EFFECT OF FIBER TYPE AND CURING REGIME ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE

EFFECT OF FIBER TYPE AND CURING REGIME ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
MS Thesis of A.Rahman Sharif - g201702270 - Final.pdf
Restricted to Repository staff only until 14 October 2021.

Download (4MB)

Arabic Abstract

الخرسانة عالية الأداء (UHPC) هي مادة خرسانية تم تطويرها حديثاً وتتميز بخصائص ميكانيكية ومتانة ممتازة إلى جانب ميزاتها الخاصة التي تتضمن الليونة العالية وصلابة الكسر. على الرغم من أن الأعمال البحثية المتعلقة بـال UHPC تم مناقشتها في نطاق واسع من الأوراق البحثية والمنشورات ، إلا أن مادة ال UHPC لا تزال قيد الدراسة لفهم سلوكياتها واستكشاف إمكانيات استخدامها للتطبيقات المختلفة. معظم البحوث المتعلقة بـ UHPC تناقش خصائص القوة والليونة وصعوبة الكسرللمادة. بالمقابل، فإن الأعمال البحثية المتوفرة التي تتناول سلوك العلاقات الترابطية بين UHPC وقضبان حديد التسليح محدودة جدًا. الهدف الرئيسي من هذا البحث هو التحقق من تأثير عاملين رئيسيين هما (خلط نوعين من الألياف الفولاذية، واتباع طريقتين مختلفتين لمعالجة الخرسانة) على الخواص الميكانيكية لل UHPC وتشمل (مقاومة الانضغاط، وقوة الانثناء، ومعامل المرونة، ومعامل الصلابة)، بما في ذلك قوة الربط بين ال UHPC وحديد التسليح مع الاخذ بعين الاعتبار نوعين مختلفين من حديد التسليح. يتألف البرنامج التجريبي من إعداد عدة مجموعات من العينات بغرض استخدامها في اجراء اختبارات مختلفة. تم صب عينات ال UHPC باستخدام نفس نسب المكونات، ولكن تم استخدام خمس تركيبات مختلفة من الألياف الفولاذية حيث تم استبدال الألياف المستقيمة بألياف مثنية على النحو التالي: 0٪، 30٪، 50٪، 70٪ و 100٪. تم زرع قضبان فولاذية بدرجتين مختلفتين من الفولاذ هما (G230 وG60) في عينات ال UHPC المستخدمة لاختبار قوة الترابط بين ال UHPC وقضبان التسليح. في هذه الدراسة تم استخدام طريقتين لمعالجة الخرسانة وهما المعالجة بالمياه والمعالجة البخار. ساعدت البيانات التي تم الحصول عليها من خلال هذه الدراسة التجريبية على إدراك تأثير العوامل الرئيسية المدروسة على الخواص الميكانيكية لل UHPC بما في ذلك فوة الترابط. أظهرت نتائج الاختبار تأثيرًا كبيرًا لاختلاف نسب كميات الألياف المستقيمة والمثنية على خصائص UHPC. كما كان للمعالجة بالبخار أداء أفضل من المعالجة بالماء في جميع الجوانب. تم تطوير نموذج العناصر المحدودة (FEM) والنماذج التجريبية لمحاكاة سلوك الرابطة بين UHPC وحديد التسليح لكل مجموعة من الألياف وطرق المعالجة ودرجات قضبان التسليح المستخدمة.

English Abstract

Ultra-high performance concrete (UHPC) is a newly developed concrete material that has excellent mechanical and durability characteristics along with its special features that include high ductility and fracture toughness. Although, research works pertaining to UHPC are widely reported in the literature, still efforts are being made to understand the behavior of UHPC to explore possibilities of using it for different applications. There is a wide coverage of mechanical characteristics of UHPC in terms of strength, ductility, and fracture toughness, by researchers around the globe. However, a very limited information is available in the literature on the characteristics of the bond between UHPC and embedded steel rebars. The present research work was conducted with the main objective of investigating the effect of two key factors (hybridization of two types of fibers and two curing methods) on the mechanical properties (compressive strength, flexural strength, modulus of elasticity and modulus of toughness) of UHPC including the bond strength considering two different types of steel rebars. The experimental program consisted of preparation of several sets of specimens used to conduct different tests. UHPC specimens were cast using the same proportions of ingredients. However, the constitution of the steel fiber component of the UHPC mixtures was varied to produce five different combinations of straight and hooked steel fibers. The five combinations of steel fibers considered were obtained by replacing straight fibers with hooked fibers at: 0%, 30%, 50%, 70%, and 100%. UHPC specimens prepared by embedding steel bars of two different strength grades (G60 and G230) were utilized for the evaluation of steel-UHPC bond characteristics. All test specimens were subjected to two curing regimes: water curing and steam curing. The data generated through this experimental investigation helped to understand the effects of the studied key factors on the mechanical properties of UHPC, including steel-UHPC bond characteristics. The test results exhibited significant effect of the hybridization of straight and hooked fibers on the studied properties of UHPC. The performance of steam curing was found better than that of water curing in all aspects. Finite element model (FEM) and empirical models were developed to model the behavior of the bond between UHPC and embedded rebar for each of the fibers combinations, curing methods and grades of embedded steel bars.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Construction
Civil Engineering > Structural Engineering
Math
Department: College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor: Al-Osta, Mohammed
Committee Members: Ahmad, Shamsad and Adekunle, Saheed
Depositing User: ABDULRAHMA SHARIF (g201702270)
Date Deposited: 26 Nov 2020 08:22
Last Modified: 26 Nov 2020 08:22
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141731