دراسة تأثير السيليكا وألياف البولي بروبلين على خواص الخرسانة ذاتية الدمك عالية المقاومة
عائشة جمعة جبريل، نوري محمد الباشا، وهبة أحمد الفاندي
قسم الهندسة المدنية، كلية الهندسة، جامعة صبراتة، ليبيا
Email: aisha.j@eng.sabu.edu.ly
Received 30 May 2025; Revised 8 August 2025; Accepted 21 September 2025; Published 10 November 2025
Abstract
This study aims to evaluate the effect of partially replacing cement with silica fume and incorporating polypropylene fibres on the fresh and hardened properties of high-strength self-compacting concrete (SCC). Several experimental concrete mixes were prepared with different proportions of silica fume (0%, 8%) and polypropylene fibres (0%, 0.2%, 0.35%, 0.5%), along with the use of a high-range water-reducing admixture to enhance workability while maintaining a low water-to-cement ratio. The study included the assessment of the fresh properties of SCC using slump flow, T50 flow time, L-box, and V-funnel tests, in addition to compressive strength tests at 7, 28, and 56 days of curing.
The results indicated that replacing 8% of cement with silica fume improved compressive strength, increased concrete density, and reduced porosity. Moreover, adding polypropylene fibers at rates of 0.2%–0.35% enhanced compressive strength while reducing plastic shrinkage cracking. However, increasing the fibre content to 0.5% negatively affected workability and compressive strength due to increased void content within the mix.
The study concluded that combining silica fume and polypropylene fibres at moderate rates, while properly adjusting the high-range water-reducing admixture content, improves the performance of high-strength SCC. It is recommended to adopt such mixes in structures requiring both high compressive strength and excellent workability.
KEYWORDS: fibres, polypropylene, self-compacting concrete, silica, additives.
الملخص
تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير استبدال السيليكا وألياف البولي بروبلين على الخصائص الطازجة والمتصلدة للخرسانة ذاتية الدمك (SCC) عالية المقاومة. شملت الدراسة إعداد عدة خلطات خرسانية، استخدمت فيها نسب مختلفة من السيليكا وألياف البولي بروبلين، مع الحفاظ على نسبة ماء إلى إسمنت ثابتة. تمّ تقييم الأداء الطازج باستخدام اختبارات الهبوط (Slump Flow)، واختبار زمن التدفق T50، واختبار لزوجة V-Funnel، واختبار المرور بين العوائق L-Box، واختبار قدرة العبور PJ. كما تم دراسة مقاومة الضغط لعينات قياسية (150 مم × 150 مم × 150 مم) بعد 7 و28 و56 يومًا من المعالجة.
أظهرت النتائج أن استبدال 8% من الإسمنت بالسيليكا ساهم في تحسين مقاومة الضغط وزيادة الكثافة وتقليل المسامية. كما أظهرت النتائج أن إضافة ألياف البولي بروبلين بنسبة (0.2%–0.35%) عززت مقاومة الضغط مع الحد من تشققات الانكماش. إلا أن زيادة نسبة الألياف إلى 0.5% أثرت سلبًا على قابلية التشغيل ومقاومة الضغط بسبب زيادة الفراغات في الخلطة.
خلصت الدراسة إلى أن الجمع بين السيليكا وألياف البولي بروبلين بنسب معتدلة، مع ضبط محتوى الملدن الفائق، يساهم في تحسين أداء الخرسانة ذاتية الدمك عالية المقاومة، ويوصى باستخدام هذه الخلطات ف
E-mail:
ABSTRACT
This study aims to evaluate the effect of partially replacing cement with silica fume and incorporating polypropylene fibres on the fresh and hardened properties of high-strength self-compacting concrete (SCC). Several experimental concrete mixes were prepared with different proportions of silica fume (0%, 8%) and polypropylene fibres (0%, 0.2%, 0.35%, 0.5%), along with the use of a high-range water-reducing admixture to enhance workability while maintaining a low water-to-cement ratio. The study included the assessment of the fresh properties of SCC using slump flow, T50 flow time, L-box, and V-funnel tests, in addition to compressive strength tests at 7, 28, and 56 days of curing.
The results indicated that replacing 8% of cement with silica fume improved compressive strength, increased concrete density, and reduced porosity. Moreover, adding polypropylene fibers at rates of 0.2%–0.35% enhanced compressive strength while reducing plastic shrinkage cracking. However, increasing the fibre content to 0.5% negatively affected workability and compressive strength due to increased void content within the mix.
The study concluded that combining silica fume and polypropylene fibres at moderate rates, while properly adjusting the high-range water-reducing admixture content, improves the performance of high-strength SCC. It is recommended to adopt such mixes in structures requiring both high compressive strength and excellent workability.
KEYWORDS: fibres, polypropylene, self-compacting concrete, silica, additives.
الملخص
تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير استبدال السيليكا وألياف البولي بروبلين على الخصائص الطازجة والمتصلدة للخرسانة ذاتية الدمك (SCC) عالية المقاومة. شملت الدراسة إعداد عدة خلطات خرسانية، استخدمت فيها نسب مختلفة من السيليكا وألياف البولي بروبلين، مع الحفاظ على نسبة ماء إلى إسمنت ثابتة. تمّ تقييم الأداء الطازج باستخدام اختبارات الهبوط (Slump Flow)، واختبار زمن التدفق T50، واختبار لزوجة V-Funnel، واختبار المرور بين العوائق L-Box، واختبار قدرة العبور PJ. كما تم دراسة مقاومة الضغط لعينات قياسية (150 مم × 150 مم × 150 مم) بعد 7 و28 و56 يومًا من المعالجة.
أظهرت النتائج أن استبدال 8% من الإسمنت بالسيليكا ساهم في تحسين مقاومة الضغط وزيادة الكثافة وتقليل المسامية. كما أظهرت النتائج أن إضافة ألياف البولي بروبلين بنسبة (0.2%–0.35%) عززت مقاومة الضغط مع الحد من تشققات الانكماش. إلا أن زيادة نسبة الألياف إلى 0.5% أثرت سلبًا على قابلية التشغيل ومقاومة الضغط بسبب زيادة الفراغات في الخلطة.
خلصت الدراسة إلى أن الجمع بين السيليكا وألياف البولي بروبلين بنسب معتدلة، مع ضبط محتوى الملدن الفائق، يساهم في تحسين أداء الخرسانة ذاتية الدمك عالية المقاومة، ويوصى باستخدام هذه الخلطات في المنشآت ذات المتطلبات الخاصة من مقاومة عالية وتشغيلية ممتازة.
