تأثیر ابعاد و مقدار الیاف پلیمری در استقامت و دوام روسازی بتن غلتکی در برابر چرخه‌های یخ زدن و آب شدن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر استفاده از بتن غلتکی در روسازی راه‌ها به دلیل مزایای بسیار آن افزایش یافته است. همچنین با اضافه کردن الیاف به بتن‌های غلتکی می‌توان برخی خواص بتن، از جمله ظرفیت خمشی، مقاومت در برابر خستگی، نرخ رشد ترک و انتقال برش در طول ترک‌ها و درزها را بهبود داد. آزمایش‌های بسیاری، مزایای استفاده از بتن‌های مسلح شده با الیاف در روسازی‌های بتن غلتکی را نشان داده‌اند، اما اطلاعات بیشتری از رفتار آنها در مناطق با آب و هوای سرد و شرایط یخبندان و به خصوص در معرض قرار گرفتن چرخه‌های یخ زدن و آب شدن نیاز است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی و مقایسه تأثیر ابعاد و میزان الیاف ماکروسنتتیک بر استقامت و دوام رویه‌های بتن غلتکی در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن است. بدین منظور آزمونه‌های بتن غلتکی با مقادیر مختلفی از الیاف (5،2/1 و 4 درصد وزنی سیمان) با طول های مختلف (5 ، 20 و 40 میلی‌متری) ساخته شد و آزمایش مقاومت فشاری ۷ ،28 و 90 روزه و آزمایش دوام در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن تا ۳۰۰ چرخه انجام شد. تحلیل نتایج نشان می‌دهد که اضافه کردن الیاف باعث افزایش مقاومت فشاری بتن غلتکی می‌شود اما از طرف دیگر میزان دوام آن را در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن کاهش می‌یابد بنابراین برای استفاده از الیاف در بتن غلتکی مخصوصا در مناطق سردسیر باید دقت بیشتری شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of Dimensions and Amount of Polymer Fibers on the Strength and Durability of Roller-Compacted Concrete under Freeze-Thaw cycling

نویسندگان [English]

  • Abouzar shafiepour
  • shahin shabani
  • seyed farzin faezi
Department of Civil Engineering, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, the use of Roller–Compacted Concrete Pavement (RCCP) has developed in road pavement due to its great advantages. Adding fibers to RCC can improve some properties of the concrete, including flexural strength, fatigue resistance, crack growth rate, and shear transfer along cracks and joints. Many experiments have shown the advantages of using fiber-reinforced concrete in RCC, but more information is needed about their behavior in cold regions, and especially the exposure to Freeze-Thaw cycling. Investigation and comparing the effect of polymer fibers on the strength and durability of Roller-Compacted Concrete under Freeze-Thaw cycling are the main goal of the present article. Therefore, specimens with weight percentage of fiber equal to 1, 2.5, and 4% (by weight of cement) and fibers of to 5, 20 and 40 mm lengths are made. Durability test against a Freeze-Thaw cycling and compressive strength are measured on samples after 7, 28 and 90 days. Analysis of the results shows that the additive fiber increases the compressive strength of the RCC, but decreases its durability against the melting and freezing cycles. Therefore, the use of fibers on RCC in cold regions should be done due accuracy and attention.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roller Compacted Concrete
  • Pavement: Polymer fibers: Compressive strength: Freeze-Thaw cycling: Ultrasonic device
[1] Harrington, F. Abdo, W. Adaska, C.V. Hazaree, H. Ceylan, F. Bektas, Guide for roller-compacted concrete pavements,( 2010).
[2] Ministry of Industry and Mines Deputy Development, Planning and Technology, Technical knowledge codification of polypropylene fiber reinforced concrete mixture design in order to achieve lighter and more resistant concrete pavement, ( 2009) (in Persian)
[3] A. Rezaei, M.R. Keymanesh, Investigating the effect of different fibers on tensile and compressive strength of roller-compacted concrete pavement, in:  International conference on civil engineering, Permanent secretariat of
the conference, Tehran, 2016. (in Persian)
[4] N. Taheri, S. Ahmadi, M. Malekiha, The effect of using polypropylene fibers on concrete pavement, in: third international conference on new achievements in civil engineering, University of Applied Sciences and
Technology, 2016. (in Persian)
[5] V. Naderi Zarnaghi, A. Eftekhari, A. Foroghi Asl, Improvement of mechanical properties of roller-compacted concrete pavement using polymeric fibers, in: 6th National Conference of Concrete, Tehran, 2014. (in Persian)
[6] M. Madhkhan, S. Nouruzi, Reinforcing roller-compacted concrete pavement with woven glass fiber networks, in: 9th International Congress on Civil Engineering, Isfahan university of technology, 2012. (in Persian)
[7] H. Rooholamini, A. Hassani, 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] J. LaHucik, S. Dahal, J. Roesler, A.N. Amirkhanian, Mechanical properties of roller-compacted concrete with macro-fibers, Construction and Building Materials, 135 (2017) 440-446.
[9] F. ZHANG, S.-c. LI, S.-k. LI, Three-dimensional Random Damage Prediction Model of Concrete Caused by Freezethaw, Journal of Civil, Architectural & Environmental Engineering, 1. (2011)
[10] C. Hazaree, H. Ceylan, K. Wang, Influences of mixture composition on properties and freeze–thaw resistance of
RCC, Construction and Building Materials, 25(1) (2011) 313-319.
[11] N. Delatte, C. Storey, Effects of density and mixture proportions on freeze–thaw durability of rollercompacted concrete pavement, Transportation research record, 1914(1) (2005)  45-52
[12] M. R. Ahadi, K. Siamardi, Laboratory study of durability of roller-compacted concrete pavement under freezing and melting cycles, Journal of management system 26(70), (2012). (in Persian)
[13] K. Siamardi, O. Taherianpour, Evaluation of the effect of cement paste volume on the resistance of rollercompacted concrete pavement mixtures without chemical air entrainment additives under freezing cycles, in: urban management and sustainable development, Islamshahr, 2013. (in Persian)
[14] Vice president of Strategic Planning and supervision, guideline for design and construction of rolled compacted concrete pavements, 2009. (In Persian)
[15] ACI, Report on roller compacted concrete pavement, in: Farmington Hills, MI: American Concrete Institute, 1995, pp15-3.
[16] ASTM. Committee C-9 on Concrete  Aggregates, Standard test method for resistance of concrete to rapid freezing and thawing, ASTM International, 2008.