بررسی آزمایشگاهی تأثیر الیاف پلی‌پروپیلن بر رفتار بتن تراورس

نویسندگان
دانشگاه علم وصنعت
چکیده
از آن جایی که تراورس بتنی به عنوان یکی از اجزای روسازی خط راه آهن بالاستی در معرض شرایط آب و هوایی متنوعی قرار می گیرد، مسئله کنترل خوردگی و افزایش دوام آن از اهمیت به سزایی برخوردار است. از این رو اگر بتوان با به کارگیری مواد افزودنی مناسب در قالب مسلح کننده ها، میزان ایجاد و گسترش ترک های سطحی را در این عضو محدود کرد، این موضوع تأثیر مستقیمی بر بهبود دوام و افزایش عمر آن خواهد داشت.
در این مقاله تلاش شده است تا میزان افزایش مقدار مقاومت های کششی و خمشی و هم چنین کاهش مقاومت فشاری بتن مسلح شده به الیاف پلی پروپیلن با نظر به کاربرد آن در تراورس بتنی بررسی شود. برای این منظور با اضافه کردن مقادیر مختلفی از الیاف پلی پروپیلن به بتن تراورس و بررسی تأثیر آن بر رفتار 72 نمونه ساخته شده، در نهایت مقدار بهینه ای برابر kg/m37/0 شناسایی شد که این مقدار با مقادیر اعلام شده به وسیله سایر محققان همخوانی دارد.
بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده از آزمایش ها نظیر مقدار بهینه الیاف، نشان دهنده کاهش مقدار مقاومت فشاری، افزایش مقادیر مقاومت کششی، مقاومت خمشی و افزایشVB به ترتیب به میزان 7/8 ، 33 ، 10 و 51 درصد می باشد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Laboratory Study on the Effect of Poly-Propylene Fiber Reinforced Concrete for Application in Sleeper

نویسندگان English

M. Esmaeeli
S.A. Ghahari
چکیده English

Concrete sleeper as an important component of super-structure has a remarkable role in proper performance of ballasted track. Nowadays, railroads companies of the world are willing to increase strength of concrete sleepers and use new solutions for repairing and rehabilitation of these elements with low cost. Sleeper damage is usually occurred in forms of cracks that have appeared by repetitive loadings and thermal effects. Corrosion of reinforcement tendons in some special regions is another problem that causes serious damage in sleeper. Since these concrete elements are being exposed to various weather conditions, enhancing their resistance against corrosion and improving their durability has a great importance as well. there are many ways to improve concrete characteristics like using FRP by covering concrete in regions that have high stress, but this solution will not increase corrosion resistance.Using epoxy resins that can be sprayed as nano material on concrete is another way to reduce permeability, but it is an expensive way. One of the useful and cost benefit ways to increase the corrosion resistance and reduce the cracks extension is using Poly-Propylene fibers in mixture of concrete. Many researchers have been studied on using Poly-Propylene fibers in mixture of concrete and shotcrete.these reasearches are presented below : reaseraches have been accomplished on using Poly-Propylene fibers in shotcrete.the results have shown that rebounding of shotcrete has been being decreased 30% volume of cement, and cracks have been being decreased about 20% .In case of fiber reinforced concrete also reasearches have been accomplished the result of test on a concrete cube; the compression strength of specimens till 28 days , decreases but it increases till the day 90.As mentioned, many researches have been accomplished on using Poly-Propylene fibers in mixture of concrete and shotcrete. Moreover the Poly-Propylene fibers can control the propagation and extension of the surface cracks. Regarding SEM results, this increase is due to enlargement of Poly-Propylene fibers that can fill micro cracks, and of course the bonding of the concrete structure will be enhanced.
Considering the significant effect of Poly-Propylene fibers on concrete behavior, the current research is devoted to investigating the influence of Poly-Propylene fibers on improving the electrical resistance, tensile and flexural strengths of the concrete in sleeper. In this matter an optimal value of 0.7 kg/m3 of Poly-Propylene fibers was achieved during the laboratory tests on fresh and hardened concrete, including 72 laboratory specimens.

کلیدواژه‌ها English

-------
[1]   رهایی؛ زمردیان؛ ترمیم و تقویت سازه های بتن مسلح با الیاف پلیمری مرکب؛ دانشگاه تفرش، تهران: دانش نگار، 1384، 134-137
[2]  مهتا؛ ریزساختار، خواص و اجزای بتن (تکنولوژی بتن پیشرفته)؛ رمضانیان پور، قدوسی، گنجیان، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 551-560.
[3]    Zhong and Yao;"Effect of polypropylene fibers on the long-term tensile strength of concrete"; Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., Vol. 22 No.1, pp.62-73 , 2007.
[4]    Hau and Zhou; "Application study of polypropylene fiber reinforced concrete railway tunnel lining structure within hard rock mass using wet-sprayed technique"; Trans Tech Publications, Vol. 22 No. 1,pp.76-80, 2009.
[5]    S. Kurtz and P. Balaguru; "Postcrack creep of polymeric fiber-reinforced concrete in flexure"; Journal of Cement and Concrete Research, Elsevier Science, Vol. 22, No.1,pp. 183-190, 2000.
Yao, “Flexural strength and behavior of polypropylene fiber reinforced concrete beams”, Journal of Wuhan University of Technology -
[1]    Mater. Sci. Ed. ,Vol.17 No.2,pp.251-260 , 2000
[2]    Wu et al. ; "Performance characteristics of subdenier monofilament polypropylene fiber reinforced mortars"; Journal of Applied Polymer Science., Vol. 94 , pp. 2251-2256, 2004.
[3]    A.E. Richardson; "Bond characteristics of structural polypropylene fibers in concrete with regard to post-crack strength and durable design"; Journal of Structural Survey, Vol. 23, No.3 ,pp. 210-230, 2005.
[4]    ACI 544.3R.;Guide for Specifying Mixing ,Placing and Finishing Fiber Reinforced Concrete, ACI Manual of Concrete Practice.Michigan: American Concrete Institute ;1998.
[5]     نشریه 301 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور (مشخصات فنی و عمومی روسازی خطوط بالاستی راه آهن)، صص 40-46، 1384.
[6]      DIN EN 13230-2. EN-Railway applications - Track - Concrete sleepers and bearers - Part 2: Prestressed monoblock sleepers . Deutsches Institut fur Normung ; 2003
[7]      ASTM C131. Standard test method for resistance to degradation of small-size coarse aggregate by abrasion and impact in the Los Angeles Machine, Barr Harbor: American Society for Testing and Materials; 2004 .
[8]      ASTM C289.Standard Test Method for Potential Alkali-Silica Reactivity of Aggregates (Chemical Method), Barr Harbor: American Society for Testing and Materials; 2004 .
ASTM C150-04 . Standard specification for
[1]      portlan cement, Barr Harbor: American Society for Testing and Materials; 2004 .
[2]      American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association, Concrete ties, AREMA manual for Railway Engineering Part4. Derekwood Lane, Suite 210: American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association; 2006.
[3]   رضایی؛ دستورالعمل تولید بتن ، بتن ریزی و عمل آوری در تولید تراورس بتنی ؛  دفتر مهندسی و نظارت تأسیسات زیر بنایی گروه مهندسی خط و ابنیه فنی؛ تهران، 1383، 25-28.
[4]   باقری؛ پرهیزکار؛ کاربرد الیاف در بتن و فرآورده های سیمانی؛ نشریه شماره 300 ، تهران: انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 75-83، 1378.
[5]      A.E. Richardson; "Compressive strength of concrete with polypropylene fibre additions"; Journal of Structural Survey ,Vol. 24, No. 2, ,pp. 138-153, 2006.