بخشی از مقاله
چکیده
بتن خود متراکم بتنی است با روانی بسیار بالا که بدون نیاز به لرزاننده سطح تمام قالب را گرفته و متراکم می گردد. کاربرد این نوعبتن عمدتاً در سازه های بتنی با تراکم زیاد آرماتور می باشد. بتن خودمتراکم باید سه ویژگی توانایی پرکنندگی، قابلیت گذر از بین موانع و مقاومت در برابر جداشدگی را تامین نماید. همچنین استفاده از الیاف فولادی با ایجاد چسبندگی کافی با ماتریس بتن، سبب بهبود خواص سازه ای مانند افزایش مقاومت های کششی، خمشی، برشی، مقاومت در برابر خستگی و بهبود شاخص های ترک می گردد که افزودن این نوع الیاف بشدت بر کاهش کارایی بتن تازه تاثیر می گذارد. یکی از روشهای افزایش کارایی بتن خودمتراکم الیافی، استفاده از تکنولوژی جدید آب مغناطیسی می باشد که در دو دهه اخیر در کشورهای روسیه و چین مطرح شده است. در این مقاله به بررسی اثر آب مغناطیسی بر خصوصیات بتن سخت شده خود متراکم مسلح به الیاف فولادی می پردازیم که نمونه ها با %1، %3 و %5 درصد الیاف فولادی و آب معمولی، آب 1 بار گذر و 15 دقیقه مغناطیسی شده ساخته شد. آزمایشهای بتن سخت شده نظیر مقاومت فشاری، کششی و خمشی روی نمونه های 7 و 28 روزه صورت گرفت که مقاومت فشاری با %12/2 افزایش و مقاومت کششی با %15/1 افزایش نسبت به نمونه با آب معمولی شاهد هستیم.
واژگان کلیدی: بتن خود متراکم الیافی، آب مغناطیسی، الیاف فولادی، مقاومت خمشی، مقاومت فشاری.
.1 مقدمه
امروزه بتن یکی از پر مصرف ترین مصالح ساختمانی در ساخت پروژه های عمرانی می باشد که استفاده از آن همچنان رو به افزایش است. با گسترش مصرف بتن، ساختن بتنی با کارایی و مقاومت بالا همراه با صرفه اقتصادی یکی از دغدغه های دانشمندان علم تکنولوژی بتن می باشد. بتن خودمتراکم (Self-consolidating concrete )Scc بتنی سیال و مخلوط همگنی است که بدون نیاز به لرزاننده و تحت تاثیر وزن خود متراکم می گردد. نظریه بتن خودمتراکم اولین بار توسط پروفسور ( okamura) در سال 1986 مطرح گردید.[1] از جمله مزایای استفاده از بتن خودمتراکم می توان به افزایش سرعت اجرا، کاهش نیروی انسانی، کاهش آلودگی صوتی، بالا رفتن کیفیت نهایی محصول و از همه مهمتر صرفه جویی اقتصادی اشاره کرد.[2] اما بتن به علت مقاومت پایین در برابر کشش دارای خاصیت شکنندگی می باشد. برای افزایش مقاومت در برابر کشش، ضربه و خستگی از الیاف مختلف استفاده می گردد. الیاف فولادی از جمله الیافی است که با توجه به مدول الاستیسیته و کرنش شکست بالا کاربرد فراوانی در بتن های مختلف دارد.[3] همچنین الیاف فولادی نفش بسیار موثری جهت جلوگیری از طویل شدن ترک ها و اتصال آنها به یکدیگر دارد. استفاده از الیاف در طرح اختلاط بتن به شدت بر کاهش کارایی بتن تاثیر می گذارد که یکی از روشهای افزایش این کارایی استفاده از تکنولوژی جدید آب مغناطیسی می باشد. استفاده از آب مغناطیسی در طرح اختلاط بتن ضمن افزایش کارایی بتن تازه با انجام هیدراسیون کامل تر باعث افزایش مقاومت بتن سخت شده می گردد. در این مقاله به بررسی اثر آب مغناطیسی بر روی خصوصیات بتن خودمتراکم مسلح به الیاف فولادیمی پردازیم که جمعاً 54 عدد نمونه 7 روزه و 28 روزه تحت آزمایشهای مکانیکی قرار گرفت.
1
پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور 11، 12 و 13 شهریورماه 1393، دانشگاه ارومیه
.2 اثر فناوری آب مغناطیسی بر بتن
ذرات سیمان داخل مخلوط بتن به صورت اجتماعی از مولکول ها پخش شده اند و واکنش هیدراسیون در ابتدا در سطح ذرات سیمان اتفاق می افتد. در نتیجه یک لایه نازک از محصولات واکنش هیدراسیون روی ذرات سیمان شکل می گیرد که از نفوذ مولکول های آب به داخل اجتماع ذرات سیمان و هیدراسیون کامل آنها جلوگیری می کند. میدان مغناطیسی بر روی اجتماع مولکول های آب اثر می گذارد و تعداد اجتماع مولکول ها را از 13 مولکول به 5 یا 6 مولکول می رساند که اگر آب مغناطیسی به جای آب معمولی استفاده شود، به دلیل اندازه کوچکتر اجتماع مولکول های آب، این مولکول ها به راحتی می توانند درون اجتماع ذرات سیمان نفوذ کنند و هیدراسیون کاملتری در حالت استفاده از آب مغناطیسی اتفاق می افتد. علاوه بر آن با توجه به کوچکتر شدن اجتماع مولکول های آب، با همان طرح اختلاط بتن روان تری خواهیم داشت که موجب افزایش کارایی بتن می گردد.[4]
شکل -1 دستگاه مغناطیس کننده آب
.3 مصالح مصرفی
در این تحقیق از الیاف فولادی ساخته شده با سیم فولادی کربن پایین و نورد سرد طبق استاندارد ASTM 510M استفاده شده است که دارای طول 50 میلیمتر و مقاومت کششی 1200 مگاپاسکال می باشد. همچنین فوق روان کننده مصرفی بر پایه پلی کربوکسیلات، محصول شرکت فابیر و از نوع Fabflow - c-48 می باشد که مقدار مصرفی آن بین %0,3 الی %1,6 وزن سیمان مصرفی در بتن توصیه شده است. همچنین با حذف افزودنی اصلاح کننده لزجت، سعی شده تا با دانه بندی بهینه و استفاده از فیلر پودر سنگ، تنها با افزودن فوق روان کننده بتن خود متراکم ساخته شود. شن و ماسه مصرفی مطابق با استاندارد ASTM C33 می باشد. شن مصرفی برای بتن خود متراکم باید زیر 20 میلیمتر و با دانه بندی قابل قبول باشد.
شکل -2 الیاف فولادی
2
پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور 11، 12 و 13 شهریورماه 1393، دانشگاه ارومیه
ابعاد درشت دانه((mm
ابعاد ریز دانه((mm
شکل -3 نمودار دانه بندی شن و ماسه
.4 طرح اختلاط
طرح اختلاط استانداردی برای بتن های خودمتراکم وجود ندارد. یکی از طرح اختلاط هایی که برای بتن خودتراکم با آب معمولی استفاده می شود روش آماری تاگوچی است که در این پروژه از این طرح اختلاط استفاده شده است. تعداد 9 طرح اختلاط با الیاف 1،3 و 5 درصد و با آب معمولی، یک بار گذر از چرخه مغناطیسی و 15 دقیقه مغناطیسی شده استفاده شد که این 9 طرح اختلاط در جدول شماره 1 آورده شده است.[5]
