بخشی از مقاله
چکیده
جمعشدگی بتن فرآیندی است که به دلیل تغییر مقدار رطوبت در داخل بتن پدید میآید. در اغلب مصالح ساختمانی در فضای مابین ساختار مولکولی خلل و فرجی وجود دارد که در مجاورت با رطوبت افزایش حجم مییابند و زمانی که خشک میشوند در آنها جمعشدگی رخ میدهد و این مورد عمده ترین دلیل بروز ترک خوردگی در آنها میباشد. در این مقاله، تاثیرات استفاده از الیاف پلی پروپیلن اصلاح شده بر میزان جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن در قالب یک مطالعه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، 2 نوع الیاف پلی پروپیلن اصلاح شده با مقادیر1/5 و 2/5 کیلوگرم بر متر مکعب با عیار سیمان 400 در مخلوط بتن مورد بررسی قرار گرفته است. مقاومت فشاری برای دورههای 7 روزه و 28 روزه و جمع شدگی ناشی از خشک شدن برای دورههای زمانی متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد که افرودن الیاف پلی پروپیلن اصلاح شده به بتن، مقاومت فشاری را در مقایسه با نمونههای بتن کنترلی تغییری نمیدهد و مقدار آن در محدوده مقاومت فشاری بتن کنترلی باقی میماند. مطالعه بر روی جمع شدگی ناشی از خشک شدن و تغییرات طول آزمونهها نشان داد که افزودن الیاف به بتن میزان جمع شدگی را نسبت به بتن مرجع کاهش میدهد.
.1 مقدمه
سالانه بیشتر از 25 میلیارد تن بتن مورداستفاده قرار میگیرد و پر مصرف ترین مصالح ساخت و ساز در جهان است .[1] یک روسازی صلب شامل سطحی با رویه بتنی و لایههای اساس و زیراساس ممکن است در معرض آسیب دیدگی سریع به صورت ترک خوردگی و در نهایت شکستگی قرار گیرد که سبب کاسته شدن از سطح سرویس و نا امن شدن رانندگی میگردد. اینرخداد عمدتاً به علت رفتار شکنندگی بتن سیمانی با مقاومت کم در برابر خستگی و سختی میباشد. با این حال این مضرات را میتوان با استفاده از الیاف کاهش داد. الیاف به طور معمول، به طور پراکنده در مرحله مخلوط کردن مصالح بتن افزوده میشوند که به اصطلاح به آن بتن مسلح شده با الیاف گفته میشود. در دهه های اخیر در مورد عملکرد مکانیکی بتن مسلح شده با الیاف مطالعات زیادی انجام شده است. به نظر میرسد که الیاف میتوانند به طور قابل توجهی دوام، مقاومت کششی و چقرمگی ماتریس سیمان را بهبود بخشند و از باز شدن ترکها و رشد آنها در قطعات بتنی و کامپوزیتهای سیمانی جلوگیری کنند 2]و.[3 فاکتورهای متعددی مثل جمع شدگی ناشی از خشک شدن و جمع شدگی پلاستیک میتواند سبب بروز ترک خوردگی شده و مقاومت بتن را در مقابل مواد مضر کاهش دهند .[4] بر اساس تحقیقات، افزایش قابلیت شکل پذیری و مقاومت خمشی از مزایای افزودن الیاف به بتن است 5]و.[6 اخیرا بیشتر توجهها به پذیرش الیاف پلیمری به دلیل مزیتهای آنها نسبت به فلزات با توجه ویژه به ثبات شیمیایی، سبکی و کارایی اختصاص داده شده است. علاوه بر این، الیاف پلی پروپیلن، مقاومت نسبی بتن را بهبود میبخشند که اغلب ضدپوسته شدگی نامیده میشود. در دمای بالا، الیاف پلی پروپیلن، فشار آب داخل ماتریس سیمانی را کاهش میدهند و از ترک خوردگی جلوگیری میکنند. این امر سبب میشود که بتن مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن یک فناوری امیدوارکننده جهت استفاده در تونلها و گالریها در راهسازی باشد. در نتیجه، بتن مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن علاوه بر اینکه مصالح جذابی برای ساخت و ساز هستند و عملکرد بالایی دارند، تاثیرات ایمنی بالایی نیز دارند 7]و.[8
مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
امروزه، الیاف پلی پروپیلن در اشکال و ابعاد گوناگونی تولید شده و آنها را میتوان به صورت تک رشته ای، دسته ای و یا نوارهای به هم پیوسته تولیدکرد. اگرچه الیاف پلی پروپیلن با بتن، پیوند شیمیایی محدودی ایجاد میکنند، اما در حقیقت، پیوند مکانیکی مناسب آنها با بتن، باعث میشود الیاف با طول 20 تا 50 میلیمتر که بطور معمول در بتن مورد استفاده قرار میگیرند، امکان گسیختگی کششی را داشته باشند.[15] تبخیر سطحی بتن فاکتوری است که منجر به ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی در بتن میشود و باعث ایجاد شکل گیری تنش کششی در بتن میشود .[5] زیمل و همکاران تاکید کردند که استفاده از الیاف پلی پروپیلن میتواند منجر به بهبود رفتار پوسته شدگی بتن شود .[9] نسبت حجمی الیاف پلی پروپیلندر بتن معمولاً در محدود3-1 درصد است. در اینحجم نسبتاً پایین، معمولا به هیچ محاسبه اضافی در برآورد نسبتهای اختلاط بهخاطر حجم الیاف نیاز نیست .[16] نتایج تحقیقات محققین نشان میدهد که با افزایش درصد حجمی الیاف پلی پروپیلن مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی افزایش مییابد در حالیکه از روانی بتن کاسته میشود 14]؛.[10 افروغ ثابت و همکاران دریافتند که استفاده از الیاف پلی پیروپیلن بطور قابل توجهی میزان جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن را کاهش میدهد .[17]
-2 روش انجام تحقیق
آزمایشهای مربوط به مصالح و بتن در آزمایشگاه بتن مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی انجام شده است.
-1-2 مواد و مصالح و طرح مخلوط
-1-1-2 سیمان
سیمان مورداستفاده در این پروژه سیمان پرتلند نوع دو کارخانه سیمان تهران است. در جدولهای 1 و 2 و 3 به ترتیب مشخصات شیمیایی و فیزیکی این سیمان در مقایسه با الزامات استاندارد 389 ملی ایران ارائه شده است. مطابق جداول کلیه مشخصات شیمیایی و فیزیکی این سیمان مطابق با الزامات استاندارد در خصوص سیمان نوع دو میباشد.
-2-1-2 مصالح سنگی
مصالح سنگی بهکار رفته در این پروژه بهصورت رودخانهای و شامل ماسه، شن نخودی و شن بادامی است. این مصالح سنگی از معدن در منطقه شهریار تهیه شده است. مدول نرمی، چگالی و جذب آب ماسه بهترتیب برابر با 3/50، 2/44 و 2/82 درصد است. همچنین، شن نخودی دارای چگالی و جذب آب برابر با 2/50 و 2/5 درصد و شن بادامی دارای چگالی و جذب آب برابر با 2/55 و 1/9 درصد هستند. در شکل 1 دانهبندی ماسه نشان داده شده است. با توجه به این شکل، دانهبندی ماسه مورد مصرف در محدوده مجاز استاندارد ملی ایران شماره 4977 است. همچنین در شکل2 دانهبندی شنهای نخودی و بادامی نشان داده شده است. نسبتهای این دو شن - بادامی: 80 و نخودی: - 20 به گونهای انتخاب شده است که دانهبندی ترکیب آن دو شن در محدوده دانهبندی استاندارد ملی ایران شماره 4977 قرار گیرند. همانطورکه در شکل 2 مشخص است دانهبندی شن ترکیبی در محدوده استاندارد قرار گرفته است.
