Trefiberarmering av betong - kontroll av styrkeegenskaper ved spaltestrekkforsøk

Abstract

Fiberarmert betong blir stadig mer aktuelt som byggemateriale, noe som har ført til en bred og intensivert forskning på området. I Norge har man i hovedsak konsentrert seg om stålfiber og forskjellige typer polymer-fiber, men internasjonalt har man i de siste 40 årene også drevet en del forskning på ulike plantefiber, spesielt beregnet for lettere konstruksjoner i utviklingsland. I denne oppgaven er det fokusert på å undersøke om trefiber av gran opp mot 50 mm blandet inn i svak konstruksjonsbetong kan øke betongens strekkegenskaper og duktilitet. Det ble forsøkt blandinger med opp til 2 % trefiber og det ble forsøkt med vannmettede trefiber, tørre trefiber og fiber blandet med natriumsilikatløsning. For testing av prøvene ble det valgt spaltestrekkforsøk, et forsøk som er lite ressurskrevende og som gir resultater tett opp mot virkelig strekkfasthet. Forsøkene viste at man ved innblanding av trefiber, for alle overnevnte behandlingsmetoder av trevirket, må regne med en svekkelse av betongen. Betong med 1 % trefiber fikk en svekkelse på ca 16,5 %, mens betong med 2 % trefiber fikk en svekkelse på ca 54 %. Under forsøkene ble det observert to forskjellige bruddformer; fullstendig brudd og sammenhengende brudd. Fullstendig brudd ble kun observert for prøvene uten trefiber og for prøvene med 1 % innblandet trefiber. Øvrige prøver holdt fortsatt sammen etter brudd. Svekkelsen av betongen kan komme av økt porevolum som følge av antatte gassdannelser og som følge av nedbrytning av trevirket. Utformingen av fibrene kan også ha spilt inn på svekkelsen av betongen da det ikke var noe grunnlag for mekanisk samhandling mellom betongen og fibrene. På bakgrunn av forsøkene utført kan det ikke anbefales å blande inn trefiber i betong med konstruksjonsfasthet. Abstract Fiber reinforced concrete is increasingly relevant as a building material, which has led to a broad and intensified research on the area. Research in Norway is mainly concentrated on steel fibers and various types of polymer fibers, but internationally there has in the last 40 years been done research on different natural fibers, especially for use in light structures in developing countries. This thesis focus on examining if wood fibers of spruce up to 50 mm mixed into weak structural concrete will increase tensile properties and ductility of the concrete. Mixtures with up to 2 % wood fibers were tried, as well as water saturated wood, dry wood and fiber blended with a sodium silicate solution. The split cylinder test were chosen for testing of the samples, a test which is not resource-intensive and yields results close to the true tensile strength. The experiments indicate that by adding wood fibers, for all the mentioned treatments of wood, one must expect a loss of strength of the concrete. Concrete with 1% wood fiber had a weakening of about 16.5 %, while concrete with 2 % wood fiber had a weakening of about 54 %. During the experiments, two different forms of fracture were observed; complete fracture and cohesive fracture. Complete fracture was observed only for the samples without wood fibers and for the samples with 1 % wood fibers. Other samples were still holding together after fracture. The reduced strength of the concrete may be a result of increased porosity caused by assumed gas production and as a result of decomposition of wood. The configuration of the fibers may also affect the concrete strength due to limited mechanical interaction between concrete and fibers. Based on the experimental results obtained, the addition of wood fibers to structural concrete is not recommended.