مقاله اثر الیاف در افزایش انرژی شکست بتن

word قابل ویرایش
9 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

اثر الیاف در افزایش انرژی شکست بتن

چکیده
عموماً مصالح غیرفلزی به کار رفته در سازهها از مواد نیمه ترد میباشند. این مواد معمولا مقاومت فشاری خیلی بیشتری نسبت به مقاومت کششی دارند. پدیده شکست در این گونه مواد ، پدیدهای غیر خطی و پیچیده است. دو پارامتر مهم درتعیین محل و نحوه گسترش ترک در مواد نیمه ترد، مقاومت کششی و انرژی شکست می باشند. در این مقاله جهت بررسی اثر الیاف برپارامترهای شکست بتن به خصوص انرژی شکست ، آزمایشهای فشاری و کششی روی نمونه های استوانه ای و آزمایش خمش بر رویتیر نمونه های ساخته شده از بتن ساده و بتن الیافی دارای شکاف به عمقهای مختلف در وسط دهانه انجام شد. ۸ نمونه تیر بتنی ساده ،۸ نمونه تیر بتنی با ۱% حجمی الیاف فولادی و ۸ نمونه تیر بتنی با ۱/۵% حجمی الیاف فولادی مورد آزمایش قرار گرفت. در تعیین انرژی شکست ،از روش پیشنهادی RILEM استفاده شد. دراین روش از سطح زیر منحنی نیرو- جابجایی هر نمونه، برای تعیین انرژی شکست استفاده میشود . براساس نتایج حاصله در نمونه های بتنی، با افزایش درصد الیاف تا ۱/۵ درصد، انرژی شکست نسبت به بتن ساده تا حدود ۲۸ برابر و شکل پذیری سازه (مقدار جابجایی قابل تحمل سازه) تا حدود ۲۴ برابر افزایش می یابد. حضور الیاف، تغییرات اندکی در مقاومت کششی را پدیدار میسازد.
کلیدواژه ها: انرژی شکست ، بتن الیافی ، مقاومت کششی

-۱ مقدمه
حضور الیاف فولادی در بتن، باعث بهبود بسیاری از خواص مکانیکی آن نظیر افزایش قابلیت باربری و شکلپذیری آن به خصوص پس از ایجاد ترک می شود.[۱] البته از آنجایی که مقاومت کششی ماده در درصدهای پایین الیاف به تنش قابل تحمل ماده زمینه بستگی دارد، در بتن با درصد الیاف کم (کمتر از %۲ حجمی) مقاومت کششی ماده تغییر چشمگیری نمییابد۱]و.[۲

دو پارامتر مهم در تعیین نحوه ایجاد و گسترش ترک در مواد نیمه ترد، نظیر بتن ساده و بتن الیافی، مقاومت کششی و انرژی شکست GF (انرژی لازم برای گسیختن و ایجاد سطح واحد شکست) میباشند. پارامتر اول تعیین کننده محل شروع ترک و پارامتر دوم بیانگر میزان قدرت جذب انرژی وشکلپذیری پس از ایجاد ترک میباشد.
روش مناسب در تعیین پارامتر اول، که مقدار آن را مستقل از ابعاد نمونه بیان میکند، روش تست استوانه برزیلی است.[۳] روش مستقیم برای تعیین پارامتر دوم، GF ، روش تست کشش مستقیم میباشد.[۴] اگرچه برخی محققین نیز از این روش برای تعیین GF استفاده کردهاند[۵]، اما انجام چنین آزمایشی برای بتن مشکلات زیادی به همراه دارد .[۶]
برای تعیین GF راههای دیگری نیز پیشنهاد شده است که نیاز به انجام آزمایشهای سادهتری دارند. از جمله آنها، روش دو پارامتری شاه[۷] روش اثر اندازه بازانت-کاظمی[۸] و روش کارهیلربرگ ۱]و[۹ میباشند. در روش اخیر، که به طورعمده در این مقاله از آن برای تعیین GF استفاده شده است، از نمودار کامل نیرو-جابجایی تیرهای بتنی در آزمایشخمش سه نقطهای با کنترل جابجایی تا شکست کامل نمونه، استفاده میشود. لازم به ذکر است این روش، با اصلاحاتی توسط[۹] RILEM-TC50 توصیه شده است.
در این مقاله، خلاصهای از مطالعات وآزمایشهای اخیر انجام شده در دانشگاه صنعتی شریف در رابطه با اثر الیاف فولادی در رفتار خمشی تیرهای بتنی و افزایش انرژی شکست بتن ارائه میشود.

-۲ برنامه آزمایشها
به جهت بررسی اثر الیاف فولادی روی رفتار بتن به خصوص پس از ایجاد ترک، آزمایشهای کششی و فشاری روی نمونههای استوانهای به ارتفاع ۳۰۰mm و قطر ۱۵۰mm و آزمایش خمش سه نقطه ای روی نمونههای تیر بتنی ساده و بتنی الیافی به ابعاد ۱۵۰*۱۵۰*۷۰۰mm و به دهانه۶۰۰ mm به صورت کنترل جابجایی تا شکست کامل نمونهها انجام شد. آزمایش های خمش توسط دستگاه یوینور سال ۱۰۰۰kN دانشگاه صنعتی شریف انجام شد. نمونهها از بتن ساده ، بتن با ۱% حجمی الیاف فولادی و%۱/۵ حجمی الیاف فولادی ساخته شدهاند. در آزمایش خمش از هر نوع بتن ۸ نمونه تیر ساخته شد، که ۲ نمونه بدون شکاف اولیه، ۲ نمونه باشکاف ۳۰mm، ۲ نمونه با شکاف ۶۰mm و ۲ نمونه با شکاف ۹۰mm میباشند. محل شکاف و محل بارگذاری، مطابق شکل ۱ ، در میانه دهانه تیر در نظر گرفته شدند. الیاف از نوع موجدار و طول آنها برابر۳۲ mm بود.

-۳ مواد و ساخت نمونه ها
مصالح اصلی به کار رفته در ساخت بتن، سیمان پرتلند نوع II ، شن از سنگ خرد شده ، ماسه، آب و فیبر فولادی و فوق روانکننده میباشند . مخلوط بر اساس طرح اختلاط پیشنهادی [۱۰] ACI-544 ساخته شد.
قطر بزرگترین سنگ دانه ۱۲/۵ mm بود و با توجه به عدم وجود درشت دانه با قطر بیشتر در بتن و به منظور بالا بردن کارآیی بتن برای اختلاط بهتر، از فوق روان کننده استفاده گردید و همچنین زمان اختلاط، اندکی بیشتر در نظر گرفته شد. در جدول ۱، مقادیر نسبی هر یک از اجزاء مخلوط برای بتن ساده، بتن با ۱% حجمی الیاف و بتن با ۱/۵% حجمی الیاف آمده است.
برای سهولت قرائت نتایج، برای نام هرتیر از یک کد استفاده شد. در حالت بتن ساده این کد متشکل از ۲ حرف و ۲ عدد است که حرف اول (Beam) B و حرف دوم C (بتن ساده) و عدد اول عمق

شکاف به سانتیمتر و عدددوم، ۱ یا ۲ (نمونه اول یا دوم) میباشدمثلاً. BC31 یعنی نمونه اول تیر بتنی ساده که عمق شکاف ۳ cm دارد. در مورد بتن الیافی از ترکیب دو حرف و سه عدد استفاده شد. حرف اول (Beam) B ، عدد اول درصد الیاف، حرف دوم S نشان دهنده بتن الیافی فولادی، عدد دوم عمق شکاف به سانتیمتر و عدد سوم ۱ یا ۲ (نمونه اول یا دوم) میباشدمثلاً. B1.5S32 یعنی نمونه دوم تیر بتنی دارای ۱/۵% حجمی الیاف فولادی با شکاف اولیه ۳ cm میباشد.

-۴ تعیین انرژی شکست
برای تعیین انرژی شکست از طریق منحنی نیرو- جابجایی از روش کار شکست هیلر برگ (Hillerborg) ،
پذیرفته شده توسط [ ۹] RILEM TC-50 استفاده شد. در این روش کل انرژی لازم برای شکست نمونه از لحظه شروع بارگذاری تا لحظه شکست نمونه محاسبه میشود و این انرژی به سطح مقطع اولیه بتن (که شکاف اولیه در آن نفوذ نکرده است) تقسیم میشود تا انرژی شکست بتن، GF ، به دست آید. با توجه به عدم دسترسی به قسمت انتهایی منحنی نیرو-جابجایی، مقدار سطح زیر منحنی نیرو- جابجایی به دست آمده از آزمایش،A، مقداری کمتر از انرژی لازم برای شکست نمونه است و باید اصلاح شود . کارکل لازم برای شکست نمونه ،WF، به صورت زیر محاسبه میشود۴ ]و: [ ۹

در رابطه (۱) ، P0 معادل مقدار نیرویی در وسط تیر است که لنگری برابر لنگر وزن در وسط تیر، M0 ،
ایجاد کند و U0 بیشینه جابجایی مشاهده شده در آزمایش است. برای نمونه برای تیر با دهانه S میتوان نوشت :

و انرژی شکست به صورت زیر محاسبه می شود :

که در آن b عرض تیر،d عمق تیر و a عمق شکاف اولیه میباشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 9 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد