بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از الیاف پروپیلن در بتن سبک سازهای باعث افزایش مقاومت کششی در همه سنین میگردد. در این مقاله به بررسی نقش الیاف پروپیلن در افزایش مقاومت بتن سبک سازهای برای مقاومتهای فشاری و کششی 7 و 28 روزه پرداخته شده است. الیاف پروپیلن میتواند در آیندهای نزدیک با توجه به پیوستگی خوب با بتن و جبران ضعف بتن در بحث کششی در پروژههای بزرگ به جای آرماتور مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در این پژوهش با اضافه کردن الیاف به میزان صفر تا 3/5 کیلوگرم بر متر مکعب مقاومت فشاری و کششی بتن اندازه گیری شد. با بررسی 120 نمونهی آزمایشگاهی که شامل 30 طرح اختلاط میباشد، مشاهده گردید که با افزودن الیاف، در اغلب موارد مقاومت فشاری و کششی بتن افزایش مییابد.
واژههای کلیدی: الیاف پروپیلن، بتن سبک، ژل میکروسیلیس، مقاومت فشاری
-1 مقدمه و پیشینه تحقیق
وزن بالای بتن معمولی همواره طراحان و محققان را وادار به استفاده از بتنی با وزن کمترو سبکتر کرده است. از طرفی ضعف بتن در کشش هم یکی از مشکلات اصلی هم در بتن سبک و هم در بتن معمولی میباشد. استفاده از مادهای که بتواند ضعف کششی بتن را جبران کند نقش تاثیرگذاری در کارایی و مشخصات مکانیکی بتن خواهد داشت. انواع مختلف الیاف برای تقویت بتن توصیه شده است. انتخاب الیاف شامل مواد آلی مصنوعی همچون پلیپروپیلن، مواد غیرآلی مصنوعی مانند فولاد یا شیشه و مواد آلی طبیعی مانند سلولز میباشد. انتخاب الیاف به کمک قطر، جرم مخصوص، مدول یانگ، مقاومت کششی و پارامترهای دیگر الیاف صورت میپذیرد که بر خواص ماتریس سیمانی اثرگذار میباشد .[1]
مواد زیادی جهت سبکسازی بتن به کار میرود که از جمله آنها میتوان به پومیس و لیکا اشاره کرد. لیکا مادهای سبکوزن میباشد که در بتن سبک، جایگزین درشتدانهی معمولی - شن - میگردد و با پایین آوردن وزن مخصوص بتن، بتن را از حالت معمولی به بتن سبک تبدیل میکند .[2] در این تحقیق نیز از لیکا جهت سبکسازی بتن استفاده شده است. در یان طرح اختلاط از موادی نظیر سیمان، آب، ماسه، لیکا، ژل میکروسیلیس و الیاف پروپیلن استفاده شده است.
استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن همواره باعث افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن نیز میگردد. ژل میکروسیلیس از ترکیب مناسب پودر میکروسیلیس و فوق روانکننده میباشد .[3]
تحقیقات زیادی در خصوص اثر الیاف پروپیلن بر خواص مکانیکی انواع بتن صورت پذیرفته است که از جمله آن میتوان به تحقیقات تاتانجی و همکاران [4] اشاره کرد. آنها با تحقیق بر روی نفوذپذیری بتن حاوی الیاف پروپیلن داخل بتن حاوی سیلیکا فوم، دریافتند که وارد کردن این الیاف نفوذپذیری بتن را افزایش میدهد و الیاف کوتاهتر در صورت ثابت ماندن درصد حجمی الیاف، نفوذپذیری بتن را کاهش میدهد.
در تحقیق دیگری سروشیان و همکاران [5] با مورد مطالعه قرار دادن بتن حاوی 0/3 درصد الیاف پروپیلن به این نتیجه رسیدند که بتن حاوی این الیاف آغاز ترک خوردن بتن را کنترل میکنند و در کاهش مقدار ترک موثر است.
-2 طرح اختلاط آزمایشگاهی
مواد مختلفی که در این طرح اختلاطها به کار برده شد به ترتیب در هر 5 طرح اختلط یکسان بوده اند و فقط در این طرح اختلاطها نسبت الیاف پروپیلن تغییر میکرد. در جدول 1 طرح اختلاطهای انجام شده که بر اساس آییننامهی [6] ACI211.98 انجام گرفته است آمده است. این جدول که شامل 30 طرح اختلاط میباشد که در آن بر اساس آیین نامه ACI و براساس مقاومت 28 روزهی بتن شامل ریزدانه معمولی، درشت دانه سبک، سیمان و آب به دست آمده و در این طرح اختلاطها دو ماده ژل میکروسیلیس و الیاف پروپیلن نیز به طرحها افزوده شده است که نتایج نشان میدهد ژل میکروسیلیس باعث افزایش مقاومت فشاری و کششی میشود حال آنکه الیاف پروپیلن در برخی سنین باعث افزایش مقاومت فشاری و کششی میگردد و در برخی سنین کاهش آنها را به دنبال دارد.
جدول -1 طرح اختلاطهای انجام شده در آزمایشگاه - کیلوگرم بر متر مکعب -
-3 افزودن الیاف پروپیلن به طرح اختلاطها -1-3 افزودن الیاف پروپیلن به نمونهی فشاری 7 روزه با افزودن الیاف با درصدهای مختلف به میزان صفر،/7، 1/4، 2/1، 2/8 و 3/5 کیلوگرم بر متر مکعب مشخص شدکه با اضافه کردن الیاف به نمونهی فشاری 7 روزه همواره مقاومت آن کم میشود و هر چقدر که میزان الیاف افزوده شده بیشتر شود مقاومت فشاری 7 روزه بیشتر کاهش مییابد. بیشترین کاهش در 2/8 کیلوگرم بر متر مکعب حاصل شد.
-2-3 افزودن الیاف پروپیلن به نمونهی فشاری 28 روزه
با افزودن درصدهای مختلف به نمونه فشاری 28 روزه مشخص گردید که با افزودن الیاف با درصدهای مختلف مقاومت فشاری 28 روزه افزایش مییابد و بیشترین مقاومت در افزودن الیاف 2/8 کیلوگرم بر متر مکعب حاصل شد و کاهش مقاومت فشاری 7 روزه در اثر افزودن الیاف و افزایش مقاومت فشاری 28 روزه در اثر افزایش الیاف، نشان میدهد که افزودن الیاف در نمونههای فشاری باعث دیر گیر کردن بتن بین سنین 7 و 28 روزه میشود.
-3-3 افزودن الیاف به نمونههای کششی 7 روزه و 28 روزه
افزودن الیافهای مختلف به نمونههای کششی 7 و28 روزه نشان میدهد که در همه موارد افزودن الیاف پروپیلن به طرحها، مقاومت کششی 7 و 28 روزه افزایش میدهد. البته همانگونه که در قسمت فشاری نیز بیان گردید، بیشترین مقاومتهای کششی مربوط به حالتی بود که از 2/8 کیلوگرم بر متر مکعب الیاف استفاده شده بود.
در آییننامه نیز توصیه شده است که از الیاف پروپیلن به میزان/9 تا 2/7 کیلوگرم بر متر مکعب، در یک متر مکعب استفاده شود که با توجه به نتایج آزمایش به نظر میرسد که تجاوز از این مقدار کار درستی نمیباشد.
-4 نحوه مخلوط کردن طرح اختلاطها
