Flexural Strength of Layered Concrete Composites Reinforced with Steel Wire and Glass Fiber Meshes

Year 2023, Volume: 39 Issue: 2, 163 - 171, 31.08.2023

Metehan Ardahanlı Türkay Kotan

Abstract

Fiber concrete is widely preferred in various industrial applications, factory pavements, gas stations, and prefabricated concrete applications thanks to the high flexural strength and high tensile strength of the fibers used in its content. In this study, the flexural strengths of randomly oriented glass and steel fiber concretes with the same workability and concrete composites containing layered steel wire and glass fiber mesh were investigated. By using 0.5%, 1% and 1.5% fiber by volume, randomly oriented glass and steel fiber concrete groups were formed Laminated concrete composites containing steel wire or glass fiber meshes are produced with 3, 5 and 7 layers to be equivalent to the fiber volume of randomly oriented glass or steel fiber concretes. When the results are examined; It has been determined that the flexural strength of laminated fiber concrete composites is higher than the flexural strength of randomly oriented fiber concrete with the same workability, regardless of fiber type, and it has been determined that no chemical additives are required in the production of laminated fiber concrete composites for high flexural strength and suitable workability. In addition, it has been determined that the flexural strength of the laminated steel wire concrete composites is higher than the flexural strength of the laminated glass fiber concrete composites and the number of layers affects the flexural strength results in more in the steel wire concrete composites.

Keywords

Steel Fiber, Glass Fiber, Composite, Flexural Strength

Çelik Tel ve Cam Elyaf Ağları ile Takviye Edilmiş Tabakalı Beton Kompozitlerin Eğilme Dayanımı

Abstract

Lifli betonlar; sahip oldukları yüksek eğilme dayanımı ve içeriğinde kullanılan liflerin yüksek çekme dayanımı sayesinde çeşitli endüstriyel uygulamalarda, fabrika zeminlerinde, benzin istasyonlarında, prefabrik beton uygulamalarında yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada, aynı işlenebilirliğe sahip olan rastgele yönlenmiş cam ve çelik lifli betonlar ile tabakalı çelik tel ve cam elyaf ağları içeren beton kompozitlerin eğilme dayanımları incelenmiştir. Hacimce %0.5, %1 ve %1.5 oranlarında lif kullanılarak rastgele yönlenmiş cam ve çelik lifli beton grupları oluşturulmuştur. Çelik tel veya cam elyaf ağları içeren tabakalı beton kompozitler, rastgele yönlenmiş cam veya çelik lifli betonların lif hacmine eşdeğer olması için 3, 5 ve 7 tabakalı olarak üretilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde; tabakalı lifli beton kompozitlerin eğilme dayanımlarının, aynı işlenebilirliğe sahip rastgele yönlenmiş lifli betonların eğilme dayanımlarından lif türü fark etmeksizin daha yüksek olduğu belirlenmiş olup tabakalı lifli beton kompozitlerin üretiminde yüksek eğilme dayanımı ve uygun işlenebilirlik için herhangi bir kimyasal katkı kullanımının gerekmediği tespit edilmiştir. Ayrıca tabakalı çelik telli beton kompozitlerin eğilme dayanımlarının, tabakalı cam elyaflı beton kompozitlerin eğilme dayanımlarından daha yüksek olduğu ve tabaka sayısının çelik telli beton kompozitlerde eğilme dayanımı sonuçlarını daha fazla etkilediği belirlenmiştir.

Keywords

Çelik Lif, Cam Elyaf, Kompozit, Eğilme Dayanımı

References

• [1] Zhu, Y., Zhang, Y., Hussein, H. H., Chen, G. 2020. Flexural strengthening of reinforced concrete beams or slabs using ultra-high performance concrete (UHPC): A state of the art review. Engineering Structures, 205(2020).
• [2] Bayasi, Z., Soroushian, P. 1992. Effect of steel fiber reinforcement on fresh mix properties of concrete. Technical Paper ACI Materials Journal, 89(1992).
• [3] Jorna, M. C., Flores, M. N., Serna, P. 2023. Influence of short-term operating temperatures on compression and flexural behaviour of Macro Synthetic and Steel Fibre Reinforced Concretes. Journal of Building Engineering, 67(2023).
• [4] Li, S. X., Tang, L., Shi, W.Y., Zhong, C.C. 2020. Experimental investigation on hydro abrasive erosion of steel fiber UHPC and rubber UHPC. Adv. Mater. Sci. Eng., 6(2020), 1-10.
• [5] Chu, H.Y., Yu, Z., Wang, F.J., Feng, T.T., Wang, L.G. 2020. Effect of graphene oxide on mechanical properties and durability of ultra-high-performance concrete prepared from recycled sand. Nanomaterials, 10(2020), 1-17.
• [6] Kim, J.J., Yoo, D.Y. 2019. Effects of fiber shape and distance on the pullout behavior of steel fibers embedded in ultra-high-performance concrete. Cement and Concrete Composites, 103(2019), 213-223.
• [7] Chen, X., Wan, D.W., Jin, L.Z., Qian, K., Fu, F. 2019. Experimental studies and microstructure analysis for ultra high-performance reactive powder concrete. Construction and Building Materials, 229(2019).
• [8] Yıldız, S., Bölükbaş, Y., Keleştemur, O. 2010. Cam elyaf katkısının betonun basınç ve çekme dayanımı üzerindeki etkisi. Politeknik Dergisi, 13(2010), 239-243.
• [9] Ali, B., Qureshi, L. A. 2019. Influence of glass fibers on mechanical and durability performance of concrete with recycled aggregates. Construction and Building Materials, 228(2019).
• [10] Lv, Y., Cheng, H. M., Ma, Z. G. 2012. Fatigue performances of glass fiber reinforced concrete in flexure. Procedia Engineering, 31(2012), 551-556.
• [11] Namdar, A., Zakaria, I.B., Hazeli, A.B., Azimi, S.J., Razak, A.S.B.A., Gopalakrishna, G.S. 2013. An experimental study on flexural strength enhancement of concrete using small steel fibers. Fraturra ed Integrita’ strutturale, 26(2013), 22-30.
• [12] Pająk, M., Ponikiewski, T. 2017. Experimental investigation on hybrid steel fibers reinforced self-compacting concrete under flexure. Procedia Engineering, 193(2017), 218-225.
• [13] Mohammad, S. A., Krishna, T. N. C., Saketh, T., Ganesh, C. Y., Sathyan, D. 2022. Fresh and hardened state properties of waste tire fiber and steel fiber reinforced concrete. Materials Today: Proceedings, in press.
• [14] Yaprak, H., Şimşek, O., Öneş, A. 2004. Cam ve Çelik Liflerin Bazı Beton Özelliklerine Etkisi. Politeknik Dergisi, 7(2004), 353-358.
• [15] Kumar, Y. N., Kumar, B. D., Swami, B. L. P. 2022. Mechanical properties of geopolymer concrete reinforced with steel and glass fibers with various mineral admixtures. Materials Today: Proceedings, 52(2022), 632- 641.
• [16] TS 802. 2016. Beton karışım tasarımı hesap esasları. Türk Standartları Enstitüsü, (2016), Türkiye.
• [17] TS EN 12390-5. 2019. Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 5: Deney numunelerinin eğilme dayanımının tayini. Türk Standartları Enstitüsü, (2019), Türkiye.
• [18] Yıldız, S., Keleştemur, M. H. 2000. Cam lif katkısının beton dayanımına etkisi. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(2000), 373-381.
• [19] Orhan, M. 2018. Çelik liflerin beton ve donatı arasındaki aderansa etkisi. KTO Karatay Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 68s, Konya.
• [20] Topçu, İ. B., Boğa, A. R. 2005. Uçucu kül ve çelik liflerin beton ve beton borularda kullanımı. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 18(2005).