بخشی از مقاله
خلاصه
از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده، الیاف تقویت کننده بتن می باشد. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که برای ترمیم ضعف مقاومت کششی بتن بکار می رود. در این مقاله از مصالح سنگی استان بوشهر و سیمان تیپ 2 دشتستان و الیاف مصنوعی پلی پروپیلن، الیاف طبیعی نخل و فوق روان کننده در 10 طرح اختلاط برای ساخت بتن استفاده شده است.
نمونه های بتنی پس از ساخت در حوضچه آب نگهداری شده و مقاومت خمشی و کششی حاصل از خمش نمونه ها در زمان های 7، 28 و 90 روزه اندازه گیری شده اند. نتایج بیانگر اینست که بیشترین مقاومت خمشی و کششی حاصل از خمش در 2 درصد الیاف پلی پروپیلن اتفاق افتاده است. در حالی که مقاومت خمشی و کششی حاصل از خمش نمونه های مسلح به الیاف نخل در دو اندازه طولی 2 و 6 سانتیمتر و در 1 الی 3 درصد الیاف، روند افزایشی مشاهده شده است.
.1 مقدمه
بتن به عنوان پر مصرف ترین مصالح ساختمانی پس از آب شناخته می شود که دارای مقاومت فشاری زیادی بوده و به همین دلیل از آن در اجرای اعضاء تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرد. اما از جمله معایب بتن، مقاومت کششی بسیار ناچیز آن می باشد، که این رفتار ترد و شکننده موجب شکست ناگهانی و فرو ریختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد. استفاده از الیاف مختلف در بتن به عنوان یک گام موثر جهت جبران ضعف مقاومت کششی محسوب می شود.
در ایران قدیم از الیاف کاه به صور مختلف استفاده می شده است. به عنوان نمونه، با افزودن کاه به گل و ساخت خشت، تاب کششی آن را به نحو موثری می افزودند. همچنین در اندود کردن دیوارها اعم از نمای بیرونی و داخلی، از ملات کاه گل استفاده می کردند و در مواردی که زیبایی نما مورد توجه بوده، از کاه بسیار نرم استفاده کرده، کاه گلی را به نام سیم گل ساخته، در روکش نهایی دیوارها به عنوان نازک کاری استفاده کرده و با قاب هایی از جنس گچ آن را قاب بندی می نمودند.
امروزه کاربرد الیاف مختلفی از قبیل شیشه، آهن، انواع پلیمر و غیره، در بتن مرسوم است و تاثیر کاربرد آن ها در جلوگیری از بروز و گسترش ترک های سطحی در بتن محرز است . تحقیقات انجام گرفته توسط امامی و همکاران [2] - 1389 - که با انتخاب 10 طرح اختلاط از بتن با شن گرانیتی و شن طبیعی و طرح اختلاط بتن برای الیاف فولادی و پلی پروپیلن با درصدهای مختلف و انجام آزمایشات مقاومت فشاری و کششی بر روی نمونه های بتنی صورت گرفت، به این نتیجه رسید که افزودن الیاف باعث افزایش قابل ملاحظه ای در انرژی شکست نمونه ها شده و رفتار بتن را بسیار نرم تر می کند.
همچنین افزایش الیاف باعث کاهش نفوذپذیری نمونه های ترک خورده می شود. با توجه به آزمایشات نمونه های حاوی الیاف پلی پروپیلن، امامی و همکاران چنین نتیجه گیری نمودند که مقاومت فشاری با افزایش درصد الیاف کاهش می یابد. در نمونه های بتنی حاوی الیاف پلی پروپیلن شکستگی ترد و ناگهانی که در بتن معمولی مشاهده می شود، رخ نمی دهد. همچنین برخی اثرات دیگر الیاف پلی پروپیلن در بتن عبارتند از کاهش ترک، افزایش چسبندگی بتن، بهبود مقاومت کششی بتن، افزایش مقاومت انقباض بتن، کاهش نشست بتن، بهبود مقاومت سایشی بتن.
چندرامولی و همکاران [3] - 1389 - با ساخت نمونه های مکعبی، استوانه ای و مکعب مستطیل و انجام آزمایشات مقاومت فشاری، خمشی و کششی بر روی بتن الیافی و بتن شاهد به این نتیجه رسیدند که افزودن الیاف به بتن باعث افزایش مقاومت بتن می گردد.
سینگ و همکاران [4] - 1389 - به بررسی مقاومت فشاری و خمشی نمونه های بتنی حاوی الیاف فولادی و پلی پروپیلن پرداختند. نمونه های بتنی مسلح به ترکیب الیاف فولادی و پلی پروپیلن با نسبت های 100-0 درصد، 25-75 درصد، 50-50 درصد و 75-25 درصد و 0-100 درصد از حجم کل بتن ساخته گردید. آنها با انجام این آزمایشات به این نتیجه رسیدند که بهترین ترکیب الیاف فولادی و پلی پروپیلن، ترکیب 75 درصد الیاف فولادی و 25 درصد الیاف پلی پروپیلن می باشد.
لیو و همکاران [5] - 1391 - با بکار بردن الیاف طبیعی نارگیل در بتن به میزان 1 تا 5 درصد وزنی سیمان و طول های 2/5، 5 و 7/5 سانتیمتر به این نتیجه رسیدند که الیاف نارگیل باعث بهبود رفتار بتن می شود و الیاف با طول 5 سانتیمتر و 5 درصد بهترین خواص را دارا می باشد.
زنگنه [6] - 1391 - در تحقیق خود با ساخت 19 طرح اختلاط بتن با الیاف فولادی و فیبر شیشه ای و انجام آزمایش مقاومت فشاری بر روی نمونه های مکعبی و استوانه ای و آزمایش مقاومت خمشی بر روی نمونه های مکعب مستطیل در سنین 7، 14 و 28 روزه بر روی نمونه های بتنی حاوی الیاف فولادی و شیشه ای، به این نتیجه رسیدند که الیاف فولادی و شیشه ای در بتن باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی بتن می گردد.
حسامی و همکاران [7] - 1394 - با اضافه کردن پوسته برنج به بتن روسازی عنوان نمودند که بازیافت اجزای مواد زائد از جمله پوسته برنج موجب صرفه جویی، حفظ منابع طبیعی و حفاظت از محیط زیست می گردد. آنها با این ترکیب جدید از بتن، بهبود خصوصیات مقاومتی بتن را نتیجه گیری کردند.
با توجه به مطالعات صورت گرفته، تاکنون مقایسه تاثیر الیاف طبیعی نخل و الیاف مصنوعی پلی پروپیلن بر مقاومت خمشی و کششی نمونه های بتنی با استفاده از مصالح سنگی استان بوشهر که دارای بیش از 610 کیلومتر مرز آبی با خلیج فارس می باشد، انجام نشده که در این مقاله به این موضوع پرداخته شده است.
.2 مواد و روش ها
.1-2 مصالح و ترکیبات بتن
جنس مصالح سنگدانه ای درشت دانه - شن نخودی و بادامی - و ریزدانه - ماسه - مورد استفاده در آزمایش های انجام شده در این تحقیق، سیلیس بوده و از استان بوشهر تهیه شده است و نسبت آب به سیمان 0/4 می باشد . الیاف پلی پروپیلن بکار رفته در طرح اختلاط بتن به قطر 0/023 میلیمتر و طول 12 میلیمتر و الیاف نخل به قطر 0/6 تا 0/8 میلیمتر و طول های 20 و 60 میلیمتر می باشند.
در شکل های 1 و 2 نمونه های الیاف توزین شده برای طرح اختلاط در این تحقیق نشان داده شده اند. برای ساخت نمونه های بتنی جهت آزمایش مقاومت خمشی و کششی از الیاف با نسبت 1 الی 3 درصد وزنی سیمان استفاده می گردد. در این تحقیق سعی شده است ابتدا با انتخاب طرح اختلاط از ماسه، سیمان، شن - موجود در استان بوشهر - و آب، نمونه های بتنی بدون الیاف - شاهد - تهیه گردیده و بعد از 24 ساعت که نمونه ها خشک گردیدند، در حوضچه آب معمولی قرار داده شوند.
شکل -1 الیاف مصنوعی پلی پروپیلن توزین شده برای طرح اختلاط
شکل -2 الیاف طبیعی نخل توزین شده برای طرح اختلاط
