Evaluating Mechanical Properties of Macro-Synthetic Fiber-Reinforced Concrete with Various Types and Contents

Abstract

Concrete, as one of the most widely used construction materials, has a brittle behavior. Adding fibers with different types and contents would affect the ductility behavior and mechanical properties of concrete. Hence, an experimental study was conducted to investigate effects of type and content of polymer fibers on mechanical properties of fiber-reinforced concrete such as flexural strength, compressive strength, indirect tensile strength, and elastic modulus. In the present research, the concrete samples were made and, then, evaluated, using three different types of polymer fibers, including twisted, barchip, and fibrillated, with the contents of 0.2, 0.4, and 0.6 volume percentages, respectively. The results showed that by adding fibers to the concrete samples, the flexural and tensile strength was increased by 19.6–81.69% and 0.84–34.29%, respectively; besides, the addition of the fibers to concrete reduced the compressive strength and elasticity modulus by 4.57–26.32% and 12.48–37.08%, respectively. The concrete containing twisted and barchip fibers, despite the different types of fibers, had similar flexural performance.

Бетон как один из наиболее широко используемых строительных материалов характеризуется хрупкими свойствами. Добавление в бетон волокон различного типа и содержимого влияет на податливость и механические характеристики бетона. Проведено экспериментальное исследование для оценки влияния типа и содержимого полимерных волокон на механические свойства армированного волокнами бетона (прочность при изгибе, прочность при сжатии, косвенный предел прочности при растяжении, модуль упругости). Образцы из бетона были выполнены с применением трех различных типов полимерного волокна (скрученное, щепкообразные прутки, фибриллированное) с содержанием 0.2, 0.4 и 0.6 об.% соответственно. Установлено, что, добавление волокна в образцы из бетона повышает пределы прочности на изгиб и растяжение на 19.6–81.69% и 0.84–34.29% соответственно и понижает предел прочности при сжатии и модуль упругости на 4.57–26.32% и 12.48–37.08% соответственно. Бетон, содержащий скрученные волокна и волокна в виде щепкообразных прутков, несмотря на различные типы волокон, имеет одинаковые изгибные характеристики.

Бетон як один із будівельних матеріалів, що найбільш широко використовується, має крихкі властивості. Добавляння в бетон різного типу і вмісту волокон впливає на його піддатливість і механічні характеристики. Експериментально досліджено вплив типу і вмісту полімерних волокон на механічні характеристики армованого волокнами бетону (міцність при згині і при стиску, умовна границя міцності при розтязі, модуль пружності). Зразки з бетону виготовляли з добавлянням трьох типів полімерного волокна (скручене 0,2 об.%, тріскоподібні прутики 0,4 об.%, фібрильоване 0,6 об.%). Установлено, що добавляння волокна в зразки з бетону підвищує границі міцності при згині і розтязі на 19,6...81,69% та 0,84...34,29% відповідно і знижує границю міцності при стиску і модуль пружності на 4,57...26,32% і 12,48...37,08% відповідно. Назважаючи на різні типи волокон (скручене, тріскоподібні прутики), бетон має однакові характеристики при згині.