بخشی از مقاله
چکیده
بتن از مهمترین مصالح ساختمانی میباشد که استفاده از آن همواره رو به افزایش است. بتن معمولی دارای مقاومت فشاری حدود 25 تا 30 مگاپاسکال است که برای مصارف ساختمانی مقاومت مناسبی است. اما در برخی کارهای عمرانی که نیاز به بتن با مقاومت بالا وتوانمند وجود دارد باید راهکاری یافت که بتوان بتن توانمند ساخت.
در این تحقیق از الیاف پروپیلن - بارچیپ - برای افزایش مقاومت مکانیکی بتن استفاده شده است. مقدار استفاده از این الیاف به میزان 0، 1، 2 و 3 درصد وزنی بتن بوده است.این آزمایشها با نسبت آب به سیمان 0/33 انجام شده است. سپس میزان 2 درصد الیاف به عنوان میزان بهینه انتخاب شد. پس از آن آزمایشهای مقاومت فشاری و خمشی 28 روزه با درصدهای الیاف صفر و 2 درصد و نسبتهای آب به سیمان 0/3 و 0/36 اندازهگیری شدند. همچنین آزمایش تعیین مقاومت سایشی روی نمونههای دارای صفر و 2 درصد الیاف با نسبت آب به سیمان 0/3 اندازهگیری شده است. نتایج نشان میدهد بیشترین مقاومت فشاری و خمشی 28 روزه پس از تعیین 2 درصد الیاف به عنوان میزان بهینه، برای نمونههای دارای 2 درصد الیاف و نسبت آب به سیمان 0/3 بوده است.
-1 مقدمه
امروزه با توجه به گسترش راهها و جادههای ارتباطی در کشورهای در حال توسعه نیاز است که به روسازیهایی با مقاومت و دوام بیشتر و همچنین سازگار با محیط زیست توجه نمود.
روسازیهای سخت به دو دسته انعطاف پذیر و صلب تقسیم میشوند. روسازیهای انعطافپذیر به گروهی گفته میشود که سطح آنها با آسفالت یا مصالح قیری پوشش شده باشد. علت استفاده از واژه انعطافپذیر در این نوع روسازی، خمش و تغییر شکل سازه روسازی تحت اثر بارهای ترافیکی میباشد. روسازی صلب به آن دسته از روسازیها گفته میشود که لایه سطحی آن از بتن تشکیل شده باشد. چنین روسازیهایی به علت بالا بودن مدول الاستیسیته مصالح بتن به مراتب سختتر از روسازی انعطافپذیر میباشند. علاوه براین، این نوع روسازیها میتوانند مسلح به فولاد باشند که عموما به منظور کاهش یا حذف درزها به کار میروند.
اجرای دالهای بتنی کف نیازمند رعایت ضوابط و مشخصات فنی خاصی است که بتوان علاوه بر حفظ عملکرد سازه، میزان ترک در بتن را کنترل نمود. هرچند در ایران هنوز ساخت روسازی بتنی برای جادهها وراهها متداول نگشته، لیکن در بسیاری از پرژههای ساختمانی و راهسازی از رویههای بتنی به عنوان کف در انبارهای صنعتی، رویه راه و پیادهرو، کف پارکینگ و سکوی تخلیه و بارگیری کالا، رویه عرشه پل، و باند هلیکوپتر و فرودگاه و نظایر ان استفاده میشود.
بدلیل وجود منابع نفتی فراوان از جمله قیر، روسازی اکثر راهها در ایران از نوع روسازیهای آسفالتی میباشد. امروزه علاوه بر اهداف اقتصادی و فنی، جنبههای زیست محیطی و ملزومات توسعه پایدار نیز به طور فزاینده در طراحی، ساخت و نگهداری روسازیها و پروژههای زیر ساختاری دیگر در نظر گرفته میشود. روسازیهای سازگار با محیطزیست - روسازیهای سبز - نام عمومی نحوه ساختی است، که در همه ابعاد از جمله طراحی، ساخت و نگهداری آنها مسائل زیستی در نظر گرفته میشود.
با توجه به افزایش قیمت و ارزش مواد نفتی از جمله قیر و مشکلات عمده روسازی آسفالتی در محورهای پر ترافیک از یک طرف و طول عمر بالا و دوام مناسب بتن در شرایط مختلف محیطی از طرف دیگر، کاربرد روسازیهای بتنی میتواند باعث کاهش هزینههای ساخت و ساز، بهرهبرداری و نگهداری شود و نیز دوام مناسبی را در پی داشته باشد. بنا به دلایل مطرح شده، ضرورت بررسی روسازیهای بتنی و توجیه فنی و اقتصادی این نوع روسازی های تبیین میشود.
در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده وهر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر میشود بتن تردتر شده ودر نتیجه مقاومت کششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نمییابد و نیز از تحمل کرنش پایینتر برخورداراست. مشکل ترد بودن بتن را میتوان با مسلح کردن آن توسط آرماتورهای فولادی در جهت نیروهای کششی برطرف نمود. اما در موارد متعددی جهت این نیروهای کششی به طور دقیق معلوم نمیباشد.از طرفی در بتن تازه به دلیل جمع شدگی ابعاد بتن تغییرپیدا کرده و ترکهایی به وجود میآیند که نتایج این ترکها در بتن سبب افزایش نفوذپذیری، از بین رفتن سطح بتن، خوردگی آرماتورها و کاهش خواص مکانیکی میباشد.
مقاومت کششی بسیار پایین و شکنندگی نسبتاً زیاد باعث گردیده است که در اکثر آییننامههای طراحی، مقاومت کششی برای بتن منظور نشده و مقاومت برشی بتن نیز به اندازه معینی محدود گردد.بدین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن کاملا مشهود است.جهت افزایش مقاومت کششی و جلوگیری از گسترش ترک و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده میشود. از دیگر دلایل استفاده از الیاف در بتن این میباشد که فولاد در دراز مدت بر اثر رطوبت خورده میشود و پوکی بتن را به دنبال دارد بنابراین جایگزین کردن دیگر مواد مصنوعی ضروری است که در این بین استفاده از الیاف بارچیپ بدلیل خواص خوب مقاومتی، شکلپذیری زیاد، عدم خوردگی درمحیطهای اسیدی، مقاومت در برابر آتش سوزی نسبت به سایر الیاف مصنوعی مورد توجه محققان قرار گرفته است.
-2مروری بر تحقیقات گذشته
مستوفی نژاد و مدحتی[1] در زمینه ارائه روشی برای طرح اختلاط بتن به تحقیق پرداختند. آنها در تحقیق خود از 45 طرح اختلاط استفاده کردند. در این آزمایش از درصدهای مختلف افزودنی، نسبتهای مختلف آب به سیمان و سنگدانههای متفاوت نظیر کوارتزیت استفاده شد.در نهایت طرح اختلاط مناسبی با استفاده از آزمایشها و آییننامههای معتبر ارائه شد. مقاومت فشاری بتن آنها از 60 تا 80 مگاپاسکال بدست آمده است.
پاچیده و ساعدی [2] در تحقیقی که روی مشخصات مکانیکی و دوام بتنهای پرمقاومت صورت گرفت، آنها از نسبت آب به سیمان 0/2 و 0/3 و همچنین برای افزایش کارپذیری بتن از فوق روانکننده استفاده کردند. آنها بتن با مقاومتهای 65، 95 و 105 مگاپاسکال را بدست آورند و معتقد بودند که شرایط عمل آوری نقش بسزایی در افزایش یا کاهش مقاومت فشاری و کششی و خمشی و سایر خصوصیات بتن نظیر مدول الاستیسته دارد.
لی و همکاران [3]با استفاده از نانوتیتانیوم و نانوسیلیس به همراه الیاف پلیپروپیلن در بتنهای رویه متوجه شدند که استفاده همزمان از نانو و الیاف باعث افزایش مقاومت سایشی بتن رویه شده وهمچنین نانو تیتانیوم عملکرد بهتری نسبت به نانو سیلیس داشته است یوشیتاک و همکاران [4] با استفاده از خاکستر بادی در بتنهای رویه تا میزان %40 جایگزینی وزنی با سیمان و همچنین نسبت آب به سیمان 0/33 و سنگدانههای آهکی متوجه شدند که با افزایش میزان خاکستر بادی مقاومت سایشی بتن رویه نیز افزایش پیدا کرده است در نتیجه با افزایش سختی ماتریس سیمانی بتن، مقاومت سایشی آن نیز افزایش مییابد.
دین و همکاران[5] با استفاده از خاکستر بادی در بتنهای رویه و انجام آزمایش مقاومت فشاری و مقاومت سایشی در سن 270 روز بدین نتیجه رسیدند که استفاده از خاکستر بادی باعث بهبود خواص مقاومتی میشود که بدلیل خاصیت پوزولانی خاکستر بادی و تقویت ناحیه انتقال بوده است.
-3 آزمایشها و یافتهها
در این تحقیق از سیمان، آب، سنگدانه، فوق روانکننده و الیاف بارچیپ جهت ساخت بتن استفاده شده است. سیمان مورد استفاده در این تحقیق سیمان تیپ 2 اردستان است. فوق روان کننده استفاده شده در این تحقیق یک یک نمونه فوق روانکننده بر پایه کربوکسیلات است. الیاف پروپیلن به کار رفته در این تحقیق نیز از نوع بارچیپ، دارای چگالی 900 کیلوگرم بر متر مکعب بوده است که با درصدهای مختلف به کار رفته است. آزمایشهای انجام شده و همچنین میزان مواد استفاده شده در جداول 1 و 2 آمده است.
جدول -1آزمایشهای انجام شده در این تحقیق
