ارزیابی آزمایشگاهی عملکرد ترکیبی الیاف ماکرو سنتتیک کورتا و خرده لاستیک در شکلپذیری و مقاومت فشاری دال بتن مسلح
محورهای موضوعی : آنالیز سازه - زلزله
مهدی عباسی سردارآبادی
1
,
احمد گنجعلی
2
,
احسان کاشی
3
,
حمیدرضا ایرانی
4
1 - گروه مهندسی عمران ،واحد شاهرود، دانشگاه آزاداسلامی، شاهرود، ایران
2 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود
3 - استادیار، گروه عمران، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
4 - گروه مهندسی عمران ، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی ، شاهرود، ایران
کلید واژه: الیاف ماکرو سنتتیک, خرده لاستیک بازیافتی, دال بتنی,
چکیده مقاله :
با گسترش روزافزون صنعت ساختوساز و کاربرد گسترده بتن بهعنوان یکی از مصالح اصلی، ضرورت انجام پژوهشهای جامع در زمینه خواص بتن و افزودنیهای آن بیشازپیش احساس میشود. یکی از اجزای مهم سازهای، دالهای بتنی هستند که به دلیل نقش کلیدی در انتقال بارهای استاتیکی، بررسی مقاومت مکانیکی و رفتار شکلپذیری آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این پژوهش، تأثیر ترکیب همزمان الیاف ماکرو سنتتیک و خرده لاستیک بهعنوان افزودنیهای مؤثر بر خواص مکانیکی بتن در دالهای بتن مسلح مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، شش نمونه دال بتنی مسلح با سه طرح اختلاط متفاوت ساخته شد و پارامترهای مقاومتی و رفتاری آنها شامل حداکثر بار فشاری قابلتحمل و میزان شکلپذیری ارزیابی گردید. نتایج نشان داد طرح اختلاط حاوی ۵ % خرده لاستیک و ۱ % الیاف ماکرو سنتتیک، به ترتیب موجب افزایش مقاومت فشاری و شکلپذیری به میزان ۲۲ و ۳۵ درصد نسبت به بتن شاهد شد. همچنین یافتهها نشان داد افزایش میزان خرده لاستیک سبب کاهش مقاومت فشاری دالهای بتنی میشود، درحالیکه حضور الیاف ماکرو سنتتیک با ایجاد پیوند مؤثر در ماتریس بتن، موجب بهبود رفتار مکانیکی و افزایش شکلپذیری میگردد. در نتیجه، استفاده از خرده لاستیک در دالهای بتن مسلح به دلیل تأثیر منفی بر پارامترهای مقاومتی توصیه نمیشود و لازم است از بهکارگیری آن اجتناب گردد، درحالیکه بهرهگیری از الیاف ماکرو سنتتیک میتواند گزینهای مناسب برای ارتقای عملکرد مکانیکی بتن باشد.
As the construction industry rapidly grows and concrete continues to be widely used as a key building material, the necessity for comprehensive research on the properties of concrete and its additives has become increasingly apparent. Among structural elements, concrete slabs play a vital role in transferring static loads; therefore, their mechanical strength and ductility require careful investigation. This study examined the combined effect of macrosynthetic fibers and crumb rubber as additives on the mechanical properties of reinforced concrete slabs. Six reinforced concrete slab specimens with three different mix designs were prepared, and their mechanical and behavioral parameters, including maximum compressive load capacity and ductility, were evaluated. The results showed that the mix containing 5% crumb rubber and 1% macrosynthetic fibers led to increases of 22% in compressive strength and 35% in ductility compared to the control specimen. Furthermore, the findings indicated that increasing the amount of crumb rubber reduces the compressive load-bearing capacity of concrete slabs, while the inclusion of macrosynthetic fibers enhances mechanical behavior and ductility by forming an effective bond within the concrete matrix. Consequently, the use of crumb rubber in reinforced concrete slabs is not recommended due to its negative impact on mechanical performance, whereas the application of macrosynthetic fibers can effectively improve the overall mechanical properties of concrete.
[1] Zeiml M, Leithner D, Lackner R, Mang HA. How do polypropylene fibers improve the spalling behavior of in-situ concrete. Cem Concr Res .2006;36(5):929-42. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.12.018
[2] Banu D, Taranu N. Traditional solutions for strengthening reinforced concrete slabs. Bull Polytech Inst Jassy. 2010; 3(3): 53 – 62.
[3] Yelgin AN, Kasap H, Ozyurt MZ. Strengthening of reinforced concrete slabs by thin steel plates glued with epoxy. Sakarya Univ J Sci. 1999; 3(1):25-34.
[4] Rasheed LS, Al-Azawi TK. Experimental analysis of reinforced concrete slabs strengthened with steel plates. Iraqi J Mech Mater Eng. 2013; 13(1):1-15.
[5] Metwally IM. Three-dimensional finite element analysis of reinforced concrete slabs strengthened with epoxy-bonded steel plates. Adv Concr Constr. 2014; 2(2):91-108. https://doi.org/10.12989/acc.2014.2.2.091
[6] Banthia N, Gupta R. Influence of polypropylene fiber geometry on plastic shrinkage cracking in concrete. Cem Concr Res. 2006; 36(7):1263-7. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2006.01.010
[7] Tagnit-Hamou A, Vanhove Y, Petrov N. Microstructural analysis of the bond mechanism between polyolefin fibers and cement pastes. Cem Concr Res.2005 ; 35(2):364-70.
https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.05.046
[8] Albano C, Camacho N, Reyes J, Feliu J, Hernandez M. Influence of scrap rubber addition to Portland I concrete composite. Compos Struct. 2005; 71(3):439-46. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2005.09.037
[9] Khaloo AR, Dehestani M, Rahmatabadi P. Mechanical properties of concrete containing a high volume of tire-rubber particles. Waste Manag. 2008;28(12):2472-82. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008.01.015
[10] Soutsos M, Le T, Lampropoulos A. Flexural performance of fibre reinforced concrete made with steel and synthetic fibres. Constr Build Mater. 2012;36:704-710. https://doi. rg/10.1016/j.conbuildmat.2012.06.042
[11] Behfarnia K, Behravan A. Application of high performance polypropylene fibers in concrete lining of water tunnels. Mater Des. 2014;55:274-279. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.09.075
[12] Alberti MG, Enfedaque A, Gálvez JC. On the mechanical properties and fracture behavior of polyolefin fiber-reinforced self-compacting concrete. Constr Build Mater. 2014;55:274-288.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.01.024
[13] Alberti MG, Enfedaque A, Gálvez JC. Comparison between polyolefin fibre reinforced vibrated conventional concrete and self-compacting concrete. Constr Build Mater. 2015; 85:182-194. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.03.007
[14] Alberti MG, Enfedaque A, Gálvez JC, Agrawal V. Fibre distribution and orientation of macro-synthetic polyolefin fibre reinforced concrete elements. Constr Build Mater. 2016;122:505-517. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.083
[15] Deng Z, Shi F, Yin S, Tuladhar R. Characterisation of macro polyolefin fibre reinforcement in concrete through round determinate panel test. Constr Build Mater. 2016;121:229-235. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.134
[16] Gul S, Naseer S. Concrete containing recycled rubber steel fiber. Procedia Struct Integr. 2019; 18(2):101-107. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2019.08.144
[17] Fawzy HM, Mustafa SAA, Elshazly FA. Rubberized concrete properties and its structural engineering applications – An overview. Egypt Int J Eng Sci Technol. 2020;30(1):1-11.
https://doi.org/10.21608/eijest.2020.35823.1000
[18] Omidinasab F, Eskandari A, Moghadam AS. Investigation and comparison of the influence of steel, polypropylene, and korta fibers in improving the flexural performance of reinforced concrete beams. Amirkabir J Civ Eng. 2022;54(7):563-6. https://doi.org/10.22060/ceej.2022.19457.7179
[19] Aidarov S, Nogales A, Tošić N, de la Fuente A. Influence of fiber orientation on flexural-based design of steel fiber-reinforced concrete slabs: Experimental and numerical program. Struct Concr. 2024;25(2):956-72. https://doi.org/10.1002/suco.202300754
[20] Abbasi Sardarabadi M, Ganjali A, Kashi E, Irani H. Experimental investigation of the effect of Korta fibers and rubber granules on the strength and ductility of concrete. Adv Concrete Constr. 2025;20(5):425–442. doi:10.12989/acc.2025.20.5.425
[21] ASTM International. Standard specification for concrete aggregates. ASTM C33. West Conshohocken: ASTM International; 2016. Available from: http://www.astm.org/
[22] Kargaran A. Experimental investigation of strengthening of RC one-way slabs using NSM and hybrid techniques under impact loading. Eur J Environ Civ Eng. 2021;26(15):7703-26.
https://doi.org/10.1080/19648189.2021.2005685
[23] harma R, Kasilingam S. Performance of thin reinforced concrete slabs against low velocity repeated impact load. Eur J Environ Civ Eng. 2023;28(6):1415-44. https://doi.org/10.1080/19648189.2023.2259956
[24] areed S, Khan AUR. Behavior of reinforced recycled aggregate concrete beams and slabs strengthened in flexure and punching with CFRP composites. J Text Inst. 2023;115(11):2116-24.
https://doi.org/10.1080/00405000.2023.2281020
[25] Abbasi Sardarabadi M, Ganjali A, Kashi E, Irani H. Evaluation of airport concrete pavement under impact load using isogeometric numerical method, Transportation Research Journal 2025; 22(2): 485
