Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Sheykhzadeh,Hossein Fashandi,Seyedmadi Hejazi
محمد شیخ زاده (استاد راهنما) حسین فشندی (استاد مشاور) سیدمهدی حجازی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamed Rezaei Ghaletaki
حامد رضائی قلعه تکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation and assessment of properties of fiber reinforced concrete by increase of adhesion force between fibers and concrete
Composites are advanced materials composed of at least two components. They are aimed at developing new materials with superior mechanical and physical properties. The components are not soluble and retain their unique properties after mixing. Concrete is a type of composite with a low tensile strength. The presence of voids in the concrete causes poor mechanical properties. Voids are generated due to the concrete shrinkage after drying. Nowadays, fiber reinforced concretes (FRC) are promising candidates to be used in the building industry. FRCs are concretes which have been reinforced by fibers in order to improve their tensile and compression properties. Although polypropylene (PP) fibers as reinforcing component in concrete are advantageous, however, they suffer from weak bonding to concrete. This drawback stems from PP smooth surface and weak affinity between PP fibers and concrete. The current study is aimed at addressing this problem. This is implemented through coating the surface of PP fibers with Silica nano-powders to create a stronger bond between PP fibers and concrete. First, Silica nano-powders were coated on PP fibers through various methods. Then the presence of nano-powders on the surface of PP fibers was investigated by optical microscope and scanning electron microscope (SEM). For further verification, FTIR-ATR test was also conducted on the samples. At second step, pull-out test was performed on silica-coated PP fibers. Initial PP fibers were considered as standard sample. The coated fibers were regarded to make FRCs. Since concrete structures are exposed to various loadings caused by earthquake, wind, shrinkage and temperature changes, the prepared FRCs were subjected to compression, bending and impact tests. Two concrete samples, i.e. an unreinforced concrete and FRC containing PP fibers without surface modification, were prepared as standard samples. The results indicate that the FRC containing coated PP fibers has more pull out force than that containing unmodified PP fibers. This can be interpreted by the fact that the shear strength between PP fibers and concrete is enhanced due to the presence of nano-powders. The flexural, compression and impact performance of the FRCs containing coated PP fibers were superior than unreinforced concrete and concrete reinforced with PP fibers. Ultimately, due to the significance of maintaining concrete properties after exposure to heat, flexural and 2 compression tests were also conducted on FRCs after exposing to heat (300 ?C) for an hour. The results also showed that the compression and flexural strengths of FRCs containing coated PP fibers were the highest .
کامپوزیتها ازجمله مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب مواد ساده بهمنظور ایجاد مواد جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفادهشده است. اجزای تشکیلدهنده ویژگی خود را حفظ کرده، در یکدیگر حلنشده و باهم ترکیب نمیشوند. بتن یک ماده کامپوزیتی است که استحکام کششی آن کم است. در بتن به دلیل انواع جمع شدگیها، ریزترک به وجود میآید که ممکن است این ریزترکها سبب افت خواص مکانیکی بشوند. امروزه تکنولوژی بتن الیافی نمونهای از کاربرد کامپوزیتها بهعنوان یک فنآوری نوین در صنعت ساختوساز است. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با بهکارگیری الیاف تقویتکننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری کامپوزیت حاصل، افزایش مییابد. اگرچه الیاف پلیپروپیلن مزایایی دارند اما پیوند ضعیف این الیاف با ماتریس سیمان به دلیل سطح صاف و بیمیلی شیمیایی الیاف، محدودیت بزرگی برای آنها به شمار میرود. هدف از انجام این پروژه آن است که با استفاده از ذرات نانو سیلیس همراه با الیاف پلیپروپیلن در بتن، پیوند قویتری بین الیاف با ماتریس سیمانی برقرار کرد. در فاز اول این پروژه، ذرات نانو سیلیس با پنج روش مختلف بر روی نخ تک رشته پلیپروپیلن قرار گرفت عبارتاند از: غوطهوری، ضربه، حرارت دهی همزمان، خمیر نانو سیلیس و خمیر نانو سیلیس همراه با حرارت. سپس با استفاده از میکروسکوپ نوری و روبشی الکترونی، حضور نانو سیلیس بر روی نخ تک رشته پلیپروپیلن مورد بررسی قرار گرفت و برای اطمینان بیشتر از اینکه ذرات نانو سیلیس بر روی نخ تک رشته قرار گرفتهاند آزمایش FTIR-ATR نیز بر روی نمونههای تولیدشده به روشهای مختلف انجام گرفت. در فاز دوم، بتن با شرایط یکسان ساخته شد و سپس نیروی خارج ساختن نخ حاوی ذرات نانو سیلیس موردبررسی قرار گرفت. همچنین، نخ فاقد ذرات نانو سیلیس بهعنوان نمونه شاهد در این مرحله نیز بررسی شد. روشهای قرارگیری ذرات نانو سیلیس بر روی نخ تک رشته، متغیرهای این فاز از پروژه بودند. ازآنجا که نیروهای وارد بر یک سازه، شامل نیروهای افقی باد، زمینلرزه یا نیروهای ناشی از جمع شدگی و تغییرات دما میباشد و منجر به تغییر شکل المانهای تشکیلدهنده میگردد، بنابراین با توجه به نتایج فازهای قبلی پروژه، خواص خمشی بتن حاوی نخ تک رشته همراه با ذرات نانو سیلیس، با آزمون خمش سهنقطهای موردبررسی قرار گرفت. همچنین آزمون فشار و ضربه نیز برای بتنهای حاوی نخ تک رشته پلیپروپیلن همراه با ذرات نانو سیلیس نیز انجام شد. در آزمونهای خمش، فشار و ضربه، نمونه شاهد یعنی بتن فاقد نخ تک رشته و بتن حاوی نخ تک رشته فاقد ذرات نانو سیلیس نیز ساخته و مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمونها حاکی از آن بودند که بتن حاوی نخ تک رشته همراه با ذرات نانو سیلیس، نیروی خارج ساختن بیشتری نسبت به نخ تک رشته فاقد ذرات نانو سیلیس از خود نشان داد که دلیل آن میتواند افزایش استحکام برشی پدید آمده بین تقویتکننده و ماتریس سیمانی باشد. همچنین، در آزمونهای خمش، فشار و ضربه بیشترین مقادیر مقاومتی مربوط به بتن حاوی نخ تک رشته همراه با ذرات نانو سیلیس بود و کمترین مقدار مربوط به بتن شاهد بود. در پایان به دلیل اهمیت استحکام سازه پس از آتشسوزی، آزمونهای خمش و فشار برای نمونههای فوق پس از اینکه یک ساعت در آتش بودند مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمون هم بیشترین مقدار استحکام خمشی و فشاری مربوط به نمونههای حاوی نخ تک رشته همراه با ذرات نانو سیلیس بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی