بخشی از مقاله
چکیده
وجود مشکلات اجرایی در پروژه ها ، اعم از جاگیري بتن درون قالب و تراکم آن از یک سو و نیز عدم حصول بعضی خواص مد نظر ، نظیر مقاومت هاي کششی و فشاري مطلوب ، ما را بسمت استفاده از بتن خود تراکم الیافی سوق می دهد . اجراي سریعتر ساختمانها ، کاهش نیروي انسانی به دلیل خود تراکمی بودن این بتن1 ، بهبود دوام بدلیل کاهش نفوذپذیري ، آزادي عمل بیشتر در طراحی مقاطع ، از مزایاي استفاده از بتن خود تراکم می باشد . از طرفی، از نظر خواص داراي معایبی نیز می باشد که از مهمترین معایب آن مقاومت کششی کم آن است . به همین دلیل داراي شکل پذیري کم و تردي زیاد می باشد ، از اینرو براي رفع این مشکل در چند دهه اخیر ، از رشته هاي الیاف که بصورت یکنواخت در حجم بتن پراکنده می شوند ، استفاده می شود
خاصیت جذب انرژي و طاقت بتن میتواند به نحو مطلوبی خطر شکست سازه هاي بتنی به خصوص در مناطقی که تحت بارهاي مکرر و لرزه اي قرار می گیرند را کاهش دهد . نانوسیلیس هم در افزایش مقاومت بتن نقش بسزایی ایفا می کند بنحوي که با استفاده از آن به بتن خود تراکم مقاومت بالا دست می یابیم . الیاف پلی پروپیلن مقاومت کششی بتن خود تراکم مقاومت بالا را افزایش می دهد . با افزودن 1، 1/5 و 2 کیلوگرم در متر مکعب الیاف پلی پروپیلن ، در سن 28 روزه و شرایط خشک ، شاهد افزایش 21 ، 27 و 37 درصدي مقاومت کششی ، نسبت به بتن بدون الیاف می باشیم .
-1 مقدمه
با توجه به استفاده روز افزون از بتن و کاربردهاي آن در روسازي راه ها ، پایه پل ها ، اسکله ها و..... ، موضوع جاگیري بتن درون قالب و تراکم کامل آن و نیز حصول مقاومت لازم از مهمترین نکات در اجراي صحیح سازه هاي بتنی می باشد . استفاده از ویبراتور در متراکم نمودن بتن مشکلات متعددي از جمله ایجاد آلودگی صوتی ، گیر کردن شیلنگ در بین آرماتورها ، جداشدگی بعلت ویبره زیاد در بعضی قسمت ها ، عدم حصول به مقاومت فشاري یکنواخت در همه قسمت ها بعلت عدم تراکم همگن ، کرمو شدن مقاطی بعلت ویبره زیاد یا غیر قابل دسترس بودن را بهمراه دارد .
براي رویارویی با این مشکلات ، بحث بتن خود تراکم مطرح گردید . بتن خود تراکم اولین بار توسط پروفسور اکمورا از دانشگاه کوجی ژاپن طرح و در سال 1988 براي اولین بار بتن خود تراکم ساخته شد . بتن خود تراکم بتنی است که بدون هیچگونه انرژي خارجی و تحت اثر وزن خودش متراکم می شود . این بتن مخلوطی همگن و سیال و روان است و بسیاري از مشکلات بتن معمولی نظیر جداشدگی ، آب انداختن ، جذب آب ، نفوذ پذیري و... را رفع نموده است و بدون هیچ لرزاننده اي تحت اثر وزن خود متراکم می شود . اجراي سریع تر ساختمانها ، کاهش نیروي انسانی به دلیل خود تراکم بودن این بتن ، بهبود دوام به دلیل کاهش نفوذ پذیري ، آزادي عمل بیشتر در طراحی مقاطع از مزایاي استفاده از بتن خود تراکم می باشد .
بتن خود تراکم را که مقاومت فشاري آن بالاتر از 400 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب باشد ، بتن خود تراکم مقاومت بالا در نظر گرفته می شود . بتن خود تراکم از نظر مقاومت کششی و فشاري داراي ضعف هایی می باشد . لذا براي جبران این ضعف از الیاف در بتن استفاده گردید .
ایده استفاده از الیاف به قرن ها قبل برمی گردد . مثلا از کاه یا موي دم اسب در خشت هاي گلی استفاده می شده است . انهدام و زوال بتن به شدت به تشکیل ترك ها و ریز ترك ها در اثر بارگذاري و یا تاثیرات محیطی وابسته است . تغییرات گرمایی و رطوبتی در خمیر سیمان باعث ایجاد ریز ترك ها می شوند و چنین ریز ترك هایی در سطح درشت دانه هاي آن متمرکز می شوند . با تاثیر بیشتر بارگذاري و نیز سایر مسائل محیطی ، ریز ترك ها در جسم بتن منتشر می شود
استفاده از الیاف مختلف در بتن و ساخت بتن الیافی به عنوان یک گام موثر در جلوگیري از انتشار ریز ترك ها و جبران ضعف مقاومت کششی بتن محسوب می شود . مهمترین مشخصه بتن الیافی ، خاصیت جذب انرژي ، انعطاف پذیري و مقاومت در برابر ضربه است . به همین دلیل امروزه این بتن نقش بسیار جدي در پیشرفت تکنولوژي بتن ایفا کرده است و بعنوان یک ماده جدید و اقتصادي در مسائل ساختمانی محسوب شده است . [2] استفاده از نانو ذرات می تواند در پر کردن خلل و فرج هاي بسیار ریز خمیر سیمان و افزایش مقاومت ، به ویژه ، دوام بتن موثر باشد
-2مصالح مصرفی
در این تحقیق از سیمان پرتلند نوع 2 سیمان هگمتان استفاده شده است . این سیمان بعلت میزان فاز آلومینات داراي مقاومت متوسط در برابر حمله سولفات ها است . شن مصرفی با حداکثر اندازه 12/5 میلی متر و ماسه مصرفی زیر الک 4/75 میلی متر انتخاب شدند . فوق روان کننده مورد استفاده از نوع پی سی اي Poly Carboxylic-Ether و بصورت مایعی قهوه اي رنگ می باشد . نانو سیلیس مورد استفاده ، شیري رنگ ، ساخت شرکت وند شیمی با ویسکوزیته حدود 50 وداراي بیش از 99 درصد سیلیس در فاز جامد می باشد . الیاف مورد استفاده از نوع پلی پروپیلن به طول 12 میلی متربوده و بمیزان 1 ، 1/50 و 2 کیلوگرم در متر مکعب در بتن مورد استفاده قرار گرفت .
جدول – 1 مشخصات فیزیکی و مکانیکی الیاف مصرفی
-3طرح اختلاط
براي بدست آورد طرح اختلاط ، از روش تاگوچی استفاده گردید . با معرفی نسبت هاي مختلف آب به پودر ،ماسه به کل سنگدانه ، نانو سیلیس و میکروسیلیس ، به نرم افزار و انجام مراحل مختلف ، نهایتا طرح اختلاط پیشنهادي نرم افزار - بدون حضور الیاف - در اختیار قرار گرفت که این طرح با افزودن الیاف بمیزان 1 ، 1/50 و 2 درصد بشرح جدول ذیل می باشد .
جدول – 2 طرح اختلاط نهایی با حضور الیاف پلی پروپیلن
.4 بررسی رئولوژي بتن خود تراکم تازه
آزمایش هایی که براي تعیین میزان خود تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد ، آزمایش جریان اسلامپ ، آزمایش حلقه J ، آزمایش جعبه L ، آزمایش قیف V ، آزمایش جعبه U می باشند . با استفاده از این آزمایش ها ، می توان کارپذیري و پایداري بتن را مورد سنجش قرار داد . هر یک از آزمایش ها براي تعیین یکی از ویژگی هاي بتن خود تراکم ، یعنی قابلیت عبور ، قابلیت پر کنندگی و مقاومت در برابر جداشدگی بکار می رود . بعضی از روش ها با مقداري کم و بیش ، سه ویژگی اساسی بتن تازه را مورد سنجش قرار می دهند ، که به نام آزمایش هاي خود تراکم شوندگی معروف هستند
خلاصه نتایج آزمایش هاي رئولوژي در جدول 3 آمده است .
-5نگهداري نمونه ها
نمونه هاي ساخته شده ، پس از 24 ساعت از قالب خارج شده و شرایط نگهداري خشک - d - ، پس از 7 روز ماندگاري در حوضچه ، در محیط آزمایشگاه نگهداري شدند و شرایط نگهداري مرطوب - w - که درحوضچه و براي سنین مدنظر ، نگهداري شدند .
-6آزمایش هاي بتن سخت شده
براي آزمایش مقاومت کششی به روش برزیلی ، از استاندارد ASTM 496-71 که بار با سرعت ثابت 0/011 تا 0/023 مگاپاسکال در ثانیه وارد می گردد و از نمونه هاي 150*300 میلی متر استفاده گردید . براي آزمایش مقاومت فشاري ، از نمونه هاي مکعبی 100*100*100 میلی متر استفاده گردید .
-7نتایج آزمایش رئولوژي بتن
جدول – 3 خلاصه نتایج آزمایش هاي رئولوژي بتن خود تراکم الیافی
