بررسی مقاومت شکست روسازی بتن غلتکی تقویت شده با الیاف مصنوعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

چکیده

روسازی‌های بتن غلتکی، زیر مجموعه‌ای از روسازی‌های صلب هستند. از مهم ترین ویژگی‌های این روسازی‌ها می‌توان به کسب مقاومت بالا در سنین پایین، سرعت اجرای زیاد و هزینه‌ی ساخت کم اشاره کرد. یکی از نقاط ضعف این نوع بتن، عدم امکان استفاده از آرماتور به عنوان مسلح کننده در آنها می‌باشد. این ضعف منجر به شکل پذیری و مقاومت خمشی پایین این روسازی‌ها می‌گردد. تا به حال محققین راه حل‌های مختلفی را برای بر طرف کردن این نواقص ارائه کرده‌اند که از آن جمله استفاده از الیاف است. بنابراین هدف اصلی ازاین پژوهش بررسی تاثیر الیاف پلی اولفین- آرامید بر مقاومت شکست بتن غلتکی در مودهای مختلف بارگذاری (مودهای کشش خالص، برش خالص و مودهای ترکیبی( می‌باشد. بدین منظور با استفاده از اصول مکانیک شکست الاستیک خطی به بررسی مقاومت شکست بتن غلتکی حاوی الیاف پلی اولفین- آرامید به طول 20 میلی‌متر به درصدهای 1/0 ،3/0 و 5/0( درصد وزن بتن غلتکی) پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد با انتقال از مود کشش خالص به برش خالص، مقاومت شکست بتن غلتکی حاوی الیاف و بدون الیاف کاهش می‌یابد. یعنی بیشترین مقدار مقاومت شکست در مود کشش خالص I ) ) و کمترین مقدار در برش خالص II )  ) اتفاق می‌افتد. همچنین مقدار بهینه الیاف بدست آمده برای بهترین حالت مقاومت شکست بتن غلتکی در مودهای مختلف بارگذاری 3/0 درصد کل وزن بتن غلتکی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of fracture resistance of roller-compacted concrete pavement modified with synthetic fibers

نویسندگان [English]

  • Ali Yousefi Rashid
  • Babak Golchin
Department of Civil Engineering, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran
چکیده [English]

Roller compacted concrete pavements (RCCP) are considered as an adjunct of solid pavements. High strength at early age, faster construction, and relatively low cost, are benefits of such pavements to be mentioned. One obstacle of these types of pavements is that using steel bars as reinforcement is not possible. This disadvantage results in low ductility and strength. So far, researchers have presented numerous solutions to address these issues, such as implementing fibers. The aim of this study is the investigation of fracture resistance of RCCP modified with polyolefin-aramid fiber in different loading modes (pure mode I, pure mode II and mixed-mode I/II). For this purpose, liner elastic fracture mechanics (LEFM) was used for obtaining the fracture resistance of RCCP with polyolefin[1]aramid fibers with percentages of 0.1%, 0.3%, and 0.5% by weight and 20 mm length. The results showed that the minimum fracture toughness of RCCP occurs under pure mode II loading conditions, showing that both plain RCCP and polyolefin-aramid fiber-reinforced RCCP represent less resistance against fracture under pure II conditions. It is found that adding polyolefin-aramid fibers more than 0.3% by weight of the mixture does not lead to a significant improvement of the fracture resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liner Elastic Fracture Mechanics
  • Roller compacted concrete pavement
  • Polyolefin-aramid fiber
  • Fracture resistance

مراجع

[1]  “Guide for Roller-Compacted Concrete Pavements”, Portland Cement Association (PCA), August 2010.
[2]  C. Gaedicke, J. Roesler, F. Evangelista, Threedimensional cohesive crack model prediction of the flexural capacity of concrete slabs on soil, Engineering Fracture Mechanics. 94 (2012)1-12.
[3]  E. Ferrebee, A. Brand, A. Kachwalla, J. Roesler, D. Gancarz, J. Pforr, Fracture properties of roller compacted concrete with virgin and recycled aggregates, TRR(2441) (2014)128-34.
[4]  T.L. Anderson, Fracture mechanics: fundamentals and applications, CRC press (2005).
[5]  A. Razmi, M.M. Mirsayar, On the mixed mode I/II fracture properties of jute fiber-reinforced concrete, Construction and  Building Materials, 148 (2017) .025–215
[6]  Fakhri, M. Ershad, A. Crack behavior analysis of roller compacted concrete mixtures containing reclaimed asphalt pavement and crumb rubber, Engineering Fracture Mechanics (2017).
[7]  H. Rooholamini, A. Hassani, M.R.M. Aliha, Evaluating the effect of macro-synthetic fibre on the mechanical properties of roller-compacted concrete pavement using response surface methodology,  Construction and Building Materials 159 (2018) 517–529.
[8]  Fernando Pelisser et al, Effect of the addition of synthetic fibers to concrete thin slabs on plastic shrinkage cracking, Construction and Building Materials. 24 (11) (2010) 2171–2176.
[9]  M.H. Arafa, M.A. Alqedra, H.G. Almassri, Effect of forta-ferro fibers on fresh and mechanical properties of ultra high performance self compacting concrete, International Journal of Engineering Research and Technology. 1 (7) (2013) 43–47.
[10]  M.R. Ayatollahi, M.R.M. Aliha, Wide range data for crack tip parameters in two disc-type specimens under mixed mode loading, Comput. Mater. Sci. 38 (2007) 660–670.
[11]  M.R. Ayatollahi, J. Akbardoost, F. Berto, Size effects on mixed-mode fracture behavior of polygranular graphite Carbon (2016), doi: 10.1016/j. carbon.2016.03.030.
[12]  M.R.M. Aliha, A. Bahmani, Sh. Akhondi, Mixed mode fracture toughness testing of PMMA with different three-point bend type specimens European Journal of Mechanics / A Solids (2016), doi:10.1016/j. euromechsol.2016.01.012.
[13]  D.J. Smith, M.R. Ayatollahi, M.J. Pavier, The role of T-stress in brittle fracture for linear elastic materials under mixed-mode loading, Fatigue Fract. Eng. Mater.Struct. 24 (2) (2001) 137–150.
 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 52، شماره 5
مرداد 1399
صفحه 1079-1092

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار