INLEIDING

Er bestaat momenteel veel belangstelling voor de ontwikkeling van de technologie voor het gebruik van natuurlijke vezelmaterialen in cementcomposieten. Natuurlijke vezels bestaan in redelijk grote hoeveelheden over de hele wereld en in de meeste ontwikkelingslanden worden natuurlijke plantaardige vezels geproduceerd. Natuurlijke vezels worden al duizenden jaren gebruikt om anorganische materialen te versterken. Voorbeelden zijn stro voor bakstenen, modder en palen, gips en riet. In de loop van deze eeuw zijn andere vezels zoals kokosnoot, bamboe, houtcellulosevezels, wol of spaanders, bastvezels, bladvezels, zaad- en vruchtenvezels gebruikt in producten op basis van cement en zand (Gram, 1983; Paramasivam et al, 1984; Sera et al., 1990; Duvaut et al., 2000; Brahmakumar et al., 2005; Asasutjarit et al., 2007; Ismail, 2007; Zain et al., 2010; Zain et al., 2011; Mulinari et al., 2011). Vezels kunnen worden ingedeeld in natuurlijke of kunstmatige vezels, en de natuurlijke vezels worden verder onderverdeeld in verschillende groepen (Fordos, 1989; Kelly-Yong et al., 2011; Feng et al., 2011). Het gebruik van natuurlijke vezels als versterking in beton (cement-zand matrix) is in veel landen uitgebreid onderzocht (Rehsi, 1991; Atnaw et al., 2011). De met natuurlijke vezels versterkte materialen, die kunnen worden gebruikt bij de productie van bouwmaterialen, zijn momenteel voornamelijk die op basis van kokosnoot-, bamboe-, riet-, henequen- en sisalvezels (Dawood and Ramli, 2011; Hamid et al., 2011). De belangrijkste redenen voor het gebruik van natuurlijke vezels zijn dat ze in overvloed beschikbaar en relatief goedkoop zijn. Van natuurvezelcomposieten wordt ook beweerd dat ze milieuvoordelen bieden, zoals verminderde afhankelijkheid van niet-hernieuwbare energie-/materiaalbronnen, minder uitstoot van verontreinigende stoffen, minder uitstoot van broeikasgassen, verbeterde terugwinning van energie en biologische afbreekbaarheid van de componenten aan het einde van de levensduur (Joshi, 2003; Majeed, 2011; Hamzah et al., 2010). Een geschikte methode voor de fabricage van dakplaten van natuurvezelbeton werd snel ontwikkeld en verspreid naar landen in Midden-Amerika, Afrika en Azië via onder meer de IT Building Materials Workshop in Groot-Brittannië. De methode waarbij cement- of betonproducten worden versterkt met natuurlijke vezels zoals kokos, sisal en jute, is in ten minste 28 landen toegepast. Bij de combinatie van deze vezels met de cementmatrix worden de vezels op twee manieren gebruikt. Enerzijds maakt de vezel in het verse beton het mogelijk een produkt op een eenvoudige manier te gieten. Anderzijds verhoogt de vezel de taaiheid van het materiaal, zodat het product bestand is tegen behandeling en een structurele belasting.

Kokosvezels zijn landbouwafvalproducten die worden verkregen bij de verwerking van kokosolie en zijn in grote hoeveelheden beschikbaar in de tropische gebieden van de wereld, vooral in Afrika, Azië en Amerika. Kokosvezels worden niet algemeen gebruikt in de bouwindustrie, maar worden vaak gedumpt als landbouwafval. In het kader van het streven naar betaalbare huisvesting voor zowel de plattelands- als de stadsbevolking in de ontwikkelingslanden, zijn echter verschillende plannen geopperd om de kosten van conventionele bouwmaterialen te verlagen. Een van de belangrijkste voorstellen is het zoeken, ontwikkelen en gebruiken van alternatieve, niet-conventionele plaatselijke bouwmaterialen, waaronder de mogelijkheid om bepaalde landbouwafval en -residuen te gebruiken als gedeeltelijke of volledige vervanging van conventionele bouwmaterialen. In landen waar overvloedig landbouwafval wordt geloosd, kan dit afval worden gebruikt als potentieel materiaal of vervangingsmateriaal in de bouwindustrie (Olanipekun et al., 2006; Nor et al., 2010). Eén zo’n alternatief is kokosvezel, dat in overvloed wordt geproduceerd en het potentieel heeft om te worden gebruikt als vervangend grof toeslagmateriaal in beton (Adeyemi, 1998, Zain et al., 2010). De enorme hoeveelheid kokosvezelafval die in de fabrieken wordt geproduceerd. De huidige afvalverwijderingspraktijk van verbranding binnen de industrie gebeurt gewoonlijk op een ongecontroleerde manier en draagt aanzienlijk bij aan de luchtvervuiling. Het wordt dan ook duur om deze residuen te verwijderen door te voldoen aan de eisen van de milieuvoorschriften. In een dergelijke situatie worden inspanningen geleverd om het gebruik van deze bijprodukten te verbeteren door de ontwikkeling van produkten met toegevoegde waarde. Een van de manieren om dit afval te verwijderen zou het gebruik van kokosvezels in constructieve bouwmaterialen kunnen zijn. Oliepalmschillen (OPS) zijn de harde endocarp die de palmpit omgeeft.

Extensief onderzoek en ontwikkeling in het begrijpen en toepassen van vezelbetonmaterialen vindt nog steeds over de hele wereld plaats. Deze activiteiten omvatten o.a. de ontwikkeling van nieuwe, sterkere vezels, betere vezelversterkte composieten en nieuwe substituten (Fordos, 1989). Mechanische eigenschappen van met kokosvezels versterkte polyester composieten uitgevoerd door Mulinari et al. (2011). In dit werk werd de chemische modificatie van de kokosvezels door alkalische behandeling bepaald, om ze te gebruiken als versterking in polyesterhars. De mechanische eigenschappen werden geëvalueerd door trek- en vermoeiingstests. De oppervlakken van de gebroken proefstukken werden onderzocht om de breukmechanismen te beoordelen. De testresultaten lieten een afname zien in de vermoeiingslevensduur van de composieten wanneer er een grotere spanning op werd uitgeoefend, als gevolg van de niet adequate hechting van het interfaciaal.

Gunasekaran en Kumar (2008) hebben de mogelijkheden onderzocht van het gebruik van kokosnootschalen als toeslagmateriaal in beton. De bevindingen gaven aan dat de waterabsorptie van het kokosnootgranulaat hoog was, ongeveer 24%, maar dat de verbrijzelings- en impactwaarde vergelijkbaar was met die van andere lichtgewicht toeslagmaterialen. Zij ontdekten dat de gemiddelde dichtheid van vers beton en de kubusdruksterkte gedurende 28 dagen van het beton met kokosnootgranulaat respectievelijk 1975 kg m-1 en 19,1 N mm-1 waren. Geconcludeerd wordt dat geplette kokosschalen geschikt zijn als vervanger van conventionele toeslagmaterialen bij de productie van lichtbeton.

Eerder onderzoek door Olanipekun et al. (2006) heeft aangetoond dat kokosschalen geschikt zijn als vervanger van conventionele toeslagmaterialen bij de productie van structuurbeton. De resultaten wezen ook op een kostenreductie van 30% voor beton geproduceerd uit kokosnootschalen. Afgezien van het gebruik van kokosvezels voor de productie van vezeldakbedekkingsmateriaal, heeft de andere mogelijkheid om kokosvezels te gebruiken als toeslagmateriaal bij de productie van beton nog geen serieuze aandacht gekregen. Adeyemi (1998) heeft echter voor één mengverhouding (1:2:4) de geschiktheid van kokosvezels als substituut voor zowel fijn als grof toeslagmateriaal bij de betonproductie onderzocht. Onderzocht werd dat de kokosvezels geschikter waren als lichtgewicht toeslagmateriaal met lage sterkte wanneer ze werden gebruikt ter vervanging van gewoon grof toeslagmateriaal bij de betonproductie. Kokosvezels zijn het harde steenachtige endocarpium, maar zijn licht van gewicht en hebben een natuurlijke grootte. Door de stijve oppervlakken van organische oorsprong, zullen ze niet vervuilen of uitlogen om giftige stoffen te produceren zodra ze gebonden zijn in de betonmatrix. Bovendien zijn kokosvezels lichter dan het conventionele grove toeslagmateriaal, zodat het resulterende beton licht zal zijn. Daarom kan het gebruikt worden als een goede vervanging van grof toeslagmateriaal om structureel beton in de bouw te produceren.

Deze studie rapporteerde de resultaten van een onderzoek dat is uitgevoerd naar het gebruik van gehakte kokosvezelcomposieten in beton als vervanging van conventioneel grof toeslagmateriaal. De fysische en mechanische eigenschappen van gewoon beton worden ook vergeleken met kokosvezelcomposietbeton. Het hoofddoel was het gebruik van deze schijnbare afvalprodukten als bouwmateriaal aan te moedigen in goedkope woningen en daar waar steenslag duur is voor de produktie van licht beton. Ook werd verwacht dat het doel zou dienen om woningbouwontwikkelaars aan te moedigen te investeren in woningbouw met gebruikmaking van deze goedkope materialen.

MATERIALEN EN METHODEN

Materiaalonderzoek
Kokosvezels: Kokosvezels werden verzameld uit een winkel die afkomstig was uit Sri Lanka. Ze werden na de olie-extractie in de fabriek verkregen uit de buitenste omtrek van de kokosnootvrucht. De schalen werden vervolgens goed gewassen en vijf dagen aan de lucht gedroogd bij omgevingstemperatuur, en later gesorteerd volgens ASTM C330 (2009). De vezels werden met een scherpe schaar in stukken gehakt, waarbij de lengte tussen 15 en 35 mm bleef. De gehakte vezels werden gedurende 5 uur bij 80°C in de oven gedroogd en gekoeld in een exsiccator. De gehakte vezels werden gebruikt om de lengte, diameter, dikte, natuurlijke vochtigheid, waterabsorptiecapaciteit en dichtheid van de vezels te bepalen.

Agregaten: Het grove aggregaat in de vorm van gebroken graniet werd verzameld van stollingsgesteente oorsprong. De gebruikte korrelgrootte varieert van 5 tot 20 mm. Rivierzand als fijn toeslagmateriaal werd gebruikt om het beton te mengen volgens ASTM Standard C33 (2006). Alle deeltjes passeerden ASTM-zeef nr. 4, opening 4,75 mm, maar bleven achter op zeef nr. 230, opening 63 μm.

Cement en water: Gewone Portland cement type waarvan de eigenschappen bevestigen in de eis van ASTM Type I werd gebruikt voor het mengen van beton en het water werd verzameld uit het laboratorium stand post.

Voorbereiding van de proefstukken: Betonkubussen met afmetingen van 100x100x100 mm en prisma’s met afmetingen van 100x100x300 mm werden gegoten voor zowel gewoon als kokosvezelversterkt beton voor de bepaling van de verschillende eigenschappen van beton. De mengverhouding van 1:2:3 in het gewicht van gewoon portlandcement, rivierzand, steenslag en kokosvezel werd gebruikt om de proefstukken te gieten. De verhouding water/cement was 0,4 voor het mengsel. De verhouding water/cement werd constant gehouden bij alle verschillende volumepercentages vezels. Lijm genaamd seal frost werd ook gebruikt voor het snel uitharden van beton. Per 1 kg cement werd 70 gram zeehondenkit gebruikt. Bij het maken van de proefstukken werden eerst zand en cement goed gemengd in de machine en vervolgens werden steenslag toegevoegd. In het geval van vezelversterkt beton werden ook vezels toegevoegd aan het mengsel, bekend als premix-methode. Alle ingrediënten werden goed gemengd met behulp van een betonmengmachine. De verwerkbaarheid van vers beton werd onmiddellijk na het definitieve mengen van het beton onderzocht met behulp van een slumptest. Om holle ruimten te vermijden, werden hamer en trilblok gebruikt voor de verdichting. De kubussen en prisma’s werden gegoten door elke mal in drie lagen te vullen; elke laag werd normaal verdicht met 25 slagen van een stalen staaf met een diameter van 16 mm voordat de volgende laag werd gegoten en voor prisma’s werd een trilblok gebruikt. De slumpwaarden waren 54 en 38 mm voor respectievelijk normaal en kokosvezelbeton, wat staat voor een hoge en gemiddelde verwerkbaarheid. Alle proefstukken werden gedurende 24 uur in de mallen gelaten om uit te harden bij omgevingstemperatuur. Daarna werden ze uit de mallen gehaald en overgebracht in een uithardingstank. De uithardingstemperatuur was 30±2°C. De betonmengsels en de proefstukken werden bereid in overeenstemming met de bepalingen van ASTM C330 (2009), ASTM C469, (1987) en BS 8110-1 normen.

Compressieve sterktetest: Twee soorten universele testmachine werden gebruikt om de druksterkte van kokosvezelversterkt beton te bepalen. Avery Denison testmachine wordt vervaardigd in het Verenigd Koninkrijk. De belastingsnelheid van deze machine is 10-3000 kN min-1. Experimenten werden uitgevoerd met deze machine met een belastingsnelheid van 136 KN min-1. Eens in het jaar moet deze machine worden gekalibreerd. Om de druksterkte van met kokosvezels versterkt beton te bepalen, werd ook gebruik gemaakt van de Dartec-testmachine. Deze machine kan automatisch een grafiek maken van belasting versus afstand. Uit de gegeven grafiek of gegevens is het mogelijk een spanning-rekdiagram van een bepaald monster te maken. Het laadvermogen van deze machine is tot 500 KN. De druksnelheid van deze machine is van 0.00015 tot 2.0 mm sec-1. Het experiment is uitgevoerd met deze machine met een druksnelheid van 0,00015 mm sec-1. Druksterkteproeven van gewoon en met kokosvezels versterkt beton werden uitgevoerd om de uiteindelijke bezwijkbelasting, de druksterkte, het aantal scheuren en hun lengte en breedte te bepalen en tenslotte om de spanning-rekverhouding te observeren. Statische belastingstesten werden uitgevoerd met behulp van een DARTEC testmachine. Experimentele druksterkte testen werden gedaan in het laboratorium zoals getoond in Fig. 1.

Scan elektronen microscoop (SEM): De rasterelektronenmicroscoop werd gebruikt om de dikte en de doorsnede van de vezels te bepalen. SEM is in staat om hoge resolutie beelden van een monster oppervlak te produceren. Een SEM kan veel kleinere kenmerken oplossen dan een standaardmicroscoop, tot bijna 2 nanometer. In een klassieke aftastelektronenmicroscoop (SEM) worden elektronen thermisch uitgezonden door een wolfraam- of lanthaanhexaboridekathode (LaB6) en versneld naar een anode, maar er kunnen ook elektronen worden uitgezonden via veldemissie (FE). Wolfraam wordt gebruikt omdat het het hoogste smeltpunt en de laagste dampspanning van alle metalen heeft, waardoor het kan worden verhit voor elektronenemissie. Wanneer de primaire elektronenbundel in wisselwerking treedt met het monster, verliezen de elektronen energie door herhaalde verstrooiing en absorptie binnen een traanvormig volume van het specimen dat bekend staat als het interactievolume, dat zich uitstrekt van minder dan 100 nm tot ongeveer 5 μm in het oppervlak.

Treksterkteproef van kokosvezel: Om de treksterkte van kokosvezel te bepalen, werd gebruik gemaakt van de Hounsfield trekproefmachine. Deze machine kan automatisch een grafiek maken van belasting versus verlenging. Uit de gegeven gegevens kunnen de spanning en rek tot bezwijken van de kokosvezels worden afgeleid. De treksterkte van kokosvezels werd getest om het gedrag van vezels onder trekbelasting, de maximale verlenging van vezels onder trekbelasting en het breekpunt te onderzoeken. Om dit experiment uit te voeren werd gebruik gemaakt van een Hounsfield trekproefmachine. Na de volledige beproeving kan deze machine automatisch een grafiek maken van de belasting versus de verlenging. Uit de belasting-rekgegevens kunnen de waarde van spanning en rek als volgt worden verkregen:

Vier verschillende vezeldiktes werden getest onder treksterkteproef. De vezels pasten in de bek van de trekproefmachine met een kaliberlengte (vrije vezellengte van de ene bek tot de andere) van 35 mm. Nadat de bek stevig was bevestigd, begon de machine met het uitvoeren van de test. Over het algemeen wordt de vezel door de kaken in twee tegenovergestelde richtingen getrokken. De vezel breekt automatisch af wanneer hij zijn maximale uitzetting heeft bereikt. Het punt waar de vezel afbreekt staat bekend als breekpunt. Alle proeven werden uitgevoerd met een snelheid van 15 mm min-1.

RESULTATEN EN DISCUSSIE

Fysische structuur van kokosvezel: Scanning Electron Micrograph (SEM) werd gebruikt om de fysische vorming van kokosvezels te observeren. Figuur 2-4 toont de SEM-foto van respectievelijk de tros vezels, het oppervlak van de vezels en de dwarsdoorsnede van de vezels.

Van Fig. 2, is waargenomen dat de vezel over het algemeen met open ogen bekeken uiteindelijk met 5/6 enkelvoudige vezels is verbonden. De linkerkant van Fig. 2 toonde de enkele vezel, die 5 tot 6 keer minder is dan andere vezels. Ook is waargenomen dat het oppervlak van kokosvezels niet glad is (zie fig. 3). Dus in een matrix kan het een sterke verbinding maken met andere materialen. De dwarsdoorsnede van de vezel vertoont duidelijk een gat in het midden en kleine gaatjes eromheen, zie fig. 4. Ruw geschat zijn er 15-20% gaatjes in vergelijking met een enkele doorsnede van de vezel.

Fysische eigenschappen van vezels
Lengte van kokosvezels: Over het algemeen zijn de natuurlijke lengten van kokosvezels 60-230 mm. De lengtes van de vezels werden gemeten met een stalen liniaal en 30 stuks werden willekeurig gekozen om de lengte van de kokosvezel te bepalen. In deze studie werden echter gehakte kokosvezels van 15-35 mm gebruikt.

Diameter van de kokosvezel: Om de diameter van de kokosvezel te bepalen, werd een micrometer gebruikt met een nauwkeurigheid van 0,01 mm. Er is geconstateerd dat de diameter van kokosvezels varieert van 0,17-0,24 mm.

Natuurlijke vochtigheid van kokosvezels: Om de natuurlijke vochtigheid te bepalen, werden de vezels eerst 5 dagen in de open lucht gedroogd en daarna werden dezelfde vezels 5 uur gedroogd in een oven bij 80°C. Het gewicht van de vezels werd gemeten met een elektronische weegschaal met een precisie van 0,01 g. De natuurlijke vochtigheid H werd berekend met behulp van Eq. 1 en de natuurlijke vochtigheid van kokosvezels bleek 12,2% te zijn. Men kan zien dat de vochtigheidspercentages bijna gelijk zijn voor verschillende soorten kokosvezelmonsters:

waar, Wd en WO het gewicht zijn van respectievelijk luchtgedroogde en ovengedroogde vezels.

Waterabsorptie: Tijdens het mengen en drogen van de matrix, absorberen de vezels water en zetten uit. Het zwellen van de vezels drukt het beton weg, althans op microniveau. Aan het eind van het droogproces verliezen de vezels het vocht en krimpen bijna tot hun oorspronkelijke afmetingen terug, waarbij ze zeer fijne holten rond zich achterlaten. Het waterabsorptievermogen W werd berekend met Eq. 2:

waarbij, Wsw en Wad respectievelijk het gewicht van de geweekte vezels in drinkwater en het gewicht van de aan de lucht gedroogde vezels zijn. De metingen werden uitgevoerd met tussenpozen van 24 uur gedurende 7 dagen. Uit experimentele gegevens is gebleken dat de maximale waterabsorptie van de kokosvezel optreedt tijdens de eerste 24 uur en daarna toeneemt tot 120 uur.

Na 120 uur is de vezel volledig verzadigd en deze toestand blijft duren, zoals te zien is in fig. 5.

Dichtheid van de vezel: Dichtheid van elke vezel is een belangrijke parameter. Voor composietmaterialen, heeft de dichtheid van vezel een significant effect. Het gewicht van de vezel in een composiet matrix is afhankelijk van de dichtheid van de vezel. De dichtheid van kokosvezel, ρf werd berekend met Eq. 3 en de dichtheid van kokosvezel bleek 1,18 g cm-3 te zijn. Er werd vastgesteld dat de dichtheid van kokosvezels bijna gelijk is voor verschillende soorten monsters:

waar, mf de massa van de vezel is, mw de massa van het water, mw* de massa van het water verminderd met het volume van de vezel, ρw de dichtheid van het water is.

Mechanische eigenschappen van vezels
Treksterkte van kokosvezel: Treksterkte-test van kokosvezel werd uitgevoerd om het gedrag van vezel onder trekbelasting, maximale uitbreiding van vezels onder trekbelasting en breekpunt te onderzoeken. Om dit experiment uit te voeren werd gebruik gemaakt van een Hounsfield trekbank. Er werden vier verschillende vezeldiktes genomen en de volgende resultaten werden verkregen, zoals vermeld in tabel 1. Fig. 6 en 7 tonen de belasting versus verlenging van kokosvezels voor monsters 2 en 3, respectievelijk.

Experimentele gegevens hebben aangetoond dat de gemiddelde sterkte van kokosvezel 19,51 MPa is en de rek tot breuk 2,83 is. Er werd ook vastgesteld dat de sterkte en de rek tot breuk niet afhankelijk zijn van de vezeloppervlakte. De meer oppervlakte van vezel niet altijd wordt gegeven de meer sterkte en de rek aan mislukking.

De sterkte van vezels hangt voornamelijk af van de chemische samenstelling, het proces van vezelafscheiding, behandeling, vochtigheid, temperatuur enz.

Dichtheid van gewoon en kokosvezelversterkt beton: Het gewicht en het volume van gewoon en vezelversterkt beton werden gemeten vóór de druksterkteproef. Het verkregen gewicht van elk beton werd gedeeld door het volume om de dichtheid te bepalen. Figuur 8 toont de dichtheid van gewoon en vezelversterkt beton. Experimentele resultaten hebben aangetoond dat de dichtheid van gewoon beton groter is dan die van vezelversterkt beton. Er is ook waargenomen dat de dichtheid van beton is afgenomen met het toenemen van het volume kokosvezel in het conventionele grove toeslagmateriaal zoals geïllustreerd in Fig. 8.

Vergelijking van de eigenschappen van gewoon en vezelversterkt beton: Gewoon en vezelversterkt beton werden belast onder statische belasting, om de uiteindelijke druksterkte van verschillende vezelvolumes beton te achterhalen, zoals getoond in Fig. 9. Het aantal, de lengte en de breedte van scheuren werden ook gemeten voor zowel gewoon als kokosvezelversterkt beton na statische belasting, zoals getoond in Fig. 10 tot 12. Ook de spanning-rekrelatie en elasticiteitsmodulus van gewoon en kokosvezelversterkt beton worden getoond in Fig. 13 en 14, respectievelijk.

Uit de testresultaten (Fig. 9) bleek dat de druksterkte geleidelijk afnam als gevolg van de toename van het vezelvolumepercentage in conventioneel beton. Voor het conventionele beton met 0% vezelvolume hebben de hoogste druksterkte waarden voor de gespecificeerde mengverhouding. In het geval van scheur aantal, lengte en breedte van vezelversterkt beton vertoonde optimistisch gedrag in vergelijking met gewoon beton. Geconcludeerd wordt dat de betonsterkte afhankelijk is van de sterkte, stijfheid en dichtheid van grove toeslagmaterialen. In het algemeen geldt dat een lagere dichtheid leidt tot een lagere sterkte. Een hoger volumepercentage kokosvezels verlaagt de dichtheid van het beton en geeft dus een lagere druksterkte.

Het aantal, de lengte en de breedte van de scheuren werden gemeten bij zowel gewoon als kokosvezelversterkt beton na belasting met statische belasting. Scheuren werden geteld in die oppervlakken waar meer ontwikkeld dan andere oppervlakken. Experimentele gegevens hebben aangetoond dat de ontwikkeling van scheuren minder is in vezelversterkt beton. Zeven procent vezelversterkt beton heeft het minste aantal scheuren ontwikkeld onder de rest van het vezelversterkt beton. Figuur 10 toont het aantal scheuren van gewoon beton en de verschillende vezelvolume percentages beton. Gewone beton heeft meer scheuren ontwikkeld in vergelijking met vezelversterkte beton. Over het algemeen ontstaan scheuren in beton wanneer de spanning de breukmodulus van het beton bereikt. Bij alle proefstukken verschenen de scheuren in de middelste hoogtepositie van de betonnen kubussen. Het verticale patroon van de scheuren geeft aan dat het buigscheuren waren. Uit de proeven blijkt dat de scheurwijdte bij gewoon beton het grootst was bij de verschillende vezelvolumepercentages van gewapend beton.

Uit experimentele gegevens is gebleken dat de scheurlengte bij vezelversterkt beton kleiner is dan bij gewoon beton. Er is een lineair verband tussen de lengte van de scheur en de aard van de belasting. Voor alle beton, is de meer lengte van scheur gevonden met 80% van statische lading. Daarom kan met kokosvezel versterkt beton de scheurlengte beperken. Scheurlengtes in gewoon en vezelversterkt beton worden getoond in Fig. 11.

Experimentele gegevens hebben aangetoond dat de scheurwijdte minder is in vezelversterkt beton vergeleken met gewoon beton zoals getoond in Fig. 12. In het geval van 1% vezelbeton neemt de breedte van de scheur af met de afname van de belasting. Anderzijds vertoonde de scheurwijdte in 3, 5 en 7% verschillende resultaten bij de statische belasting. Het is duidelijk gebleken dat de breedte van gewoon beton groter is dan alle vezelinhouden. Dus kan met kokosvezel versterkt beton de scheurwijdte beperken. Bovendien leidt een dichte scheurafstand of een groter aantal scheuren tot een kleinere scheurwijdte. De reden voor dit gedrag is dat de scheurwijdte een functie is van zowel de treksterkte als de bindingssterkte van het beton. De afname van de treksterkte van beton is te wijten aan de afname van de sterkte voor de bijdrage van het vezelvolume percentage dan de afname van de hechtsterkte van beton. Wanneer de verschillende vezel volumepercentage toegevoegd op de conventionele beton, dus de scheurpositie een kortere afstand is vereist voor de trekkracht in de vezel opnieuw worden overgedragen aan de omringende beton, wat impliceert kortere scheurafstand.

Gebruik gemaakt van de Belasting (KN) versus afstand (mm) grafiek en gegevens, spanning-rek curve voor zowel glad als vezelversterkt beton werden uitgezet. Figuur 13 toont de spanning-rek verhouding van gewoon en vezelversterkt beton.

Het wordt waargenomen dat gewoon beton hogere spanningen vertoont dan het vezelvolume gemengde beton. Bijgevolg vertoont vezelvolumebeton hogere rekwaarden dan het gewone beton. Dit impliceert dat vezelbeton niet bestand is tegen een grotere belasting en bros bezwijkt in de eindstadia van de belasting.

Relasticiteitsmodulus is de helling van een spanning-rekkromme. Spanning-rek krommen zijn vaak niet rechtlijnig, wat erop wijst dat de modulus verandert met de hoeveelheid rek. In dit geval wordt gewoonlijk de beginhelling als elasticiteitsmodulus gebruikt. E-modulus wordt ook wel Youngs modulus genoemd. De raaklijn aan de spanning-rek kromme van gewone en met kokosvezels versterkte materialen werd berekend om de elasticiteitsmodulus te bepalen. Figuur 14 toont de elasticiteitsmodulus van gewoon en vezelversterkt beton. Experimentele resultaten hebben ook aangetoond dat de elasticiteitsmodulus iets hoger is in gewoon beton vergeleken met vezelversterkt beton. Het is opmerkelijk dat 3% vezelvolume beton een hogere elasticiteitsmodulus vertoont dan 1% vezelvolume beton. Dit wordt voornamelijk toegeschreven aan de lagere stijfheidswaarde van de kokosvezel in vergelijking met grind. De ontwikkeling van de E waarden van beton wordt beïnvloed door het soort grof toeslagmateriaal, het soort cement, de w/c-verhouding van het mengsel, de grootte van het toeslagmateriaal en de uithardingsleeftijd (Alexander en Milne, 1995). In het algemeen hangt de elasticiteitsmodulus van beton af van de stijfheid van het grove toeslagmateriaal. Ook de interfaciale zone tussen de aggregaten en de pasta en de elastische eigenschappen van de samenstellende materialen beïnvloeden de elasticiteitsmodulus van beton.

CONCLUSIE

Deze studie heeft de resultaten gepresenteerd van een experimenteel programma dat de fysische en mechanische eigenschappen onderzocht van gewapend beton waarin verschillende volumepercentages kokosvezels zijn verwerkt. Op basis van de experimentele resultaten en waarnemingen kunnen de volgende conclusies worden getrokken:

ACKNOWLEDGEMENTS

Deze studie werd uitgevoerd in het Heavy Structures Laboratory, School of Computing, IT and Engineering, University of East London, UK en School of Civil Engineering, Linton University College, Legenda Education Group, Maleisië en de auteurs willen graag de technici in het laboratorium bedanken voor hun hulp bij het fabriceren en testen van de monsters.