Elaboration and characterization of earth-sand adobe bricks reinforced by Alfa fibers
Description
Abstract The main aim of this work is to investigate the effect of Alfa fiber length and quantities on linear shrinkage, mechanical strength, and failure manner of the reinforced material as compared to the unreinforced mix, by the incorporation of Alfa fibers in earth-sand building material. The earth-based composite consisted of a mixture of earth 60 wt% and sand 40 wt% reinforced with various lengths and rates of fibers extracted from the Alfa plant. First, fibers' tensile strength and water absorption were evaluated to understand their behavior. Moreover, tests have been conducted on prismatic specimens 40x40x160 mm3 with different cutting lengths (1, 2, and 3 cm). These fibers were added to soil at various weight ratios (1%, 1.5%, and 2%). The results have indicated that the incorporation of 2%wt of fibers reduced the unit weight from 1849 kg/m3 to 1632 kg/m3, which results in a slight material. The experimental investigation has shown also that the unreinforced adobe specimens had a high linear shrinkage rate and low mechanical behavior compared to fibrous samples. Specially, specimens with a higher fiber content of 2%wt of 3 cm length were revealed to be the most suitable in terms of mechanical behavior. Moreover, fibers prevent and delay crack propagation, where fiber length and content play a principal role in crack attenuating. Despite the improvement of mechanical properties, the microstructural observation of the reinforced composite shows poor fiber/matrix adhesion, which affects negatively the compactness of the adobe specimens.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الهدف الرئيسي من هذا العمل هو التحقيق في تأثير طول ألياف ألفا وكمياتها على الانكماش الخطي، والقوة الميكانيكية، وطريقة فشل المواد المقواة مقارنة بالمزيج غير المقوى، من خلال دمج ألياف ألفا في مواد البناء الرملية الأرضية. يتكون المركب الأرضي من خليط من الأرض بنسبة 60 ٪ بالوزن والرمل بنسبة 40 ٪ بالوزن مقوى بأطوال ومعدلات مختلفة من الألياف المستخرجة من مصنع ألفا. أولاً، تم تقييم مقاومة الشد وامتصاص الماء للألياف لفهم سلوكها. علاوة على ذلك، تم إجراء اختبارات على العينات المنشورية 40 × 40 × 160 مم 3 بأطوال قطع مختلفة (1 و 2 و 3 سم). تمت إضافة هذه الألياف إلى التربة بنسب وزن مختلفة (1 ٪ و 1.5 ٪ و 2 ٪). أشارت النتائج إلى أن دمج 2 ٪بالوزن من الألياف يقلل من وزن الوحدة من 1849 كجم/م 3 إلى 1632 كجم/م 3، مما ينتج عنه مادة طفيفة. أظهر التحقيق التجريبي أيضًا أن عينات الطين غير المقواة كان لها معدل انكماش خطي مرتفع وسلوك ميكانيكي منخفض مقارنة بالعينات الليفية. على وجه الخصوص، تم الكشف عن أن العينات ذات المحتوى العالي من الألياف بنسبة 2 ٪بالوزن بطول 3 سم هي الأنسب من حيث السلوك الميكانيكي. علاوة على ذلك، تمنع الألياف انتشار الشقوق وتؤخره، حيث يلعب طول الألياف ومحتواها دورًا رئيسيًا في تخفيف الشقوق. على الرغم من تحسين الخواص الميكانيكية، تُظهر الملاحظة الهيكلية الدقيقة للمركب المقوى التصاقًا ضعيفًا بالألياف/المصفوفة، مما يؤثر سلبًا على ضغط عينات الطين.Translated Description (French)
Résumé L'objectif principal de ce travail est d'étudier l'effet de la longueur et des quantités de fibres alfa sur le retrait linéaire, la résistance mécanique et la manière de rupture du matériau renforcé par rapport au mélange non renforcé, par l'incorporation de fibres alfa dans le matériau de construction en sable de terre. Le composite à base de terre était constitué d'un mélange de terre 60 % en poids et de sable 40 % en poids renforcé avec différentes longueurs et taux de fibres extraites de l'usine Alfa. Tout d'abord, la résistance à la traction et l'absorption d'eau des fibres ont été évaluées pour comprendre leur comportement. De plus, des essais ont été réalisés sur des éprouvettes prismatiques 40x40x160 mm3 de différentes longueurs de coupe (1, 2 et 3 cm). Ces fibres ont été ajoutées au sol à divers rapports pondéraux (1 %, 1,5 % et 2 %). Les résultats ont indiqué que l'incorporation de 2%en poids de fibres réduisait le poids unitaire de 1849 kg/m3 à 1632 kg/m3, ce qui se traduit par un léger matériau. L'étude expérimentale a également montré que les spécimens d'adobe non renforcés avaient un taux de retrait linéaire élevé et un faible comportement mécanique par rapport aux échantillons fibreux. En particulier, les échantillons avec une teneur en fibres plus élevée de 2 %en poids de 3 cm de longueur se sont révélés être les plus appropriés en termes de comportement mécanique. De plus, les fibres empêchent et retardent la propagation des fissures, où la longueur et la teneur des fibres jouent un rôle principal dans l'atténuation des fissures. Malgré l'amélioration des propriétés mécaniques, l'observation microstructurale du composite renforcé montre une mauvaise adhérence fibre/matrice, ce qui affecte négativement la compacité des échantillons d'adobe.Translated Description (Spanish)
Resumen El objetivo principal de este trabajo es investigar el efecto de la longitud y las cantidades de fibra alfa en la contracción lineal, la resistencia mecánica y la forma de falla del material reforzado en comparación con la mezcla no reforzada, mediante la incorporación de fibras alfa en el material de construcción de tierra y arena. El compuesto a base de tierra consistía en una mezcla de tierra al 60% en peso y arena al 40% en peso reforzada con varias longitudes y tasas de fibras extraídas de la planta alfa. En primer lugar, se evaluó la resistencia a la tracción y la absorción de agua de las fibras para comprender su comportamiento. Además, se han realizado pruebas en muestras prismáticas de 40x40x160 mm3 con diferentes longitudes de corte (1, 2 y 3 cm). Estas fibras se añadieron al suelo en varias proporciones en peso (1%, 1,5% y 2%). Los resultados han indicado que la incorporación de un 2%en peso de fibras redujo el peso unitario de 1849 kg/m3 a 1632 kg/m3, lo que da como resultado un material ligero. La investigación experimental también ha demostrado que las muestras de adobe no reforzado tenían una alta tasa de contracción lineal y un bajo comportamiento mecánico en comparación con las muestras fibrosas. Especialmente, las muestras con un mayor contenido de fibra del 2%en peso de 3 cm de longitud resultaron ser las más adecuadas en términos de comportamiento mecánico. Además, las fibras previenen y retrasan la propagación de grietas, donde la longitud y el contenido de la fibra desempeñan un papel principal en la atenuación de grietas. A pesar de la mejora de las propiedades mecánicas, la observación microestructural del compuesto reforzado muestra una mala adhesión fibra/matriz, lo que afecta negativamente a la compacidad de las muestras de adobe.Files
latest.pdf.pdf
Files
(2.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:618c3379ba6561c2a776f3cad1bc3c0c
|
2.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إعداد وتوصيف الطوب الطيني الرملي الأرضي المعزز بألياف ألفا
- Translated title (French)
- Élaboration et caractérisation de briques d'adobe de sable de terre renforcées par des fibres Alfa
- Translated title (Spanish)
- Elaboración y caracterización de ladrillos de adobe tierra-arena reforzados con fibras alfa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4289261125
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-1902393/v1
References
- https://openalex.org/W1971431656
- https://openalex.org/W1978369738
- https://openalex.org/W1980988915
- https://openalex.org/W2047297564
- https://openalex.org/W2058754076
- https://openalex.org/W2065831365
- https://openalex.org/W2268296207
- https://openalex.org/W2593152132
- https://openalex.org/W2905113102
- https://openalex.org/W2992189016