بخشی از مقاله
چکیده
بتن یکی از پر مصرف ترین مصالح مورد استفاده در صنعت ساختمان می باشد لذا در سال های اخیر رویکرد متخصصان صنعت ساختمان به ارتقای کیفیت این محصول معطوف شده است. از جمله مشخصات فنی بتن که در پژوهش ها مورد توجه محققان قرار گرفته است، مقاومت فشاری و کششی آن می باشد. جهت رسیدن به این هدف، در سال های اخیر، استفاده از نسبت آب به سیمان کمتر با کمک فوق روان کننده ها، و نیز استفاده از پوزولان های طبیعی و یا مصنوعی، و همچنین استفاده از الیاف از جنس ها و با مشخصات متفاوت، در ترکیب بتن، معمول شده است.
در تحقیق حاضر با استفاده از مصالح بومی موجود در منطقه اصفهان، بتن معمولی تولید شده و سپس با مصرف فوق روان کننده و کاهش نسبت آب به سیمان آن، بتن دیگری تولید شده که دارای مقاومت فشاری و کششی بیشتری بوده است و در گام بعد بتن حاوی فوق روان کننده با میکروسیلیس ترکیب شده و بتن دیگری با مقاومت فشاری و کششی بالاتری تولید گردیده است.
پس از یافتن مقدار بهینه کاربرد الیاف از جنس های فولاد و شیشه و پلی پروپیلن، از طریق تهیه نمونه های آزمایشگاهی، تاثیر مصرف این الیاف در هر سه بتن یاد شده مورد بررسی قرار گرفته است. از نتایج بدست آمده قابل ذکر است که در هر سه مورد بتن، در سن هفت روز، تاثیر الیاف از جنس شیشه بیشتر از الیاف پلی پروپیلن و الیاف پلی پروپیلن بیشتر از الیاف فولادی، در مقاومت فشاری و کششی دیده شده و در سن بیست و هشت روزه این تاثیر در مورد الیاف پلی پروپیلن بیشتر از شیشه و الیاف شیشه بیشتر از الیاف فولادی بوده است.
-1 مقدمه
بتن، ترکیبی از دو جزو سنگدانه ها همراه با ماتریسی از مواد سیمانی است که مواد سیمانی آن می تواند شامل پوزولان های طبیعی و یا مصنوعی باشد. بنابراین می توان گفت که خواص شکل پذیری و مقاومتی بتن ساخته شده به ناحیه انتقال میان این دو، بستگی دارد - برنت سون و همکاران، . - 1990 با استفاده از اغلب سنگدانه های طبیعی و مقادیر نسبت آب به سیمان کنترل شده و نیز استفاده از افزودنی های مناسب می توان به بتن های با مقاومت بالادست یافت
به هر حال امروزه با رشد تکنولوژی بتن و نیز استفاده از انواع پیشرفته افزودنی های شیمیایی جدید، دستیابی به بتن های با مقاومت بالاتر نسبت به بتن های معمولی امکان پذیر شده است. بتن هایی که پنجاه سال پیش به عنوان بتن های با مقاومت بالا سنجیده می شدند، امروزه به عنوان بتن های کم مقاومت شناختهمی شوند. مثلاً در دهه 1950 میلادی بتن با مقاومت 30 مگاپاسکال و بیشتر، بتن با مقاومت بالا نام برده می شد و این مقدار در دهه 1960 به حدود 40 الی 50 مگاپاسکال ارتقا یافت. در دهه 1970 میلادی بتن های با مقاومت 60 مگاپاسکال و بیشتر، با عنوان بتن های با مقاومت بالا شناخته شدند و در دهه 1980 میلادی مقدار مقاومت بتن های با مقاومت بالا به 100 مگاپاسکال و بیشتر ارتقا یافت.
با پیشرفت سریع تکنولوژی بتن در این سال ها، در اکثر نقاط جهان، بتن های با مقاومت فشاری بیش از حدود 40 و60 مگاپاسکال را هنوز به عنوان بتن های با مقاومت بالا می شناسند. در استاندارد انستیتوی بتن آمریکا، بتن های دارای مقاومت فشاری نمونه استوانه ای بیش از 40 مگاپاسکال در سن 28 روزه، را بتن های با مقاومت بالا معرفی می کند - کمیته 318 انستیتوی بتن آمریکا، - 1999 و در بعضی از سایر استاندار ها این مقدار بیش از 60 مگاپاسکال می باشد. افزودن پوزولان ها در ترکیب بتن ها علاوه بر اینکه مصرف سیمان را کاهش داده و باعث کاهش آلودگی محیط زیست می گردد، باعث بهبود خواص کارایی و مقاومتی بتن می شود.
از دیگر موادی که باعث بهبود خواص دوام و مقاومتی بتن ها می گردد و از دیر باز تا کنون در ترکیب ملات های ساخته بشر بکار گرفته شده است، الیاف از جنس های مختلف و با اشکال گوناگون می باشد. الیاف در بتن باعث کاهش رشد ترک های ریز اولیه ناشی از انقباض و خشک شدگی بتن شده و با داشتن خواص ارتجایی و مقاومت کششی بالا، موجب بهبود خواص مقاومتی بتن می گردند. همچنین افزودن الیاف در ترکیب بتن باعث کنترل آب انداختگی و کاهش نفوذپذیری در بتن می گردد.
در این تحقیق پس از تولید بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، به بررسی تاثیر الیاف از جنس های فولاد و شیشه و پروپیلن در کارایی و مقاومت های فشاری و کششی آنها در سن 7 و 28 روزه پرداخته شده است.
-2 مروری بر پیشینه
کوبایاشی و چو در بررسی نمونه های بتن مسلح شده با الیاف پلی پروپیلنی در سال 1981 نشان دادند که تقویت بتن توسط الیاف به وضوح مقاومت را افزایش می دهد و نیز رفتار بعد از ترک خوردگی به شدت متأثر از سرعت بارگذاری است چون تابع مشخصات ویسکو الاستیک الیاف پلی پروپیلنی است. در سال 1999 میلادی در ایالات متحده، مشخصات بتن ساخته شده با میکروسیلیس و تسلیح شده با الیاف پلی پروپیلنی توسط حسام توتانجی بررسی شد و مشخص گردید که استفاده از 5 درصد میکروسیلیس با نسبت حجمی الیاف 0/3 درصد، برای کارهای ترمیمی از دیدگاه مقاومت، طرح اختلاط بهینه ای می باشد.
هانیزام و نوردین در سال 2002 میلادی تاثیر الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی ها را بر مقاومت فشاری بتن های سبک بررسی کردند و بدین نتیجه دست یافتند که بین مقدار الیاف مصرفی و مقدار مقاومت فشاری بتن الیاف دار رابطه وجود دارد. ایشان با افزایش مصرف الیاف در ترکیب بتن ها از 0/2 تا 0/6 حجمی توانستند مقاومت بتن های تولید شده را افزایش دهند.
نوس و فرناندس در سال 2005 میلادی با استفاده از کاربرد الیاف فولادی در ترکیب بتن های حاوی فوق روان کننده و نیز خاکستر بادی موفق به افزایش حدود 77 درصد در مقاومت فشاری و افزایش حدود 55 درصد در مقاومت کششی شدند.
چاندرامولی و همکاران در سال 2010 میلادی خواص مقاومت بتن های حاوی الیاف شیشه را در رده های مقاومتی مختلف بررسی کردند و دریافتند که با مصرف 0/03 درصد حجمی از الیاف شیشه باعث افزایش فشاری و کششی و خمشی بتن ها شده است. راما و سودارسانا در سال 2010 میلادی در تحقیقی با عنوان تاثیر الیاف شیشه در بتن های حاوی خاکستر بادی توانستند با استفاده از خاکستر بادی و الیاف شیشه حدود 20 درصد مقاومت فشاری بتن ها را در سن 56 روزه افزایش دهند.
دشموخ و همکاران در سال 2012 میلادی در پژوهشی تاثیر الیاف شیشه را بر بتن های ساخته شده با استفاده از سیمان پرتلند بررسی کردند و توانستند با مصرف 0/1 درصد حجمی الیاف شیشه در ترکیب بتن ها مقدار حدود 23 درصد در مقاومت فشاری و 42 درصد در مقاومت کششی و 14 درصد در مقاومت خمشی افزایش دهند.
کاویتا و همکاران در سال 2012 میلادی رفتار الیاف شیشه و فولاد را بر بتن بررسی کرده و دریافتند که مقاومت فشاری بتن های الیاف دار ساخته شده از الیاف فولاد و یا شیشه مقاومت یکسانی در سن 7 و 28 روزه داشته اند. شند و همکاران در سال 2012 با بکارگیری الیاف فولادی با مقادیر نسبت های طول به قطر مختلف به این نتیجه رسیدند که با افزایش این نسبت از 50 به 67، مقاومت های فشاری و کششی نمونه های تهیه شده کاهش یافته است. ایشان با استفاده مقدار بهینه 3 درصد وزنی الیاف فولادی موفق به بهبود خواص مقاومت فشاری و کششی بتن های تولید شده در تحقیق شان شدند.
تجن و بهاندری در تحقیقی در سال 2014 میلادی تاثیر الیاف شیشه را بر بتن های معمولی بررسی نمودند و توانستند با مصرف 0/45 درصد حجمی از الیاف شیشه در بتن ها در سن 28 روزه مقدار حدود 14 درصد در مقاومت فشاری و 71 درصد در مقاومت کششی بتن ها افزایش دهند.
-3 مواد و روش ها
-1-3 مواد سیمان: سیمان مصرف شده جهت تولید بتن ها، در این پژوهش، سیمان تیپ 2 بوده است.
میکروسیلیس: به عنوان بخشی از مواد سیمانی در طرح اختلاط های ساخته شده، از ژل میکروسیلیس که حاوی %92 سیلیس می باشد، استفاده گردید.
مخلوط سنگ دانه های مصرفی: سنگ دانه های مصرف شده در تولید بتن در این تحقیق از جنس آهک و شکسته شده بوده اند و نمودار دانه بندی آنها مطابق با نمودار شکل 1-3 می باشد.
اندازه دانه ها به میلیمتر
شکل شماره -1-3 نمودار دانه بندی مخلوط مصالح سنگی ریز دانه و درشت دانه
