Effect of fiber section shape and volume fraction on the mechanical properties of steel-fiber reinforced concretes

• He, Wei ^[1] ; Wu, Shoujun ^[1] ; Zhang, Bo ^[1] ; Liu, Yanyu ^[1] ; Luo, Yiming ^[1] ; Fu, Guo ^[1]
  1. [1] Northwest A&F University
• Localización: Materiales de construcción, ISSN 0465-2746, Vol. 73, Nº. 352, 2023
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Efecto de la forma de la sección de fibra y la fracción volumétrica sobre las propiedades mecánicas de hormigones reforzados con fibras de acero
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• Resumen
  • español

    Este estudio presenta la preparación de hormigones reforzados con fibras de acero (SFRCs) utilizando fibras lisas rectas con secciones en forma de sector anular y fibra corrugada con secciones en forma de rectángulo, respectivamente. Las resistencias a la tracción por flexión y división de ambos SFRCs aumentan con el aumento de la fracción de volumen de fibra, mientras que sus resistencias a la compresión inicialmente aumentan, luego disminuyen y luego aumentan nuevamente. Para la misma fracción de volumen de fibras, las propiedades mecánicas del hormigón armado con fibras kisas son superiores a las de los hormigones reforzados con fibras corrugadas. La introducción de fibra de acero cambia el modo de fallo del hormigón simple durante la flexión, de un modo frágil típico a un modo de fallo dúctil bimodal. En comparación con la fibra corrugada, la fibra lisa tiene una unión de interfaz más fuerte con el hormigón y una mayor resistencia a la fricción para el deslizamiento de la fibra y la posterior extracción. Además, la fibra lisa tiene una mayor capacidad portante, lo que la hace más favorable para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón en masa.

  • English

    This study presents the preparation of steel-fiber reinforced concretes (SFRCs) using straight navicular fibers with annular-sector-shaped sections and corrugated fiber with rectangular-shaped sections, respectively. The flexural and splitting tensile strengths of both the respective SFRCs increase with increasing fiber volume fraction, whereas their compressive strengths initially increase, then decrease, and then increase again. For the same fiber volume fraction, the mechanical properties of the navicular fiber-reinforced concrete are superior to those of the corrugated fiber-reinforced concretes. The introduction of steel fiber changes the failure mode of the plain concrete during bending from a typical brittle mode to a bimodal ductile failure mode. As compared to the corrugated fiber, the navicular fiber has stronger interface bonding to concrete and a higher friction resistance to fiber sliding and subsequent pullout. Furthermore, navicular fiber has a higher load-bearing capacity, which makes it more favorable for improving the mechanical properties of plain concrete.