ارزیابی مقاومت کششی شاتکریت تقویت شده با الیاف حاصل از تایرهای بازیافتی (مطالعه موردی: تونل باغان- مریوان، استان کردستان)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار گروه مهندسی ژئومکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

امروزه شاتکریت به عنوان یکی از اجزا سیستم‌های نگهداری، به‌ طور گسترده در انواع سازه‌های سطحی و زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این­رو، در چند سال اخیر تحقیقات گسترده‌ای به منظور بهبود کیفیت و ارتقاء مشخصات مقاومتی و تغییرشکل‌پذیری شاتکریت انجام شده است. بررسی اثر افزودن الیاف‌های مختلف به شاتکریت جزو مهم­ترین تحقیقات انجام شده در زمینه توسعه شاتکریت به شمار می‌رود. در تحقیق حاضر، اثر افزودن الیاف بازیافتی از تایرهای فرسوده بر مقاومت کششی شاتکریت با اجرای میدانی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، عملیات شاتکریت حاوی 5/0، 1 و 5/1 درصد الیاف بازیافتی به همراه پنل بدون الیاف در محل پروژه تونل باغان-مریوان اجرا شد. پس از تهیه نمونه‌های مورد نیاز، آزمایش مقاومت کششی برزیلی بر روی آن‌ها انجام شد. نتایج نشان داد که الیاف بازیافتی سبب افزایش قابل­توجهی در ظرفیت جذب انرژی شاتکریت و حذف رفتار شکننده آن می‌شود. از مزایای دیگر الیاف بازیافتی می‌توان به کاهش فروریز، پمپاژ راحت‌، وزن کم الیاف و همچنین مقاومت بالای الیاف در محیط‌های اسیدی و مرطوب اشاره کرد. همچنین با توجه به بازیافتی بودن این الیاف، به‌کارگیری آن در شاتکریت علاوه بر کاهش مشکلات زیست‌محیطی کشور، سبب کاهش چشمگیر در هزینه‌ پروژه‌ها خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the tensile strength of waste tire textile fibers reinforced shotcrete (case study of Baghan-Marivan tunnel, Kurdistan Province)

نویسندگان [English]

  • B. Khosh 1
  • H. Atapour 2
1 M. Sc., student. Dept., of Mining Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Assist. Prof., Dept., of Geomechanics Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

Today, shotcrete as a support system is widely applied in various surface and underground structures. Hence, in recent years, numerous studies have been conducted to improve the quality of shotcrete including the strength and ductility. Investigating the impact of adding different fibers to shotcrete is one of the most important research done in the field of shotcrete development. In the present research, the effect of using waste tire textile fibers on the tensile strength of shotcrete has been investigated by field implementation. For this purpose, the operation of shotcreting containing 0.5, 1, and 1.5% of waste tire textile fibers along with fiber-free panels was performed at the Baghan-Marivan tunnel project site. After preparing the required samples, the Brazilian tensile strength test was performed. The results demonstrated that waste tire textile fiber causes a significant increase in the energy absorption capacity of shotcrete and eliminate its brittle behavior. Other advantages of waste tire textile fibers include reduction of rebound, easy pumping, low weight, as well as high durability of fibers in acidic and wet environments. Forthermore, since this fiber is recycled, its utilizing in shotcrete industary, in addition to reducing the environmental problems, will lead to a significant reduction in the cost of the project.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber reinforced shotcrete
  • Tensile strength
  • Waste tire textile fibers
  • Ductility
  • Energy absorption

مراجع

اکبرزاده، ن (1398) بتن‌های الیافی 1، انجمن سیمان پرتلند.
حسینی، م.، لطیفی، ش.، حاتمی، م (1399) اثر چرخه‌های حرارتی روی خواص فیزیکی و مکانیکی بتن الیافی و مقایسه آن با بتن بدون الیاف. مجله یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، دوره 14، شماره 27، ص 99-85.
خوش، ب (1398) مطالعه آزمایشگاهی رفتار مکانیکی شاتکریت مسلح با الیاف بازیافتی از تایر فرسوده. پایان‌نامه کارشناسی، دانشگاه صنعتی اراک.
خوش، ب.، عطاپور، ه.، عباسپور، م (1398الف) مطالعه آزمایشگاهی مقاومت کششی شاتکریت مسلح شده با الیاف بازیافتی از تایر فرسوده. چهارمین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران.
خوش، ب.، عطاپور، ه.، عباسپور، م (1398ب) مطالعه آزمایشگاهی مقاومت فشاری بتن مسلح شده با الیاف بازیافتی از تایر فرسوده. بیست و دومین کنفرانس ملی سالیانه بتن و زلزله مرکز تحقیقات بتن (متب).
خوش، ب.، عطاپور، ه.، عباسپور، م (1399الف) بررسی اثر افزودن الیاف بازیافتی از تایر فرسوده بر رفتار خمشی شاتکریت. هفتمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران.
خوش، ب.، عطاپور، ه.، عباسپور، م (1399ب) اثر الیاف بازیافتی از تایر فرسوده بر مشخصات مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری شاتکریت. مجله انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، شماره 4، دوره 13، ص 93-75.
صمدیان، م (1385) گزارش بازیافت لاستیک، وزارت صنایع و معادن، معاونت امور تولید.
عباسپور، م (1398) تاثیر استفاده از ضایعات کارخانه بازیافت لاستیک بر مدول برجهندگی خاک‌های دانه‌ای، پایان‌نامه دکترا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
لک‌پور، م (1378) بتن‌پاشیده، وزارت نیرو - کمیته ملی سدهای بزرگ ایران.
Abbaspour, M., Aflaki, E., and Moghadas Nejad, F (2019) Reuse of waste tire textile fibers as soil reinforcement, Journal of Cleaner Production, 207: 1059–1071.
Abbaspour, M., Narani, S. S., Aflaki, E., and Nejad, F. M (2020a) Behavior of a Subgrade Soil Reinforced by Waste Tire Textile Fibers under Static and Cyclic Loading, Journal of Materials in Civil Engineering, 32: 04020208.
Abbaspour, M., Narani, S. S., Aflaki, E., Moghadas Nejad, F., and Mir Mohammad Hosseini, S. M (2020b) Strength and swelling properties of a waste tire textile fiber-reinforced expansive soil Geosynthetics International, 27: 476–489.
ACI-506 (1990) ACI 506R-90 - Guide to Shotcrete, American Concrete Institute.
Armengaud, J., Cyr, M., Casaux-Ginestet, G., and Husson, B (2018) Durability of dry-mix shotcrete using supplementary cementitious materials. Journal of  Construction and Building Materials, 190: 1–12.
ASTM-C128 (1997) Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of Fine Aggregate, Annu. B. ASTM Standard.
ASTM-C469 (2011) Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete. ASTM Standard.
ASTM-C642 (2013) Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete. ASTM Standard.
Babaie, R., Abolfazli, M., & Fahimifar, A (2019) Mechanical properties of steel and polymer fiber reinforced concrete. Journal of the Mechanical Behavior of Materials, 28: 119-134.‏
Bernard, E. S (2009) Fiber-reinforced shotcrete in the Australian underground mining industry, in Shotcrete. Springer, 8–13.
Bernard, E. S., and Thomas, A. H (2020) Fibre reinforced sprayed concrete for ground support, Journal of  Tunnelling and Underground Space Technology, 99: 103302.
Cengiz, O., and Turanli, L (2004) Comparative evaluation of steel mesh, steel fibre and high-performance polypropylene fibre reinforced shotcrete in panel test. Journal of Cement and Concrete Research, 34: 1357–1364.
Cui, S., Liu, P., Cui, E., Su, J., & Huang, B. (2018) Experimental study on mechanical property and pore structure of concrete for shotcrete use in a hot-dry environment of high geothermal tunnels. Journal of Construction and Building Materials, 173: 124-135.‏
EFNARC (1999) Guidelines for European Specification for Sprayed Cncrete.
EN-12620 (2002) Aggregates for concrete, British Standard Institute.
Galan, I., Baldermann, A., Kusterle, W., Dietzel, M., and Mittermayr, F (2019) Durability of shotcrete for underground support–Review and update. Journal of  Construction and Building Materials, 202: 465–493.
Guler, S., Öker, B., & Akbulut, Z. F (2021) Workability, strength and toughness properties of different types of fiber-reinforced wet-mix shotcrete. Journal of Structures, 31: 781-791.
Hondros, G (1959) The evaluation of Poisson’s ratio and the modulus of materials of low tensile resistance by the Brazilian (indirect tensile) test with particular reference to concrete. Australian journal of applied science, 10: 243–268.
ISRM (2007) Suggested methods for determining tensile strength of rock materials. Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 15: 99–103.
Jeon, J. K., Kim, W., Kim, G. Y., and Jeon, C. K (2016) Polyamide fiber reinforced shotcrete for tunnel application. Journal of Materials, 9: 163.
Liang, Y., Cheng, Y., Fu, H., Li, X., Li, B., and Chen, Y (2019) Research into the mechanical properties of wet-sprayed polypropylene fibre-reinforced concrete. Magazine of Concrete Research, 1–15.
Moffat, R., Jadue, C., Beltran, J.F., and Herrera, R. (2017) Experimental evaluation of geosynthetics as reinforcement for shotcrete. Journal of Geotextiles and Geomembranes, 45: 161–168.
Narani, S. S., Abbaspour, M., Mir Mohammad Hosseini, S. M., Aflaki, E., and Moghadas Nejad, F (2020a) Sustainable reuse of Waste Tire Textile Fibers (WTTFs) as reinforcement materials for expansive soils: With a special focus on landfill liners/covers. Journal of Cleaner Production, 247: 119151.
Narani, S. S., Abbaspour, M., Mir Mohammad Hosseini, S. M., and Moghadas Nejad, F. (2020b) Long-term dynamic behavior of a sandy subgrade reinforced by Waste Tire Textile Fibers (WTTFs), Journal of Transportation Geotechnics, 24: 100375.
Nobre, J., Bravo, M., de Brito, J., and Duarte, G (2020) Durability performance of dry-mix shotcrete produced with coarse recycled concrete aggregates. Journal of Building Engineering, 29: 101135.
Saw, H., Villaescusa, E., Windsor, C. R., and Thompson, A. G (2013) Laboratory testing of steel fibre reinforced shotcrete. Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 57: 167–171.
Schlumpf, J., and Höfler, J (2006) Shotcrete in Tunnel construction, Reinhardt+ Reichenecker GmbH, Riederich, 10–43.
Trujillo, P. B., Jolin, M., Massicotte, B., and Bissonnette, B (2018) Bond strength of reinforcing bars encased with shotcrete. Journal of  Construction and Building Materials, 169: 678–688.
Wang, J., Niu, D., and He, H (2019) Frost durability and stress–strain relationship of lining shotcrete in cold environment. Journal of  Construction and Building Materials, 198: 58–69.
Yang, J. M., Kim, J. K., and Yoo, D. Y (2017) Performance of shotcrete containing amorphous fibers for tunnel applications. Journal of  Tunnelling and Underground Space Technology, 64: 85–94.
Zare, P., Sheikhi Narani, S., Abbaspour, M., Fahimifar, A., Mir Mohammad Hosseini, S. M., and Zare, P (2020) Experimental investigation of non-stabilized and cement-stabilized rammed earth reinforcement by Waste Tire Textile Fibers (WTTFs). Journal of  Construction and Building Materials, 260: 120432.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 اردیبهشت 1401
  • تاریخ بازنگری: 06 مرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 15 مرداد 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار