پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی اثر الیاف مصنوعی پلی پروپیلن هیبریدی و اصلاح کننده ویسکوزیته بتن بر خرابی ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری در روسازی‌های بتنی ساده درزدار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 استاد، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده فنی – مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
چکیده
خرابی ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری در روسازی های بتنی ساده درزدار از جمله خرابی‌های رایج در این روسازی ها است. استفاده از الیاف مختلف، به خصوص الیاف پلی پروپیلن به دلیل دوام و عملکرد بالاتر، یکی از رویکرد های نوین و موثر در کاهش ترک خوردگی است. افزودنی اصلاح کننده ویسکوزیته ی بتن (VMA) از جمله مواد افزودنی پرکاربرد در صنعت روسازی بتنی است. بررسی ترکیب این ماده با الیاف هیبرید میکرو و ماکرو پلی پروپیلن بر تغییرات شدت ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری دارای اهمیت است. تحقیق حاضر به ارزیابی اثر الیاف مصنوعی پلی پروپیلن هیبریدی و ماده VMA بر خرابی ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری در روسازی های بتنی ساده درزدار می پردازد. ماده ی VMA در مقادیر 0.1 و 0.2 درصد و الیاف هیبرید شامل الیاف میکرو در مقدار 910 گرم و الیاف ماکرو در مقدار 1800 گرم در متر مکعب بتن تازه استفاده شد. متوسط عرض، طول و مساحت ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری با استفاده از روش استاندارد ASTM C1579 و تحلیل تصاویر میکروسکوپیک ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که ماده VMA باعث افزایش شدت ترک خوردگی شده و متوسط عرض، طول و مساحت ترک خوردگی را حداکثر تا میزان 11، 12 و 17 درصد افزایش می‌دهد. همچنین، الیاف هیبرید باعث کاهش متوسط عرض، طول و مساحت ترک خوردگی حداکثر تا میزان 77، 52 و 88 درصد گردید. قابل ذکر است، اثر مثبت الیاف بر اثر منفی VMA غلبه کرده و با ترکیب این دو ماده، شدت ترک خوردگی کاهش یافت. ترکیب ماده VMA با الیاف هیبرید اثرات منفی افزاینده نسبت به حالت مجزا از این مواد نداشت. ماده VMA اثر مشابهی بر تغییرات عرضی و طولی ترک خوردگی داشته، اما الیاف هیبرید باعث تغییر بیشتر عرض ترک خوردگی نسبت به طول آن شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation the Effect of Hybrid Polypropylene Synthetic Fibers and Concrete Viscosity Modifier Agent on Plastic Shrinkage Cracking Distress in Jointed Plain Concrete Pavements

نویسندگان English

Ehsan Sobhani Fard 1
Hassan Ziari 2
Reza Sobhani Fard 3
Mohsen Amiri 3
1 Ph.D., Student, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
2 Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
3 M.Sc., Grad., School of Civil Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran.
چکیده English

plastic shrinkage cracking distress in jointed plain concrete pavements is one of the most common types of distress in these pavements. The use of different fibers, especially polypropylene fibers due to their durability and higher performance, is one of the new and effective approaches in reducing cracking. Concrete viscosity modifier (VMA) is one of the widely used additives in the concrete pavement industry. It is important to investigate the combination of this material with micro and macro polypropylene hybrid fibers on the changes in plastic sherinkage cracking distress. The current research evaluates the effect of hybrid polypropylene synthetic fibers and VMA material on the plastic shrinkage cracking distress in jointed plain concrete pavements. Macro fibers were used in the amount of 1800 gr/m3 of fresh concrete. The average width, length and area of plastic shrinkage cracking were evaluated using the ASTM C1579 standard method and digital microscopic image analysis. The results showed that the VMA material increased the intensity of cracking and increased the average width, length and area of cracking up to 11%, 12% and 17%, respectively. Hybrid fibers reduced the average width, length and area of maximum cracking up to 77%, 52% and 88%, respectively. It was seen that the positive effect of fibers overcame the negative effect of VMA material and by combining these two materials, the severity of cracking decreased. The combination of VMA material with hybrid fibers did not increase negative effects compared to these materials alone. The VMA material had a similar effect on the transverse and longitudinal changes of the cracking, but the hybrid fibers caused a greater change in the width of the crack than its length.

کلیدواژه‌ها English

Jointed Plain Concrete Pavements
Plastic Shrinkage Cracking Distress
Polypropylene Hybrid Fibers
Concrete Viscosity Modifier Agent (VMA)
Digital Microscopic Image Analysis
-Bertelsen, I. M. G., Ottosen, L. M. & Fischer, G. (2020). Influence of fibre characteristics on plastic shrinkage cracking in cement-based materials: A review. Construction and Building Materials, 230, 116769. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116769
-Bessaies-Bey, H., Khayat, K. H., Palacios, M., Schmidt, W. & Roussel, N. (2022). Viscosity modifying agents: Key components of advanced cement-based materials with adapted rheology. Cement and Concrete Research, 152, 106646.
-Chen, J., Qiao, M., Gao, N., Wu, J., Shan, G., Zhu, B. & Ran, Q. (2021). Acrylate based post-acting polymers as novel viscosity modifying admixtures for concrete. Construction and Building Materials, 312, 125414.
-Chen, Y., Figueiredo, S. C., Li, Z., Chang, Z., Jansen, K., Çopuroğlu, O. & Schlangen, E. (2020). Improving printability of limestone-calcined
clay-based cementitious materials by using viscosity-modifying admixture. Cement and Concrete Research, 132, 106040.
-Delatte, N. J. (2014). Concrete pavement design, construction, and performance. Crc Press.
-Goyena, R. & Fallis, A. . (2019). Pavement Engineering - Principles and Practice. In Journal of Chemical Information and Modeling, Vol. 53, Issue 9.
doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
-Griffiths, G. & Thom, N. (2007). Concrete Pavement Design Guidance Notes.
-Hemalatha, T. & Ramesh, G. (2019). Mitigation of plastic shrinkage in fly ash concrete using basalt fibres. Canadian Journal of Civil Engineering, 46(8), 759–769. doi.org/10.1139/cjce-2018-0075
-Huang, Y. H. (2004). Pavement Analysis and Design,Second Edition. In Upper Saddle River, NJ:07458 Prentice Hall.
-Kolawole, J. T., Combrinck, R. & Boshoff, W. P. (2022). Plastic cracking behaviour of concrete and its interdependence on rheo-physical properties. Composites Part B: Engineering, 230 (November 2021), 109527.
doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109527
-Kumar, R. (2022). Hybrid Fiber Reinforced Concrete Composite for Construction of Rigid Pavements. Journal of Cement Based Composites, 3(1), 1–8. doi.org/10.36937/cebacom.2022.5630
-Liu, Q., Xiao, J. & Singh, A. (2021). Quantification of plastic shrinkage and cracking in mortars containing different recycled powders using digital image correlation technique. Construction and Building Materials, 293, 123509.
doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123509
-Ma, Y., Tan, M. & Wu, K. (2002). Effect of different geometric polypropylene fibers on plastic shrinkage cracking of cement mortars. Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 34(247), 165–169.
doi.org/10.1007/bf02533585
-Ma, Y., Zhu, B., Tan, M. & Wu, K. (2004). Effect of Y type polypropylene fiber on plastic shrinkage cracking of cement mortar. Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 37(266), 92–95. doi.org/10.1617/13920
-Maj, M. & Ubysz, A. (2021). Cracking of composite fiber-reinforced concrete foundation slabs due to shrinkage. Materials Today: Proceedings, 38(xxxx), 2092–2098. doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.155
-Mazzoli, A., Monosi, S. & Plescia, E. S. (2015). Evaluation of the early-age-shrinkage of Fiber Reinforced Concrete (FRC) using image analysis methods. Construction and Building Materials, 101, 596–601.
doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.090
 -Mora, J., Martin, M. A., Gettu, R. & Aguado, A. (2001). Study of plastic shrinkage cracking in concrete, and the influence of fibers and a shrinkage reducing admixture. Industria Italiana Del Cemento, 71(11).
-Olivier, G., Combrinck, R., Kayondo, M. & Boshoff, W. P. (2018). Combined effect of nano-silica, super absorbent polymers, and synthetic fibres on plastic shrinkage cracking in concrete. Construction and Building Materials, 192, 85–98. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.102
-Rose, A., James, J. S., John, E. & Paul, S. (2022). A review on the influence of shrinkage reducing admixtures on concrete. 10(X), 1–7.
-Sayahi, F., Emborg, M., Hedlund, H., Cwirzen, A. & Stelmarczyk, M. (2021). The severity of plastic shrinkage cracking in concrete: A new model. Magazine of Concrete Research, 73(6), 315–324. doi.org/10.1680/jmacr.19.00279
-Shahin, M. Y. (2005). Pavement management for airports, roads, and parking lots, Vol. 501. Springer New York.
-Wang, Z. jian, Liu, Y. dong, Luo, W. yu, Wu, L. ming, Ye, X. yang & Zhang, X. (2024). An analysis of the mechanical properties of precast steel fiber reinforced concrete pavement joints. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 31(7),
1588–1596. doi.org/10.1080/15376494.2022.2139875
-Zhang, H. & Xiao, J. (2021). Plastic shrinkage and cracking of 3D printed mortar with recycled sand. Construction and Building Materials, 302(May), 124405. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124405
-Zhao, L., Feng, P., Shao, L., Ye, S. & Liu, X. (2021). Using viscosity modifying admixture to reduce diffusion in cement-based materials: Effect of molecular mass. Construction and Building Materials, 290, 123207.
-Ziari, H., Fazaeli, H., Vaziri Kang Olyaei, S. J. & Ziari, M. A. (2022). Evaluation of effects of temperature, relative humidity, and wind speed on practical characteristics of plastic shrinkage cracking distress in concrete pavement using a digital monitoring approach. International Journal of Pavement Research and Technology, 15(1), 138–158.