การศึกษากำลังรับแรงอัด พฤติกรรมรับแรงดัด และการซึมผ่านคลอไรด์ในคอนกรีตเสริมเส้นใยเหล็กภายใต้สภาวะที่มีคลอไรด์สูง
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของปริมาณเส้นใยเหล็กและระยะเวลาแช่ในสภาวะที่มีคลอไรด์สูงต่อกำลังรับแรงอัด กำลังรับแรงดัด และการซึมผ่านคลอไรด์ในคอนกรีตเสริมเส้นใยเหล็ก (Steel Fiber Reinforced Concrete; SFRC) โดยพิจารณาปริมาณเส้นใย 30 60 และ 90 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และระยะเวลาแช่ในสารละลาย NaCl ความเข้มข้น 10 wt% เป็นเวลา 100 และ 200 วัน ผลการทดลองพบว่าการเพิ่มปริมาณเส้นใยเหล็กช่วยเพิ่มกำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดัดอย่างมีนัยสำคัญ โดยกำลังอัดเพิ่มขึ้นประมาณ 15–20% และค่ากำลังรับแรงดัดคงค้างรวมถึงค่าการดูดซับพลังงานเพิ่มขึ้นสะท้อนถึงพฤติกรรมหลังการแตกร้าวที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตามหลังการแช่ในสารละลายคลอไรด์เป็นระยะเวลานานกำลังรับแรงอัดมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในทุกกลุ่ม ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการพัฒนากำลังของคอนกรีตในระยะยาวและการบ่มต่อเนื่องมากกว่าผลของคลอไรด์โดยตรง ในขณะที่สมรรถนะด้านการดัด โดยเฉพาะกำลังรับแรงดัดคงค้างมีแนวโน้มลดลงในตัวอย่างที่มีเส้นใยระดับปานกลางถึงสูง ซึ่งสัมพันธ์กับการกัดกร่อนของเส้นใยบริเวณผิวคอนกรีต ทั้งนี้ การทดสอบการซึมผ่านคลอไรด์พบว่าคลอไรด์แทรกซึมในระดับความลึกประมาณ 3–6 มิลลิเมตร เท่านั้น ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าปริมาณเส้นใยเหล็กที่เหมาะสมสามารถเพิ่มสมรรถนะเชิงกลและความทนทานของคอนกรีตได้ อย่างไรก็ตามในสภาวะที่มีคลอไรด์สูงการใช้เส้นใยในปริมาณมากอาจส่งผลกระทบต่อสมรรถนะด้านการดัดในระยะยาว ดังนั้นการออกแบบคอนกรีตเสริมเส้นใยเหล็กควรพิจารณาทั้งปริมาณเส้นใยและมาตรการป้องกันการกัดกร่อนร่วมกัน
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
เอกสารอ้างอิง
V. Bindiganavile, N. Banthia, and B. Aarup, “Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement composite,” ACI Materials Journal, vol. 99, no. 6, pp. 543– 548, 2002, doi: 10.14359/12363
D.-Y. Yoo, N. Banthia, S.-W. Kim, and Y.-S. Yoon, “ Response of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams with continuous steel reinforcement subjected to low-velocity impact loading,” Composite Structures, vol. 126, pp. 233–245, 2015, doi: 10.1016/ j.compstruct.2015.02.058.
S. Zhang, B. Han, H. Xie, M. An, and S. Lyu, “Brittleness of concrete under different curing conditions,” Materials, vol. 14, no. 24, 2021, Art. no. 7865, doi: 10.3390/ma14247865.
S. Abbas, A. M. Saleem, and M. L. Nehdi, “Exploring mechanical and durability properties of ultra-high-performance concrete incorporating various steel fiber lengths and dosages,” Construction and Building Materials, vol. 75, pp. 429–441, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.017.
V. Marcos-Meson, G. Fischer, C. Edvardsen, T. L. Skovhus, and A. Michel, “Durability of Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) exposed to acid attack – A literature review,” Construction and Building Materials, vol. 200, pp. 490–501, 2019, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.051.
T. Simões, H. Costa, D. Dias-Da-Costa, and E. Julio, “Influence of fibres on the mechanical behaviour of fibre reinforced concrete matrixes,” Construction and Building Materials, vol. 137, pp. 548–556, 2017, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.104.
P. S. Song and S. Hwang, “Mechanical properties of high-strength steel fiber-reinforced concrete,” Construction and Building Materials, vol. 18, no. 9, pp. 669–673, 2004, doi: 10.1016/j.conbuildmat.200 4.04.027.
Ş. Yazıcı, G. İnan, and V. Tabak, “Effect of aspect ratio and volume fraction of steel fiber on the mechanical properties of SFRC,” Construction and Building Materials, vol. 21, no. 6, pp. 1250–1253, 2007, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2006.05.025.
Y. Ding, H. Liu, F. Pacheco-Torgal, and S. Jalali, “Experimental investigation on the mechanical behaviour of the fiber reinforced high-performance concrete tunnel segment,” Composite Structures, vol. 93, no. 4, pp. 1284–1289, 2011, doi: 10.1016/j.compstruct.2010.10.006.
M. N. Soutsos, T. T. Le, and A. P. Lampropoulos, “Flexural performance of fibre reinforced concrete made with steel and synthetic fibres,” Construction and Building Materials, vol. 36, pp. 704–710, 2012, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2012.06.042.
X. Jian-he, G. Yong-chang, L. Li-sha, and X. Zhi-hong, “Compressive and flexural behaviours of a new steel-fibre-reinforced recycled aggregate concrete with crumb rubber,” Construction and Building Materials, vol. 79, pp. 263–272, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.01.036.
A. S. Ezeldin and P. N. Balaguru, “Normal- and high-strength fiber-reinforced concrete under compression,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 4, no. 4, pp. 415–429, 1992, doi: 10.1061/(ASCE)08 99-1561(1992)4:4(415).
S.-C. Lee, J.-H. Oh, and J.-Y. Cho, “Compressive behavior of fiber-reinforced concrete with end-hooked steel fibers,” Materials, vol. 8, no. 4, pp. 1442–1458, 2015, doi: 10.3390/ma8041442.
M. C. Nataraja, N. Dhang, and A. P. Gupta, “Stress–strain curves for steel-fiber reinforced concrete under compression,” Cement and Concrete Composites, vol. 21, no. 5–6, pp. 383–390, 1999, doi: 10.1016/ S0958-9465(99)00021-9.
F. Köksal, F. Altun, İ. Yiğit, and Y. Şahin, “Combined effect of silica fume and steel fiber on the mechanical properties of high strength concretes,” Construction and Building Materials, vol.22, no.8, pp.1874–1880, 2008, doi: 10.1016/j.conbuildmat.20 07.04.017.
B. Boulekbache, M. Hamrat, M. Chemrouk, and S. Amziane, “Flexural behaviour of steel fibre-reinforced concrete under cyclic loading,” Construction and Building Materials, vol. 126, pp. 253–262, 2016, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.09.035
P. Soroushian and Z. Bayasi, “Fiber-type effects on the performance of steel fiber reinforced concrete,” ACI Materials Journal, vol. 88, no. 2, pp. 129–134, 1991, doi:10.14359/1883.
P. Balaguru, R. Narahari, and M. Patel, “Flexural toughness of steel fiber reinforced concrete,” ACI Materials Journal, vol. 89, no. 6, pp. 541–546, 1992, doi: 10.14359/4019
C. Ding, D. Gao, and A. Guo, “Analytical methods for stress-crack width relationship and residual flexural strengths of 3D/4D/5D steel fiber reinforced concrete”, Construction and Building Materials, vol. 346, 2022, Art. no. 128438, doi: 10.1016 /j.conbuildmat.2022.128438.
V. Afroughsabet and T. Ozbakkaloglu, “Mechanical and durability properties of high-strength concrete containing steel and polypropylene fibers”, Construction and Building Materials, vol. 94, pp. 73–82, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.06.051.
D. Y. Yoo and N. Banthia, “Mechanical properties of ultra-high-performance fiber- reinforced concrete: A review,” Cement and Concrete Composites, vol. 73, pp. 267–280, 2016, doi: 10.1016/j.cemconcomp.20 16.08.001.
D.-Y. Yoo, Y.-S. Yoon, and N. Banthia, “Predicting the post-cracking behavior of normal- and high-strength steel-fiber-reinforced concrete beams,” Construction and Building Materials, vol. 93, pp. 477–485, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.06.006.
S. Pyo, H. K. Kim, and B. Y. Lee, “Effect of chloride content on mechanical properties of ultra-high performance concrete,” Cement and Concrete Composites, vol. 84, pp. 175–187, 2017, doi: 10.1016/j.cemcon comp.2017.09.006.
S. Pyo, T. Koh, M. Tafesse, and H.-K. Kim, “Chloride-induced corrosion of steel fiber near the surface of ultra-high performance concrete and its effect on flexural behavior with various thickness,” Construction and Building Materials, vol. 224, pp. 206–213, 2019, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.063.
V. Marcos-Meson, G. Fischer, A. Solgaard, C. Edvardsen, and A. Michel, “Mechanical performance of steel fibre reinforced concrete exposed to wet–dry cycles of chlorides and carbon dioxide,” Materials, vol. 14, no. 10, 2021, Art. no. 2642, doi: 10.3390/ma14102642.
S. C. Paul, G. P. A. G. van Zijl, and B. Šavija, “Effect of fibers on durability of concrete: A practical review,” Materials, vol. 13, no. 20, 2020, Art. no. 4562, doi: 10.3390/ma132 04562.
N. Banthia and A. Bhargava, “Permeability of stressed concrete and role of fiber reinforcement,” ACI Materials Journal, vol. 104, no. 1, pp. 70–76, 2007, doi: 10.143 59/18497.
G. G. Vaishali and H. S. Rao, “Strength and permeability characteristics of fiber reinforced high performance concrete with recycled aggregates,” Asian Journal of Civil Engineering, vol. 13, no. 1, pp. 55–77, 2012.
C. Frazão, A. Camões, J. Barros, and D. Gonçalves, “Durability of steel fiber reinforced self-compacting concrete,” Construction and Building Materials, vol. 80, pp. 155–166, 2015, doi: 10.1016/ j.conbuildmat.2015.01.061.
ASTM C109/C109M-21, Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens). West Conshohocken, PA, USA: ASTM International, 2021.
ASTM C1609/C1609M-19, Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading). West Conshohocken, PA, USA: ASTM International, 2019.
ASTM C1611/C1611M-18, Standard Test Method for Slump Flow of Self-Consolidating Concrete. West Conshohocken, PA, USA: ASTM International, 2018.
ASTM International, Standard Test Method for Acid-Soluble Chloride in Mortar and Concrete, ASTM Standard C1152/C1152M-20, West Conshohocken, PA, USA, 2020.
D. Gao, Z. Cao, L. Yang, X. Yang, G. Sun, Y. Li, Y. Zhang, and Y. Zhang, “Performance of steel fiber reinforced concrete mixed with chloride solution and exposed to high humidity environment,” Construction and Building Materials, vol. 393, 2023, Art. no. 132122, doi: 10.10 16/j.conbuildmat.2023.132122.
L. Yang, Z. Zhang, D. Gao, J. Tang, H. Chang, and G. Liu, “Mechanical property evolution and chloride transport of steel fiber-reinforced concrete exposed to simulated marine environments,” Materials and Structures, vol. 55, no. 4, pp. 1, 2022, doi: 10.1617/s11527-021-01806-7.
