Enhancing Concrete Tensile Strength with Steel Fibers

 Steel Fibre ဖြင့် Concrete tensile strength မြှင့်တင်ခြင်း

Concrete tensile strength ပိုမိုကောင်းမွန်စေဖို့ carbon synthetic fibre, glass fibre, steel fibre စသည် တို့ကို fresh concrete mix ထဲထည့်သွင်းသွန်းလောင်းကြပါတယ်။ Steel fibre reinforcement ဖြစ်တဲ့ Dramix ဖြင့် Level crossing panel များသွန်းလောင်းခဲ့ခြင်းကို ပြန်လည်ဖော်ပြချင်ပါတယ်။

ရထားလမ်းနှင့်ဆုံရာ ကားလမ်းကူး Level crossing များမှာသုံးစွဲတဲ့ Heavy duty precast concrete panel များကို High grade concrete (G-50, Cylinder strength) ဖြင့်ထုတ်လုပ်ခဲ့ပေမယ့် အချို့လမ်းမကြီးများတွင် အလေး၀န် အင်မတန်များပြားသော ယာဥ်ကြီးများ ဖြတ်သန်းကြသည့်အတွက် Precast LC panel အချို့ အက်ကွဲခြင်း၊ မျက်နှာပြင်ပွန်းစားခြင်းများ ဖြစ်ပါသည်။ ဒါကြောင့် Steel fibre reinforcement ထည့်သွင်းတဲ့ Concrete mix design နှင့် trial cast ပြုလုပ်ပြီး concrete compressive strength နှင့် tensile strength test များစမ်းသပ်စစ်ဆေးခဲ့ပါသည်။ အဆိုပါ Steel fibre reinforced concrete ဖြင့် Sample LC panel များထုတ်လုပ်ပြီး LC အချို့မှာ နမူနာတပ်ဆင်ခဲ့ပါသည်။ (ခိုင်ခံ့မှု၊ အထိခိုက်အပွန်းပဲ့ခံနိုင်မှု ပိုမိုမြင့်မားကြောင်း ပြန်လည်ကြားသိရပါသည်)။

Steel Fibre Reinforcement (Dramix 4D) 

Paper clip လို့ သံချောင်းမျှင်လေးတွေနဲ့ တူတဲ့ Steel fibre တစ်မျိုးဖြစ်တဲ့ Dramix 4D ကို concrete ထဲထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် Crack control ကောင်းတယ်၊ Dynamic loading ပိုမိုခံနိုင်ပြီး ရေရှည်ခိုင်ခံ့မှုရှိကာ surface damage ဖြစ်မှုကို ခံနိုင်ရည်ရှိပါတယ်တဲ့။

Concrete mix with Steel fibre

 G-60 (Cube strength) ကို higher slump ဖြင့်ဖျော်စပ်ပြီး Flow slump (550mm ± 100), Retention time 2-hr ဖြင့် Site casting yard သို့မှာယူပါသည်။ Steel fibre 15-kg/m3 ခန့်ကို လိုသလောက်ပမာဏတွက်ချက်ပြီး AG truck ထဲသို့ထည့်သွင်းကာ Fresh concrete ဖြင့် Thoroughly Mix လုပ်ပါသည်။ Compressive & tensile strength test အတွက် Cylinder Specimen များယူပြီး စမ်းသပ်ပါသည်။

Splitting Tensile Strength Test

ASTM-C496, JIS-A1113 အရ Splitting tensile test ပြုလုပ်ပါသည်။ Cylinder mold ကို ဘေးတိုက်လှဲပြီး ခုံးတဲ့မျက်နှာပြင်ကို ဖိခွဲတဲ့နည်းဖြစ်ပါသည်။ ရလာတဲ့ ဖိအား (load, P) ကို T = 2P/ πld ဖြင့်တွက်ထုတ်လိုက်လျင် Splitting tensile strength ရရှိပါသည်။

T = splitting tensile strength, psi [MPa],

P = maximum applied load indicated by the testing machine,

lbf [N],

l = length, in. [mm], and

d = diameter, in. [mm].

Comparison of Split Tensile strength

Without steel fibre >> 3.41 MPa, With steel fibre>>4.05 MPa in 1st Batch

Without steel fibre >> 3.20 MPa, With steel fibre>>4.43 MPa in 2nd Batch

Split Tensile Test စမ်းသပ်ခြင်းနှင့် Concrete mix မှာ Steel fibre ထည့်သွင်းခြင်းက Tensile strength ပိုမိုမြင့်တက်စေတယ်ဆိုတာကို ဗဟုသုတမျှ‌ဝေလိုက်ပါတယ်။ 

‌ဆွေလှိုင်ဦး (မြို့ပြ ၂၀၀၄)

Enhancing Concrete Tensile Strength with Steel Fibers  

To improve concrete tensile strength, materials like carbon synthetic fiber, glass fiber, or steel fiber are added to fresh concrete mixes. This case study focuses on steel fiber reinforcement (Dramix) used in level crossing panels.  

Problem Context  

Heavy-duty precast concrete panels for railway-road crossings (level crossings) were initially cast using high-grade concrete (G-50 cylinder strength). However, excessive cracking and surface spalling occurred under extreme traffic loads from heavy vehicles.  

Solution: Steel Fiber Reinforcement  

1. Mix Design & Trials:  

   - Concrete: G-60 (cube strength) with high slump (550mm ± 100) and 2-hour retention time.  

   - Dramix 4D steel fibers added at 15 kg/m³.  

   - Fibers blended in AG truck transit mixers for uniform distribution.  

2. Testing:  

   - Compressive and splitting tensile strength tests performed on cylinder specimens.  

3. Field Implementation:  

   - Sample panels installed at select crossings showed improved durability and crack resistance.  

Steel Fiber Properties (Dramix 4D)  

- Shape: Paperclip-like hooked ends.  

- Benefits:  

  - Superior crack control  

  - Enhanced dynamic load resistance  

  - Reduced surface damage  

  - Long-term structural integrity  

Splitting Tensile Strength Test (ASTM C496 / JIS A1113)  

- Method: Apply compressive load laterally to a cylinder specimen.  

- Formula:  

  T = 2P / (π × l × d)  

  Where:  

  - `T` = Splitting tensile strength (MPa)  

  - `P` = Maximum load (N)  

  - `l` = Specimen length (mm)  

  - `d` = Specimen diameter (mm)  

Test Results  

Without steel fibre >> 3.41 MPa, With steel fibre>>4.05 MPa in 1st Batch

Without steel fibre >> 3.20 MPa, With steel fibre>>4.43 MPa in 2nd Batch

Conclusion 

Integrating steel fibers (e.g., Dramix 4D) at 15 kg/m³ significantly boosts tensile strength (18–38% in trials) and mitigates cracking in high-stress applications like level crossings.