بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن (FRP) بر خصوصیات مکانیکی بتن غلتکی با کاربرد سرعت امواج اولتراسونیک در مناطق سردسیر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران- مهندسی و مدیریت ساخت، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

3 استاد، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

چکیده

هدف اصلی از تحقیق حاضر، بررسی امکان ساخت بتن غلتکی جهت ساخت روسازی راه با مقاومت و توانایی باربری کافی و همزمان پایدار در برابر شرایط یخبندان براساس آزمون های غیر مخرب می­باشد. بدین منظور از الیاف پلی پروپیلن که نسبت به عوامل خورنده و فعال محیط دارای حساسیت کمتر و مقاومت بالاتری می­باشند استفاده شده است. الیاف پلی پروپیلن به میزان 1/0، 2/0، 3/0، 4/0، 5/0 و 6/0 درصد حجمی به نمونه­ های بتن غلتکی افزوده شده و خصوصیات مکانیکی آن در مناطق سردسیر ارزیابی شده است. در تحقیق حاضر، آزمون­ های آزمایشگاهی مقاومت­ های فشاری، کششی غیر مستقیم، خمشی، دوام (سیکل های ذوب و یخبندان)، جذب آب و سرعت امواج اولتراسونیک انجام گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می­ دهد، افزودن 3/0 درصد الیاف پلی پروپیلن توانایی باربری نمونه­ های بتن غلتکی را افزایش داده و همچنین این مقدار الیاف پلی پروپیلن میزان درصد افت وزنی در نمونه ­های بتن غلتکی در سیکل­ های ذوب یخبندان به کمترین میزان رسانده است. همچنین، بین نتایج حاصل از آزمون سرعت امواج اولتراسونیک و دیگر آزمایش ها هماهنگی مناسب وجود داشته و امکان پیش بینی رفتار نمونه­ های بتن غلتکی با استفاده از این آزمون موجود است. بطوری که سرعت اولتراسونیک نمونه ­های بتن غلتکی با افزایش تعداد سیکل­ های ذوب و یخبندان بدلیل بالا رفتن درصد افت وزنی کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Fiber Reinforced Polymer (FRP) Effects on Roller Compacted Concrete Mechanical Properties with using Ultrasonic Pulse Velocity in Cold Region

نویسندگان [English]

  • Saeed Toutounchi 1
  • Rouzbeh Dabiri 2
  • Samad Dilmaghani 3
1 Ph.D. candidate of Engineering and construction management, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
3 Professor, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The main purpose of the present study is to investigate the possibility of making roller compacted concrete for road pavement with sufficient strength and bearing capacity and at the same time sustainable based on non-destructive test in freezing conditions in cold region. For this purpose, polypropylene fibers that have less sensitivity and higher resistance to corrosive and active agents of the environment have been used. In this study, polypropylene fibers of 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6 % by volume were added to the rolled compacted concrete samples. Then, its mechanical properties were evaluated for cold region conditions. To achieve the goal, laboratory tests of compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, durability (melting and freezing cycles), water absorption and ultrasonic wave velocity have been performed. Generally, the results show that adding 0.3% of polypropylene fibers has increased the bearing capacity of roller concrete samples. Also, this amount of polypropylene fibers has minimized the percentage of weight loss in roller compacted concrete samples in thaw and freezing cycles condition. At the same time, it was observed that there is a good coordination between the results of the ultrasonic wave velocity test and other experiments, and it is possible to predict the behavior of roller concrete samples using this test. As the ultrasonic speed of roller concrete samples decreased with increasing number of thaw and freezing cycles due to increasing weight loss percentage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roller compacted concrete
  • Pavement
  • Polypropylene Fibers
  • Cold region
  • Ultra pulse velocity
- پورعبدا...، هومن، دبیری، روزبه (1396) " تاثیر میکروسیلیس بر مشخصات مکانیکی روسازی بتن غلتکی (RCCP) در مناطق سردسیر " ، مصالح و سازه های بتنی، دوره دوم، شماره یک، بهار و تابستان 1396، ص 48-64.
 
- فروغی اصل، علی، نادری زرنقی، وهاب (1391) " بررسی عملکرد الیاف پلی پروپیلنی در ساختار بتن غلتکی" ، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تبریز، جلد 42، شماره 69، ص 15-24.
 
- سبحانی، جعفر، پورخورشیدی، علیرضا، رمضانیانپور، علی اکبر، نعمتی چاری، مهدی و لطفی، محمد مهدی (1397) "بررسی آزمایشگاهی تاثیر استفاده از الیاف های میکرو و ماکرو پلیمری بر مشخصات فیزیکی، مکانیکی و سایش روسازی بتن غلتکی"، تحقیقات بتن، سال 12، شماره اول، ص 5-13.
 
- طاهرخانی، حسن، سازگار، حیدر (1398) "بررسی خصوصیات مکانیکی بتن غلتکی حاوی سنگدانه های بازیافتی"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، جلد41، شماره 4، ص 787-806.
 
- ACI 325.10. (2000) “State of art Report on Roller Compacted Concrete Pavements” American Concrete Institute.
 
- Ali, B., Qureshi, L. A. and Kurda, R.  (2020) “Environmental and economic benefits of steel, glass, and polypropylene fiber reinforced cement composite application in jointed plain concrete pavement”, Composites Communications, Vol.22, pp.100420-100437
 
- Alexandre, B. J. and Ramos, D. J. (2016) “Freeze–thaw resistance of concrete produced with fine recycled concrete aggregates”, Journal of Cleaner Production, Vol.115, No.1, pp.294-306.
 
- Algin, Z. and Gerginci, S. (2020) “Freeze-thaw resistance and water permeability properties of roller compacted concrete produced with macro synthetic fiber, Construction and Building Materials, Vol.234, pp.2-8.
 
- ASTM C618. (2008) “American Society for Testing and Materials, Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete”, Annual book of ASTM standards.
 
- ASTM C260-1. (2001) “Standard Specification for Air-Entraining Admixtures for Concrete”, Annual book of ASTM standards.
 
- ASTM C1170. (2000) “Standard Test Method for Determining Consistency and Density of Roller-Compacted Concrete Using a Vibrating Table”, Annual book of ASTM standards.
 
 
- ASTM C597-16. (2016) “Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete”, Annual book of ASTM standards.
 
- ASTM C39-01. (2001) “Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens”, Annual book of ASTM standards.
 
- ASTM C496-17. (2017) “Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens”, Annual book of ASTM standards.
- ASTM C1609-10. (2010) “Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading)”, Annual book of ASTM standards.
 
- ASTM C666-03. (2003) “Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing”, Annual book of ASTM standards.
 
- ASTM C642-13. (2013) “Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete”, Annual book of ASTM standards.
 
- Brown, R., Shukla, A. and Natarajan, K. R. (2002) “Fiber Reinforcement Concrete Structure”, University of Rhode Island.
 
- Betonshimi Mahan Company, www.bsm.pcn.ir
 
- Chhorn, C., Hong, S. J. and Lee, S. (2017) “A study on performance of roller-compacted concrete for pavement”, Constrution and Building Material, Vol.153, pp.535–543.
 
- Code 354. (2009), “Guideline for design and construction of rolled compacted concrete pavements, Ministry of Roads and Transportation Bureau of Technical Execution Systems Deputy of Training; Research and Information Technology, Iran.
 
- Delatte, N., and Storey, C. (2005) “Effects of density and mixture proportions on freeze-thaw durability of roller-compacted concrete pavement, Transport. Res. Rec. Journal of Transportation Researches Board, pp.45–52.
 
- Fakhri, M., Amoosoltani, E. and Aliha, M. R. M. (2017) “Crack behavior analysis of roller compacted concrete mixtures containing reclaimed asphalt pavement and crumb rubber”, Engineering of Fracture Mechanics, Vol.180, pp.43–59.
 
- FOSROC Company, www.fosroc.com, Conplast AEA.
- Ghafoori, N. and Cai, Y. (1998) “Laboratory-made roller compacted concretes containing dry bottom ash: Part II—long-term durability”, Material Journal, Vol.95, pp.244–251.
 
- Hazaree, C., Ceylan, H. and Wang, K. (2011) “Influences of mixture composition on properties and freeze-thaw resistance of RCC”, Construction and Building Material, Vol.25, pp.313–319.
 
- Karadelis, J. N. and Yougui, L. (2015) “Flexural strengths and fiber efficiency of steel fiber reinforced, roller-compacted, polymer modified concrete”, Construction and Building Material, Vol.93, pp.498–505.
 
- La Hucik, J. R., and Roesler, J. R. (2018) “Materıal constıtuents and proportıonıng for roller compacted concrete mechanıcal propertıes, https://www.ideals.illinoisedu/handle/2142/100878.
 
- Lin, Y., Karadelis, J. N. and Xu, Y. (2013) “A new mix design method for steel fibre-reinforced, roller compacted and polymer modified bonded concrete overlays”, Construction and Building Material, Vol.48, pp.333–341.
 
- Madhkhan, M., Azizkhani, R. and Harchegani, M.E.T. (2012) “Effects of pozzolans together with steel and polypropylene fibers on mechanical properties of RCC pavements”, Construction and Building Material, Vol.26, pp. 102–112.
 
- Mardani-Aghabaglou, A., Andiç-Çakir, Ö., and  Ramyar, K. (2013) “Freeze–thaw resistance and transport properties of high-volume fly ash roller compacted concrete designed by maximum density method”, Cement and Concrete Composite, Vol.37, pp.259–266
 
- Nissoux, J. E. (1987) “The use of roller compacted concrete for road-building”, Report of the PIARC Technical Committee on Concrete Roads, XVIIIth World Road Congress, Brussels, 13-19 September 1987. PIARC, Paris, France.
 
- Neocleous, K., Angelakopoulos, H., Pilakoutas, K., and Guadagnini, M., (2011) “Fibre reinforced roller-compacted concrete transport pavements”, Proceed. ICE–Transportation, Vol.164, pp.97–109, https://doi.org/10.1680/tran.9.00043.
 
- Neville, A. M. (1981) “Properties of Concrete”, 3rd edition, Longman, London.
 
- Rooholamini, H., Hassani, A., and Aliha, M.R.M. (2018) “Evaluating the effect of macrosynthetic fibre on the mechanical properties of roller-compacted concrete pavement using response surface methodology”, Construction and Building Material, Vol.159, pp.517–529.
 
- Topcu I. B. (2006), “Statistics in Civil Engineering”, Eskisehir, pp.153-162.
 
- Topcu, B. I., Bilir, T., and Uygunoğlu T. (2009), “Effect of 564 waste marble dust content as filler 565 on properties of self-compacting concrete”, Construction and Building Materials, Vol.23, No.5, 1947-1953.
 
- Vahedifard, F., Nili, M. and Meehan, C. L. (2010) “Assessing the effects of supplementary cementitious materials on the performance of low-cement roller compacted concrete pavement”, Construction and Building Material, Vol.24, pp.2528–2535,
 
- Waddell, Joseph J. and Joseph A. Dobrowolski, “Concrete Construction Handbook,” 3rd edition, McGraw-Hill, Inc., 1993.
 
- Yang .H. Huang, (1994) “Pavement Analysis and Design”, 2nd Edition, University of Kentucky, Pearson publication.