Study of the reinforcement of structure members by polypropylene fibres waste

Abstract

The valorisation of industrial waste in the field of construction became a very interesting axis of research from scientific, economic and environmental point of view. We have conducted this work to study the effect of the addition of polypropylene fibres waste on the mechanical behaviour of reinforced concrete beams subjected to a simple flexural loading, with and without transversal reinforcement. The used fibres are coming from the waste of the fabrication of domestic brushes and sweeps; they have an average diameter of 0.47 mm and a length between 40 and 60 mm. Two weight dosages of fibres are used, 0.25 and 0.5 %. The experimental results showed that the incorporation of polypropylene fibres waste into the concrete affects negatively its workability, but its flexural and compressive strength are improved. The fibers have presented a significant contribution on the shear behavior and the cracking of beams, particularly in absence of transversal bars. The waste used in this work as fibrous reinforcement has not only increased the ductility of reinforced concrete beams, but it have also provided a perfect cracking distribution on the concrete surface and it has participated in a considerable way in the reduction of cracks number and dimensions, which allows to ensure the material durability and then the structure longevity. The reinforcement of concrete beams with 0.5 % of polypropylene fibers waste with a minimal steel bars can ensure an excellent mechanical behavior in shear, as in flexion.La valorisation des déchets industriels dans le domaine de la construction est devenue actuellement un axe de recherche très intéressant, non seulement du point de vue scientifique, mais encore du point de vue économique et environnemental. C’est alors dans cette optique que nous avons mené ce travail qui consiste à étudier l’effet de l’addition d’un déchet en fibres de polypropylène sur le comportement mécanique des poutres en béton armé soumises à la flexion simple en présence ou non du ferraillage transversal. Le renforcement employé est un déchet fibreux provenant de la fabrication des balais et des brosses domestiques, de diamètre moyen de l’ordre de 0.47 mm et de longueur variant entre 40 et 60 mm. Deux dosages massiques de fibres sont employés 0.25 et 0.5 %. Les résultats expérimentaux ont montré que bien que l’incorporation du déchet en fibres de polypropylène dans le béton a affecté négativement l’ouvrabilité du matériau, mais leur effet sur sa résistance à la flexion et à la compression est très considérable. Les fibres employées ont présenté également un apport très significatif sur le comportement au cisaillement des éléments poutres, particulièrement en absence d’armatures transversales et aussi sur leur état de fissuration. Le déchet utilisé comme renforcement fibreux non seulement a augmenté la ductilité des poutres en béton armé, mais il a aussi offert une parfaite distribution des fissures sur la surface du béton et il a participé d’une façon très appréciable à la réduction du nombre de fissures et de leur dimensions, ce qui permettra d’assurer une durabilité du matériau et par la suite une longévité de la structure. Le renforcement des poutres en béton avec un pourcentage massique de 0.5 % de déchet de fibres de polypropylène avec un minimum d’armatures d’acier peut leur assurer un excellent comportement mécanique au cisaillement, comme en flexion.