Mechanical behavior of hybrid fiber reinforces concrete under direct tension

Abstract

Using different fiber types together, called hybrid fiber reinforced concrete, may cause a mutual synergic response between fiber matrixes. Due to these synergic effects of different fiber combinations, the mechanical behavior of concrete may perform differently than single fiber reinforced concrete. In this study, the effects of fiber hybridization in the direct tension behavior of concrete mixtures obtained by using three different types of steel fiber and polyvinyl alcohol (PVA) fiber were investigated. In this scope, total of 50 dog bone shaped, notched specimens were cast for 10 different mixtures and tested under direct tension. Average tensile stress-crack width responses of concrete specimens were investigated. It was found that the addition of PVA fiber to 35 mm long single hook end and 60 mm long double hook end steel fiber mixtures with a volume ratio of 0.75% did not considerably change the tensile behavior post cracking. As a result of adding PVA fibers to 60 mm single hook steel fiber mixtures with a volume ratio of 1.25%, cracking stresses were decreased and post cracking behavior was adversely affected. Addition of PVA fibers to 60 mm single hook steel fiber mixture with 0.75% volumetric ratio was found to increase post cracking stress levels.

Hibrit lif takviyeli beton olarak adlandırılan farklı lif türlerinin bir arada kullanılması ile lif matriksleri arasında karşılıklı bir sinerjik tepkiye neden olabilir. Farklı lif kombinasyonlarının bu sinerjik etkileri nedeni ile betonun mekanik davranışı tek lif takviyeli betona göre daha farklı performans gösterebilir. Bu çalışmada, üç farklı çelik lif tipi ve polivinil alkol (PVA) lif kullanılarak elde edilen beton karışımları ile lif hibritleştirmenin betonun doğrudan çekme davranışındaki etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda toplam 50 adet ‘dog bone’ şeklinde çentikli numune 10 farklı karışım için dökülmüş ve doğrudan çekme gerilmesi altında test edilmiştir. Beton numunelerinin ortalama çekme gerilme-çatlak genişliği davranışları incelenmiştir. PVA lifinin hacim oranı % 0.75 olan 35 mm uzunluğunda kısa tek kanca uçlu ve 60 mm uzunluğunda çift kanca uçlu çelik liflli karışımlara eklenmesi sonucu çatlama sonrasi gerilme davranışını önemli ölçüde değiştirmediği bulunmuştur. PVA liflerin hacim oranı % 1.25 olan 60 mm tek kanca uçlu çelik lifli karışımlara eklenmesi sonucunda çatlama gerilmesini azaldığı ve çatlama sonrası davranışı olumsuz etkilediği elde edilmiştir. % 0.75 hacimsel orana sahip 60 mm tekli kanca çelik fiber karışımına PVA liflerinin eklenmesinin, çatlama sonrası gerilme seviyesini arttırdığı bulunmuştur.