Efecto de diferentes tamaños y contenidos de fibras de PVA y acero en las propiedades mecánicas de materiales cementantes compuestos reforzados con filamentos de CaCO3
DOI:
https://doi.org/10.3989/mc.2019.12918Palabras clave:
Materiales compuestos, Carbonato de calcio, Refuerzo de fibras, Propiedades mecânicas, MicrofisuraciónResumen
En este estúdio, filamentos de carbonato de cálcio (CaCO3) se han empleado como fibras de refuerzo junto com fibras de acero y PVA, com el fin de producir un material cementiceo compuesto híbrido fibrorreforzado (MHFRCC). Para evaluar las propriedades mecánicas de estos materialess, se han empleado normas ASTM y técnicas de resistencia post-fisuración. La mezcla con mejor comportamento a flexión hasta el valor de flecha L/600 fue la compuesta por 1,25% de fibra larga de acero, 0,55% de fibra corta de PVA y 2,0% de filamento de CaCO3. Sin embargo, la mezcla con 1,5% de fibra larga de acero, 0,4% de fibra corta de PVA y 1,0% de filamento de CaCO3 presentó la mejor resistencia a fisuración tras el valor de flecha L/600. Se há visto que los parámetros de flexión aumentan al incrementarse el índice de refuerzo. Los resultados muestran que los filamentos de carbonato cálcio y las fibras cortas de PVA aportan restistencia a fisuración a nível de microescala, jugando um importante papel inhibiendo la formación de micro-fisuras. Sin embargo, las fibras largas de acero y de PVA mostraron um mejor efecto puente em las macro fibras tras uma mayor flecha.
Descargas
Citas
Banthia, N.; Trottier, J. F. (1995) Test methods for flexural toughness characterization of fiber reinforced concrete: some concerns and a proposition. ACI Mater. J.92, 48-48. https://doi.org/10.14359/1176
Biolzi, L.; Cattaneo, S.; Guerrini, G. L. (2000) Fracture of plain and fiber-reinforced high strength mortar slabs with EA and ESPI monitoring. Appl. Compos. Mater. 7[1], 1-12. https://doi.org/10.1023/A:1008948125654
Bencardino, F.; Rizzuti, L.; Spadea, G.; Swamy, R. N. (2010) Experimental evaluation of fiber reinforced concrete fracture properties. Compos. Part B-Eng, 41[1], 17-24. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2009.09.002
Kizilkanat, A. B. (2016) Experimental Evaluation of Mechanical Properties and Fracture Behavior of Carbon Fiber Reinforced High Strength Concrete. Period. Polytech-Civ. 60(2), 289. https://doi.org/10.3311/PPci.8509
Maekawa, K.; Ishida, T.; Kishi, T. (2003) Multi-scale modeling of concrete performance. J. Adv. Concr. Technol. 1(2), 91-126. https://doi.org/10.3151/jact.1.91
Pereira, E. B.; Fischer, G.; Barros, J. A. (2012) Effect of hybrid fiber reinforcement on the cracking process in fiber reinforced cementitious composites. Cem. Concr. Comp. 34[10], 1114-1123. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.08.004
Banthia, N.; Soleimani, S. M. (2005) Flexural response of hybrid fiber-reinforced cementitious composites. ACI Mater. J. 102(6), 382-389. https://doi.org/10.14359/14800
Qian, C. X.; Stroeven, P. (2000) Development of hybrid polypropylene-steel fibre-reinforced concrete. Cem.Concr. Res. 30[1], 63-69. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00202-1
Ding, Y.; Zhang, Y.; Thomas, A. (2009) The investigation on strength and flexural toughness of fibre cocktail reinforced self-compacting high performance concrete. Constr. Build. Mater. 23[1], 448-452. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.11.006
Dawood, E. T.; Ramli, M. (2012) Mechanical properties of high strength flowing concrete with hybrid fibers. Constr. Build. Mater. 28[1], 193-200. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.08.057
Kim, D. J.; Park, S. H.; Ryu, G. S.; Koh, K. T. (2011) Comparative flexural behavior of hybrid ultra high performance fiber reinforced concrete with different macro fibers. Constr. Build. Mater. 25[11], 4144-4155. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.04.051
Cao, M.; Zhang, C.; Wei, J. (2013) Microscopic reinforcement for cement based composite materials. Constr. Build. Mater. 40, 14-25. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.10.012
Cao, M.; Zhang, C.; Lv, H.; Xu, L. (2014) Characterization of mechanical behavior and mechanism of calcium carbonate whisker-reinforced cement mortar. Constr. Build. Mater. 66, 89-97. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.05.059
Zhang, C.; Cao, M. (2014) Fiber synergy in multi-scale fiberreinforced cementitious composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 33[9], 862-874. https://doi.org/10.1177/0731684413514785
Cao, M.; Zhang, C.; Lv, H. (2014) Mechanical response and shrinkage performance of cementitious composites with a new fiber hybridization. Constr. Build. Mater. 57, 45-52. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.01.088
Cao, M.; Zhang, C.; Li, Y.; Wei, J. (2014) Using calcium carbonate whisker in hybrid fiber-reinforced cementitious composites. ASCE J. Mater. Civ. Eng. 27[4], 04014139. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001041
Cao, M.; Li, L.; Khan, M. (2018) Effect of hybrid fibers, calcium carbonate whisker and coarse sand on mechanical properties of cement-based composites. Mater. Construcc. 68[330], e156. https://doi.org/10.3989/mc.2018.01717
Cao, M.; Xie, C.; Li, L.; Khan, M. (2018) The relationship between reinforcing index and flexural parameters of new hybrid fiber reinforced slab. Comput. Concrete. 22[5], 481-492.
joo Kim, D.; Naaman, A. E.; El-Tawil, S. (2008) Comparative flexural behavior of four fiber reinforced cementitious composites. Cem.Concr. Comp.30[10], 917-928. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2008.08.002
ASTM C 1018 (1997) Standard test method for flexural toughness and first crack strength of fiber reinforced concrete (using beam with third-point loading), American Society for Testing and Materials; West Conshohocken, PA.
ASTM C1609/1609M (2012) Standard test method for flexural performance of fiber-reinforced concrete (using beam with third-point loading), American Society for Testing and Materials; West Conshohocken, PA.
Said, S. H.; Razak, H. A.; Othman, I. (2015) Flexural behavior of engineered cementitious composite (ECC) slabs with polyvinyl alcohol fibers. Constr. Build. Mater.75, 176-188. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.10.036
Said, S. H.; Razak, H. A. (2015) The effect of synthetic polyethylene fiber on the strain hardening behavior of engineered cementitious composite (ECC). Mater. Design. 86, 447-457. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.07.125
Almusallam, T.; Ibrahim, S. M.; Al-Salloum, Y.; Abadel, A.; Abbas, H. (2016) Analytical and experimental investigations on the fracture behavior of hybrid fiber reinforced concrete. Cem. Concr. Comp. 74, 201-217. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2016.10.002
Ibrahim, S. M.; Almusallam, T. H.; Alsalloum, Y. A.; Abadel, A. A.; Abbas, H. (2016) Strain rate dependent behavior and modeling for compression response of hybrid fiber reinforced concrete. Latin American Journal of Solids & Structures, 13(9). https://doi.org/10.1590/1679-78252717
Ezeldin, A. S.; Balaguru, P. N. (1992) Normal and highstrength fiber-reinforced concrete under compression. ASCE J. Mater. Civ. Eng. 4[4], 415-429. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(1992)4:4(415)
Abadel, A. A. (2015) Mechanical properties of hybrid fibrereinforced concrete - analytical modelling and experimental behaviour. Mag. Concr. Res. 68[16], 823-843. https://doi.org/10.1680/jmacr.15.00276
CECS38 (2004) Technical specification for fiber reinforced concrete structures, China Association for engineering construction standardization, China Architecture & Building Press; Beijing, China.
Cao, M.; Li, L. (2018) New models for predicting workability and toughness of hybrid fiber reinforced cement-based composites. Constr. Build. Mater.176, 618-628. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.075
CECS13 (2009) Standard test method for fiber reinforced concrete, China Association for engineering construction standardization,China Architecture & Building Press; Beijing, China.
GB/T 50081 (2002) Standard for test method of mechanical properties on ordinary concrete, Ministry of Construction, China Architecture & Building Press; Beijing, China.
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2019 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
© CSIC. Los originales publicados en las ediciones impresa y electrónica de esta Revista son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia en cualquier reproducción parcial o total.
Salvo indicación contraria, todos los contenidos de la edición electrónica se distribuyen bajo una licencia de uso y distribución “Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional ” (CC BY 4.0). Consulte la versión informativa y el texto legal de la licencia. Esta circunstancia ha de hacerse constar expresamente de esta forma cuando sea necesario.
No se autoriza el depósito en repositorios, páginas web personales o similares de cualquier otra versión distinta a la publicada por el editor.
