both compressive and tensile strength. notably, polypropylene fibers exhibited superior performance compared to steel fibers. in grades 350, 400, and 450, the compressive strength increased by 8%, 22%, and 8.5%, respectively, when using polypropylene fibers instead of steel fibers. similarly, the improvement in tensile strength with polypropylene fibers surpassed that of steel fibers, with enhancements of 22%, 16%, and a substantial 110% for grades 350, 400, and 450. the findings underscore the effectiveness of incorporating fibers, particularly polypropylene, in mitigating the adverse effects of high temperatures on concrete, offering insights that can inform future construction practices, especially in seismic regions prone to fire hazards.