ارزیابی آزمایشگاهی تأثیر الیاف پلی‌پروپیلن و لاتکس SBR بر بهبود خواص مکانیکی بتن متخلخل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گرایش سازه، گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد زنجان

2 استاد، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 استاد، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت

چکیده

با توجه به نفوذپذیری زیاد بتن متخلخل، استفاده از آن به عنوان لایه فوقانی در روسازی راه و فرودگاه می‌تواند کمک شایانی به هدایت بارندگی­های شدید، مدیریت آب‌های سطحی و جمع‌آوری آنها نماید. بررسی‌ها نشان می‏دهند که علی­رغم این مزیت مهم، به­دلیل مشخصات مکانیکی نازل­تر این نوع بتن نسبت به بتن معمولی، استفاده از آن به صورت گسترده رواج نیافته است. به منظور ارتقای خصوصیات مکانیکی بتن متخلخل، در این تحقیق، به ارزیابی میزان تأثیر افزودن الیاف پلی‏پروپیلن و لاتکس SBR به صورت مجزا و همزمان بر درصد تخلخل، نفوذپذیری، مقاومت فشاری، کششی، خمشی، و چقرمگی شکست بتن متخلخل پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش مقدار لاتکس SBR و الیاف پلی‏پروپیلن در ترکیب بتن متخلخل، هر یک به صورت جداگانه، خواص مکانیکی بتن متخلخل بهبود می­یابد؛ اما از تخلخل آن کاسته می‏شود. میزان این کاهش در مورد افزودن الیاف پلی‏پروپیلن در مقایسه با افزودن لاتکس SBR بسیار بیشتر است. با افزودن همزمان لاتکس SBR و الیاف پلی‏پروپیلن، خواص مکانیکی بتن متخلخل به میزان بیشتری بهبود می­یابند؛ اما کاهش درصد تخلخل نیز بیشتر است. با کنترل مقدار الیاف پلی‏پروپیلن مصرفی به لحاظ محدودیت­های لازم برای رعایت حداقل مقدار 15 درصد تخلخل، می‏توان به ترکیب بهینه لاتکس SBR و الیاف پلی‏پروپیلن دست یافت. در این تحقیق، این ترکیب بهینه با افزودن 35 کیلوگرم لاتکس SBR و 7/0 کیلوگرم الیاف پلی‏پروپیلن حاصل شده که در آن، تخلخل بتن با 24 درصد کاهش نسبت به نمونه کنترل، 65/15 درصد می‏باشد. همچنین، مقادیر مقاومت فشاری 37٪ (6/27 مگاپاسکال)، مقاومت کششی 36 درصد (61/3 مگاپاسکال)، مقاومت خمشی 41 درصد (51/4 مگاپاسکال) و چقرمگی شکست 24 درصد (MPa.m0.5 537/0) افزایش داشته­اند که بیانگر بهبود قابل توجه خواص مکانیکی بتن متخلخل با به­کارگیری این ترکیب بهینه در پژوهش حاضر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Laboratory Evaluation of the Effect of Polypropylene Fiber and SBR Latex on Improving the Mechanical Properties of Pervious Concrete

نویسندگان [English]

  • Makan Pedram 1
  • Rahmat Madandoust 2
  • Mahyar Arabani 3
1 PhD Candidate, Structural Engineering, Islamic Azad University, Zanjan Branch, Zanjan, Iran
2 Prof., Faculty of Engineering. University of Guilan, Rasht, Iran.
3 University of Guilan
چکیده [English]

Due to the high permeability of pervious concrete, its using as an upper layer in road and airport pavement could help to guide heavy rainfall, surface water management and its collection. Studies show that despite this important advantage, due to the lower mechanical properties of this type of concrete compared to conventional, its using is not widespread. In order to improve the mechanical properties of pervious concrete, in this study, the effect of adding polypropylene fiber and SBR latex separately and simultaneously on the porosity, permeability, compressive, flexural, and tensile strength of pervious concrete has been evaluated.The results of this study show that by increasing the amount of SBR latex and polypropylene fibers each individually, the mechanical properties of pervious concrete are improved in the composition of control sample, but the percentage of porosity is reduced.The reduction is much greater for the addition of polypropylene fibers than for the addition of SBR latex.With the simultaneous addition of SBR latex and polypropylene fibers, the mechanical properties of pervious concrete are further improved, but the percentage of porosity is also reduced.By controlling the amount of polypropylene fibers used in terms of the necessary restrictions to comply with a minimum of 15% porosity, the optimal combination of latex SBR and polypropylene fibers can be achieved. In this research, this optimal combination has been obtained by adding 35 kg of SBR latex and 0.7 kg of polypropylene fibers, in which the percentage of concrete porosity with 24% reduction compared to the control sample is 15.65%.Compressive strength values increased by 37% (27.6 MPa),tensile strength increased by 36% (3.61 MPa), flexural strength increased by 41% (4.51 MPa) and fracture toughness increased by 24% (MPa.m0.5537). 0) has shown a significant improvement in the mechanical properties of pervious concrete by applying this optimal combination in the present study

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pervious Concrete
  • polypropylene fiber
  • SBR latex
  • Porosity
  • Mechanical Properties

مراجع

صالحی زاده، م. و دیزنگیان، ب. 1398. "ارزیابی مقاومت بتن متخلخل ساخته شده با استفاده از خرده لاستیک ضایعات". مجله تحقیقات بتن، 13(1): 113-128.
ACI Committee 522R-10. 2010. “Pervious concrete standard”. http://www.concrete.org/bookstorenet/ productdetail.aspx?itemid=522108.
Bonicelli, A., Giustozzi, F., Crispino, M. and Borsa, M. 2014. “Investigation on the functional and mechanical performance of differentially compacted pervious concrete for road pavements”. Sustain., Eco-effic., Conserv. Transport. Infrastruct. Asset Manag., 265-272.
Bonicelli, A., Arguelles, G. M. and Pumarejo, L. G. 2016. “Improving pervious concrete pavements for achieving more sustainable urban roads”. Proc. Eng., 161: 1568-1573.
Bu, J., Chen, X., Liu, S., Li, S. and Shen, N. 2018. “Experimental study on the dynamic behavior of pervious concrete for permeable pavement”. Comput. Concrete, 22(3): 291-303.
Caestecker, C. 1999. “Test sections of noiseless cement concrete pavements–Conclusions”. R&T Adm., Belgium.
Chaitanya, M. and Ramakrishna, G. 2021. “Enhancing the mechanical properties of pervious recycled aggregate concrete using silicafumes”. Mater. Today: Proc., 46: 634-637.
Dean, S. W., Kevern, J. T., Schaefer, V. R., Wang, K. and Suleiman, M. T. 2008. “Pervious concrete mixture proportions for improved freeze-thaw durability”. J. ASTM Int., 5(2): 101320.
Haselbach, L., Boyer, M., Kevern, J. T. and Schaefer, V. R. 2011. “Cyclic heat island impacts on traditional versus pervious concrete pavement systems”. Transport. Res. Record: J. Transport. Res. Board, 2240(1): 107-115.
Lee, S., Kim, K., Park, J. and Cho, J. 2018. “Pure rate effect on the concrete compressive strength in the split Hopkinson pressure bar test”. Int. J. Impact Eng., 113: 191-202.
Liu, R., Liu, H., Sha, F., Yang, H., Zhang, Q., Shi, S. and Zheng, Z. 2018. “Investigation of the porosity distribution, permeability, and mechanical performance of pervious concretes”. Processes, 6(7); 78-85.
Mehrabi, P., Shariati, M., Kabirifar, K., Jarrah, M., Rasekh, H., Trung, N. T. and Jahandari, S. 2021. “Effect of pumice powder and nano-clay on the strength and permeability of fiber-reinforced pervious concrete incorporating recycled concrete aggregate”. Constr. Build. Mater., 287: 122652.
Patil, C. B., Shinde, P. S. H., Mohite, B. M. and Ingale, S. H. S. 2017. “Experimental evaluation of compressive and flexural strength of pervious concrete by using polypropylene fiber”. Int. J. Eng. Res. Technol., V6 (04).
Pervious Concrete, Technical Brief, FHWA-HIF-13-006. 2012. www.fhwa.dot.gov/pavement/concrete.
Putman, B. J., Neptune, A. I. 2011. Comparison of test specimen preparation techniques for pervious concrete pavements”. Constr. Build. Mater., 25(8): 3480-3485.
Rangelov, M., Nassiri, S., Haselbach, L. and Englund, K. 2016. “Using carbon fiber composites for reinforcing pervious concrete”. Constr. Build. Mater., 126: 875-885.
Rehder, B., Banh, K. and Neithalath, N. 2014. “Fracture behavior of pervious concretes: The effects of pore structure and fibers”. Eng. Fract. Mech., 118: 1-16.
Rhead, D. 2012. “Evolution of pervious concrete pavement at the Ministry of Transportation Ontario, Canada”. 10th International Conference on Concrete Pavements, International Society for Concrete Pavements, Holcim (Canada) Transports Quebec.
Wang, Y., Sun, M. and Song, B. 2017. “Public perceptions of and willingness to pay for sponge city initiatives in China”. Resour., Conserv. Recy., 122: 11-20.
Wu, H., Huang, B., Shu, X. and Dong, Q. 2011. “Laboratory evaluation of abrasion resistance of Portland cement pervious concrete”. J. Mater. Civ. Eng., 23(5): 697-702.
Zhong, R., Leng, Z. and Poon, C. 2018. “Research and application of pervious concrete as a sustainable pavement material: A state-of-the-art and state-of-the-practice review”. Constr. Build. Mater., 183: 544-553.
Zhu, H., Wen, C., Wang, Z. and Li, L. 2020. “Study on the permeability of recycled aggregate pervious concrete with fibers”. Mater., 13(2): 321-329.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 25 آذر 1400
  • تاریخ بازنگری: 07 بهمن 1400
  • تاریخ پذیرش: 08 بهمن 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار