بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر استفاده از انواع مختلف الیاف در بتن افزایش رو به رشدی داشته است و هر نوع خاص از الیاف موجب بهبود ویژگی مشخصهای از بتن میگردد، الیاف پلیپروپیلنی نیز نوعی الیاف پلیمری هستند که افزودن درصدهای اندک آن موجب بهبود چشمگیری در خواص بتن میشود. امروزه استفاده از الیاف به دلیل تأثیر مثبت آنها بر خواص بتن مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه تأثیر مخلوط نانو لولههای کربنی و الیاف پلیپروپیلن بر روی مقاومت فشاری بتن بررسی شده است و در مجموع بیش از 100 نمونه مکعبی و استوانهای براساس استانداردهای ASTM ساخته شد. بعد از عملآوری نمونهها، آزمایشهای مقاومت فشاری بتن مسلح با استفاده از نانو لولههای کربنی در سنین 7 و 28 روزه به کمک امکانات آزمایشگاهی موجود صورت گرفت. درصد حجم الیاف پلیپروپیلنی به حجم بتن برابر 0/2، 0/4، 0/8، 1، 1/5 کیلوگرم بر مترمکعب و طول الیاف 12 میلیمتری در نظر گرفته شده است. در نهایت مشخص شد مقاومت فشاری نمونههای بتن الیافی نسبت به نمونههای شاهد با افزایش سن نمونهها افزایش چشمگیری پیدا کردند و بیشترین افزایش مقاومت فشاری 28 روزه مربوط به مقدار الیاف مصرفی 0/8 kg/m3 بوده است.
واژههای کلیدی: بتن، نانو لولههای کربنی، الیاف پلیپروپیلن، مقاومت فشاری بتن.
-1 مقدمه
یکی از پارامترهای مهم بتن با دوام مناسب، مقاومت بتن است. برای این منظور اغلب از مصالح جدیدتر برای مسلح کردن آن استفاده میشود. یکی از این روشها استفاده از الیاف میباشد که میتواند باعث افزایش مقاومت فشاری، کششی شود. بنابراین ساخت بتن با الیاف پلیپروپیلن و درصدی از نانو لولههای کربنی هدف مهمی برای ما بوده است که با استفاده از مواد افزودنی و تغییر نسبت اختلاط اجزا به این هدف دست یابیم و نقصهای بتن در اثر عملیات اجرایی را برطرف سازیم. بتن دارای انواع مختلفی است، برای مثال بتن سبک که کاربرد بسیار بالایی در صنعت ساخت و ساز دارد، بتن آماده که به صورت مخلوط آماده به محل پروژه منتقل میشود، بتن پیشساخته که به طور کامل در کارخانه ساخته میشود، بتن پیشتنیده که در واقع نوعی بتن تقویتیافته است، استفاده میشود. وجود الیاف در بتن نه تنها باعث بهبودی برخی از خواص مکانیکی آن بلکه باعث افزایش شکلپذیری و انرژی لازم برای شکست بتن نیز میگردد. تاکنون تحقیقات گستردهای در ارتباط با تعیین انرژی شکست بتن الیافدار انجام شده است. و افزودن مخلوط نانو لولههای کربنی و الیاف پلیپروپیلن موجب پر شدن فضای خالی خمیر سیمان شده ومقاومت خمیر سیمان را بالا میبرد.[1] در بخش دوم به تحقیقات انجام شده در این زمینه اشاره شده است. در بخش سوم درمورد مصالح مصرفی، طرح اختلاط و آزمایشهای صورت گرفته داده شده است. و در بخش چهارم نتایج به دست آمده مورد بحث قرار گرفته است. در بخش پنجم خلاصه نتایج به دست آمده و در انتها پیشنهادات برای ادامه تحقیقات ارائه گردیده است.
-2 مروری بر سوابق پژوهش
در سالهای اخیر با معرفی الیاف پلیمری برای استفاده در بتن، تولید بتن پلیمری به طور مرتب در حال افزایش است. در ایران تاکنون تحقیقات قابل توجهی در ارتباط با کاربرد الیاف فولادی و شیشه در بتن صورت گرفته است. با این حال کاربرد الیاف پلیپروپیلن در بتن کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است [3] و .[2] تحقیقات و کاربردهای صنعتی بسیار زیادی درباره بتن با الیاف انجام شده است که نمونههای از آنها عبارتند از:
اسماعیلی [4] در پژوهشی با عنوان بررسی آزمایشگاهی تأثیر الیاف پلیپروپیلن بر رفتار بتن تراورس، به میزان افزایش مقدار مقاومتهای کششی و خمشی و همچنین کاهش مقاومت فشاری بتن مسلح شده با الیاف پلیپروپیلن را با توجه به کاربرد آن در تراورس بتنی پرداخته است. فکور بافته [5] به بررسی تاثیر محصور شدگی اتصالات سازههای بتن مسلح با نانو لوله کربنی پرداخته است. با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی به نتایجی دست یافته است که نشان داده است محصورسازی اتصالات تیر و ستون با نانو لوله کربنی شکلپذیری و قابلیت استهلاک انرژی سازه را افزایش داده است. چندرامولی و همکاران [6] معتقدند که افزودن الیاف به بتن باعث افزایش مقاومت بتن میگردد.
-3 مواد و مصالح مورد استفاده در ساخت نمونهها:
در این پژوهش تلاش شده است که مصالح به کار رفته جهت ساخت نمونهها با توجه به محدودیتهای ASTM33 باشد. با بررسیهای مختلف و کلی، مصالح مورد استفاده برای تهیه نمونههای بتنی عبارتند از:
1. آب از شبکه آبرسانی شهری شهرستان میانه
2. شن و ماسه از معدن میانه با توجه به استاندارد ASTM33
3. سیمان تیپ II کارخانه سیمان صوفیان
4. الیاف پلیپروپیلن مورد استفاده 390 گرم با طول 12 میلیمتری و قطر 22 میکرو متر ساخت داخل کشور
5. نانو لولههای کربنی مورد استفاده 3/77 گرم به قطر 9/5 نانومتر و طول 8/5 میکرون ساخت کشور بلژیک
-1-3 مقدار مواد و طرح اختلاط
با توجه به طرح اختلاط مربوط به این تحقیق - ASTM1 - مواد و مصالح لازم توسط ترازوهای دیجیتالی انتخاب گردید و با افزودن الیاف پلیپروپیلن با درصدهای مختلف عمل اختلاط انجام گرفت جدولهای زیر نشان دهنده مقادیر لازم در اختلاط میباشند. یک نمونه از اختلاط مصالح به عنوان بتن شاهد تهیه کرده و در قالبهای مخصوص نمونههای فشاری به اندازه 100×100×500 میلیمتری میریزیم. به دلیل گران بودن و همچنین برای اینکه سریع تر به نتیجه برسیم در ابتدا نسبت اختلاط درصدهای مختلف الیاف پلیپروپیلن به صورت 0/2، 0/4، 0/8، 1 و 1/5 کیلوگرم بر متر مکعب به بتن اضافه شد و از هر کدام از اختلاطها 12 نمونه که 6 نمونه برای آزمایش فشاری 7روزه و 28 روزه تهیه و در قالبهای مخصوص میریزیم که بعد از 24 ساعت نمونهها را از قالبها خارج کرده برای مدت 7روز و 28روز در داخل حوضچه آب 20 درجه قرار میدهیم. همچنین از هر نمونه باید آزمایش روان بودن صورت گیرد که این نمونهها طبق جداول 1 الی 6 میباشد.
دستگاه طرح اختلاط در شکل - 1 - ارائه شده است.
