Fiber reinforced concretes exhibit higher tensile strength depending on the percent and type of the fiber used. These concretes are used to reduce cracks and improve concrete behavior. The use of these fibers increases the production costs and reduces the compressive strength to a certain extent. Therefore, the use of fiber reinforced concrete in regions where higher tensile strength is required can cut costs and improve the overall structural strength. The behavior of fiber reinforced concrete and normal concrete adjacent to each other was investigated in the present study. The concrete used was self-compacting and did not require vibration. The samples had 0, 1, 2 and 4 wt% polypropylene fibers. 15 cm sample cubes were subjected to uniaxial loads to investigate their compressive strength. Fiber Self-Compacting Concrete was poured in the mold up to 0, 30, 50, 70 and 100 percent of the mold height, and then Self-Compacting Concrete without fiber was added to the empty section of that mold. In order to investigate concrete behavior under bending moment, concrete beam samples with similar conditions were prepared and subjected to the three-point bending flexural test. The results revealed that normal Self-Compacting Concrete and Fiber Self-Compacting Concrete may be used in adjacent to each other in structures and structural members. Moreover, no separation was observed at the interface of Fiber Self-Compacting Concrete and Self-Compacting Concrete, either in the cubic samples under compression or in the concrete beams under bending moment.
The present work focuses on the use of coconut fiber in self compacting concrete. Self-Compacting Concrete (SCC) is a highly flowable, stable concrete which flows readily into place, filling formwork without any consolidation and without undergoing any significant segregation. Use of fibers in SCC bridge the cracks and enhance the performance of concrete by not allowing cracks to propagate. They contribute to an increased energy absorption compared to plain concrete. Coconut fiber has the highest toughness among all natural fibers. It is known that structures in the seismic prone areas are always under the influence of cyclic loading. To justify the importance of strengthening SCC beams with coir fiber, the present work has been undertaken. A comparison is made between cyclic and static loading of coconut fiber reinforced self compacting concrete (FRSCC) members. Using the test data obtained from the experiment, hysteresis loops were drawn and comparison of envelope curve, energy dissipation, stiffness degradation were made and important conclusions were draw to justify the use of coconut fiber in SCC.
Kwon, Seung-Hee;Ferron, Raissa P.;Akkaya, Yilmaz;Shah, Surendra P.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제1권1호
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pp.3-9
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2007
Fiber-reinforced self-compacting concrete (FRSCC) is a new type of concrete mix that can mitigate two opposing weaknesses: poor workability in fiber-reinforced concrete and cracking resistance in plain SCC concrete. This study focused on early-age cracking of FRSCC due to restrained drying shrinkage, one of the most common causes of cracking. In order to investigate the effect of fiber on shrinkage cracking of FRSCC, ring shrinkage tests were performed for polypropylene and steel fiber-reinforced SCC. In addition, finite element analyses for those specimens were carried out considering drying shrinkage based on moisture diffusion, creep, cracking resistance of concrete, and the effect of fiber. The analysis results were verified via a comparison between the measured and calculated crack width. From the test and analysis results, the effectiveness of fiber with respect to reducing cracking was confirmed and some salient features on the shrinkage cracking of FRSCC were obtained.
Steel fiber reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) is a relatively new composite material which congregates the benefits of self-compacting concrete (SCC) technology with the profits derived from the fiber addition to a brittle cementitious matrix. Steel fibers improve many of the properties of SCC elements including tensile strength, toughness, energy absorption capacity and fracture toughness. Modification in the mix design of SCC may have a significant influence on the SFRSCC mechanical properties. Therefore, it is vital to investigate whether all of the assumed hypotheses for steel fiber reinforced concrete (SFRC) are also valid for SFRSCC structures. Although available research regarding the influence of steel fibers on the properties of SFRSCC is limited, this paper investigates material's mechanical properties. The present study includes: a) evaluation and comparison of the current analytical models used for estimating the mechanical properties of SFRSCC and SFRC, b) proposing new relationships for SFRSCC mixtures mechanical properties. The investigated mechanical properties are based on the available experimental results and include: compressive strength, modulus of elasticity, strain at peak compressive strength, tensile strength, and compressive and tensile stress-strain curves.
Gulsan, M. Eren;Abdulhaleem, Khamees N.;Kurtoglu, Ahmet E.;Cevik, Abdulkadir
Computers and Concrete
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제21권6호
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pp.681-695
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2018
This pioneer study investigates the size effect on the compressive and tensile strengths of fiber-reinforced self-compacting concrete (FR-SCC) with different specimens, before and after exposure to elevated temperatures. 432 self-compacting concrete (SCC) specimens with two concrete grades (50 and 80MPa) and three steel fiber ratios (0%, 0.5% and 1%) were prepared and tested. Moreover, based on the experimental results, new formulations were proposed to predict the residual strengths for different specimens. A parametric study was also carried out to investigate the accuracy of proposed formulations. Residual strength results showed that the cylinder specimen with dimensions of $100{\times}200mm$ was the most affected, while the cube with a size of 100 mm maintained a constant difference with the standard cylinder ($150{\times}300mm$). Temperature effect on the cube specimen (150 mm) was the least in comparison to other specimen sizes and types. In general, provision of steel fibers in SCC mixtures resulted in a reduction in temperature effect on the variance of a conversion factor. Parametric study results confirm that the proposed numerical models are safe to be used for all types of SCC specimens.
Ozdemir, Mahmut Tunahan;Kobya, Veysel;Yayli, Mustafa Ozgur;Mardani-Aghabaglou, Ali
Computers and Concrete
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제27권2호
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pp.85-97
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2021
In this study, the effect of steel fiber utilization, boundary conditions, different beam cross-section, and length parameter are investigated on the free vibration behavior of fiber reinforced self-compacting concrete beam on elastic foundation. In the analysis of the beam model recommended by Euler-Bernoulli, a method utilizing Stokes transformations and Fourier Sine series were used. For this purpose, in addition to the control beam containing no fiber, three SCC beam elements were prepared by utilization of steel fiber as 0.6% by volume. The time-dependent fresh properties and some mechanical properties of self-compacting concrete mixtures were investigated. In the modelled beam, four different beam specimens produced with 0.6% by volume of steel fiber reinforced and pure (containing no fiber) SCC were analyzed depending on different boundary conditions, different beam cross-sections, and lengths. For this aim, the effect of elasticity of the foundation, cross-sectional dimensions, beam length, boundary conditions, and steel fiber on natural frequency and frequency parameters were investigated. As a result, it was observed that there is a noticeable effect of fiber reinforcement on the dynamic behavior of the modelled beam.
강섬유보강 자기충전 콘크리트의 휨 성능을 평가하기 위하여 실험을 중심으로 한 연구를 수행하였다. 보 시험체를 만들기 위하여 3종류의 강섬유보강 콘크리트로 7개의 슬래브를 제작하였으며, 일정 기간 양생 후 다이아몬드 날이 달린 절단기로 슬래브를 절단하여 1개의 슬래브 당 5개의 보 시험체를 획득하였다. 각 보 시험체의 하중-처짐 곡선은 변위조절방식을 사용하여 구하였다. 실험 결과, 자기충전 콘크리트는 휨강도 및 연성, 인성지수 등 휨 성능을 평가하는 모든 부분에서 일반 콘크리트보다 양호한 성능을 보여주었다. 결과적으로 다짐이 필요없는 강섬유보강 자기충전 콘크리트는 강섬유보강 콘크리트의 가장 큰 단점인 시공성 저하 문제를 획기적으로 개선할 뿐만 아니라 역학적 성질도 양호하여 향후 토목 건축 분야에서 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
콘크리트가 가지는 취성적인 단점을 해결하기 위한 방법의 하나로 강섬유가 제안되고 있다. 강섬유의 혼입으로 콘크리트 구조물은 혼입전의 취성적인 특성에 벗어나 상당한 연성을 지니게 되는 효과를 가지게 된다. 하지만 이렇듯 강섬유가 혼입된 콘크리트는 시공성의 저하 및 fiber ball 현상으로 인한 성능발휘에 문제점이 제기된다. 이러한 섬유 보강 콘크리트가 가지는 취약한 유동성과 fiber ball 현상이라는 약점들을 개선하고 시공의 효율성을 증대시키기 위해서 위에 언급된 두 가지 콘크리트가 접목된 섬유 보강 자기충전 콘크리트에 대한 연구의 필요성이 재기된다.
The emerging technology of self compacting concrete, fiber reinforcement together reduces vibration and substitute conventional reinforcement which help in improving the economic efficiency of the construction. The objective of this work is to find the regression model to determine the response surface of mix proportioning Steel Fiber Reinforced Self Compacting Concrete (SFSCC) using statistical investigation. A total of 30 mixtures were designed and analyzed based on Design of Experiment (DOE). The fresh properties of SCC and mechanical properties of concrete were studied using Response Surface Methodology (RSM). The results were analyzed by limited proportion of fly ash, fiber, volume combination ratio of two steel fibers with aspect ratio of 50/35: 60/30 and super plasticizer (SP) dosage. The center composite designs (CCD) have selected to produce the response in quadratic equation. The model responses included in the primary stage were flowing ability, filling ability, passing ability and segregation index whereas in harden stage of concrete, compressive strength, split tensile strength and flexural strength at 28 days were tested. In this paper, the regression model and the response surface plots have been discussed, and optimal results were found for all the responses.
The aim of this study is to investigate the flexural performance of hybrid fiber reinforced self-compacting concrete (HFRSCC) having different ratio of micro and macro steel fiber. A total of five mixtures are prepared. In all mixtures, the sum of the steel fiber content is 1% and also water/binder ratio is kept constant. The amount of high range water reducer admixture (HRWRA) is arranged to satisfy the workability criteria of self-compacting concrete. Four-point bending test is carried out to analyze the flexural performance of the mixtures at 28 and 56 curing days. From the obtained load-deflection curves, the load carrying capacity, deflection and toughness values are investigated according to ASTM C1609, ASTM C1018 and JSCE standards. The mixtures containing higher ratio of macro steel fiber exhibit numerous micro-cracks and, thus, deflection-hardening response is observed. The mixture containing 1% micro steel fiber shows worst performance in the view of all flexural parameters. An improvement is observed in the aspect of toughness and load carrying capacity as the macro steel fiber content increases. The test results based on the standards are also compared taking account of abovementioned standards.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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