بخشی از مقاله
خلاصه
استفاده از افزودنی های گوناگون در بتن و محصولات سیمانی در سال های اخیر مورد توجه ویژه ی محققین مختلف قرار گرفته است .الیاف تقویت کننده بتن را نیز می توان در این بخش به عنوان یکی از پرمصرف ترین این افزودنی ها درنظر گرفت .نتایج حاصل از مطالعات صورت گرفته در خصوص استفاده از الیاف پلی پروپیلن در بتن های معمول نشان دهنده تاثیر بسیار مثبت آن در این محصولات در جهت کنترل ترک خوردگی سطحی و افزایش برخی از پارامترهای مقاومتی آن مانند مقاومت خمشی می باشد .
در تحقیق پیشرو با مروری بر سوابق و مزیت های استفاده از الیاف پلی پروپیلن در بتن های سبکدانه، طرح های اختلاطی با درصدها و اندازه های مختلف ، تولید و مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفتند .برای تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از آزمایشات صورت گرفته از روش آنالیز واریانس - با حفظ شرایط لازم برای استفاده از آنالیز واریانس - و با استفاده از نرم افزار spss در سطح اطمینان 5 درصد استفاده شد.
.1 مقدمه
بتن یکی از مهمترین مصالح ساختمانی بوده و در سال های اخیر بعنوان اولین ماده پرمصرف دنیا شناخته می شود. بتن از جمله مصالحی است که در ساخت و ساز از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و در حجم بالایی از عملیات ساختمانی و عمرانی بکار گرفته می شود .بتن متشکل از شن، ماسه، سیمان، آب و گاهی مواد افزودنی است که با نسبت معین و مناسب با هم ترکیب شده و جسمی متراکم و سنگ گونه ای را پدید می آورند .شاخص ترین خاصیت بتن، مقاومت فشاری آن می باشد زیرا این مشخصه بدلیل اینکه با ساختار خمیر هیدراته شده سیمان رابطه مستقیمی دارد، یک تصویر کلی از کیفیت بتن را به دست می دهد .علاوه بر این، مقاومت بتن همیشه به عنوان یک ویژگی ضروری در طراحی سازهای مورد نظر بوده و به منظور ارزیابی دیگر مشخصات بتن در نظر گرفته می شود.کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی، زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل می رساند .در این راستا یکی از روش های سبک سازی بتن استفاده از سبکدانه در بتن می باشد .بتن سبکدانه، مزیت های زیادی در مصالح ساختمانی، شامل بر بهتر شدن ایزولاسیون گرمایی و افزایش مقاومت در برابر آتش نسبت به بتن معمولی را دارا می باشد.
-2 مهمترین ویژگی های لیکا
از مهمترین ویژگی ها می توان وزن کم، عایق حرارتی، عایق صوتی، بازدارندگی نفوذ رطوبت و مقامت در برابر یخ زدگی ، تراکم ناپذیری تحت فشار ثابت و دائمی، فساد ناپذیری، مقاومت در برابر آتش و PH نزدیک به نرمال را نام برد . وزن کم این دانه ها و در نتیجه هزینه حمل پایین آنها باعث شده است تا از لیکا در پر کردن فضاهای خالی استفاده شود. در کاربردهای خاص نظیر زیرسازی ساختمان و تسطیح و شیب بندی بام، خواص عایق حرارتی و دوام لیکا مشخصات فنی مناسبی را فراهم میکند .همچنین جذب آب مناسب، تخلخل و دوام لیکا آن را برای کشاورزی بدون خاک مناسب ساخته و باعث شده تا در تصفیه فاضلاب های خانگی از فیلتر های ساخته شده از آن استفاده شود.
-3 بتن حاوی لیکا - بتن لیکای -
خواص لیکا باعث شده است تا در ساخت بتن سبکدانه کاربردهای فراوانی را داشته باشد .مهمترین ویژگی های بتن حاوی لیکا عبارتند از وزن کم، سهولت حمل و نقل، بهره وری بالا هنگام اجرا، سطح مناسب برای اندودکاری، مقاومت و باربری در شرایط خاص، عایق حرارتی، مقاومت در برابر آتش، عایق صدا و مقاوم در برابر یخبندان، بازدارندگی در برابر نفوذ رطوبت و دوام در برابر مواد آهکی.متناسب با وزن و مقاومت مورد نظر از بتن حاوی لیکا به عنوان پر کننده، عایق و یا باربر استفاده می شود .بتن حاوی لیکا می تواند درجا ریخته شود و یا به صورت بلوک، اجزای ساختمانی و سایر قطعات پیش ساخته به کار رود .در هر مورد متناسب با کاربرد و روش اجرا از دانه بندی های مناسب لیکا استفاده می شود.قابل ذکر است که به دلیل الزامات مقاومت و دانه بندی، تنها با استفاده از دانه های لیکا میتوان در ایران بتن سبکدانه سازهای ساخت .
جدول -1 کاربردهای لیکا بر حسب اندازه دانه ها
کاربرد
پی، پرکننده سبک،تولید بلوک کف، عایق سازی کف، سقف عایق سازی ابنیه تسطیح بام، زیرسازی ساختمان، زهکشی تولید بتن سبکدانه لیکا، تولید بلوک، دال و اجزای ساختمانی، زیر سازی ساختمان تولید بلوک، دال و اجزای ساختمانی تولید بتن سبکدانه، تولید اندود ملات لیکا
-4 بتن حاوی الیاف - بتن الیافی -
بتنذاتاً یک ماده ترد بوده و مقاومت کششی آن به مراتب کمتر از مقاومت فشاری است .مسلح کردن بتن با الیاف کوتاهی که به صورت تصادفی در حجم آن پراکنده شده اند، یک روش مؤثر برای کاهش ترک خوردگی، افزایش طاقت و شکل پذیری و جذب بهتر انرژی و نیز افزایش مقاومت کششی بتن می باشد.
در خمیر سیمانی مسلح به الیاف، عناصر می بایست به صورت متعارف به کار برده شوند تا بتوان در مقدار ترک خوردگی پلاستیک و حرارتی کاهش معنی داری را مشاهده کرد .
-5 مقایسه استفاده از الیاف در بتن نسبت به بتن معمولی
مقاومت اندک بتن معمولی در برابر تنش های کششی باعث پیدا شدن ترک و ترد بودن آن موجب شکست ناگهانی آن می شود .برای تقویت بتن معمولی در مقابل این دو عامل معمولا از میلگردهای فولادی استفاده می شود . مقاومت کششی فولاد بالا بوده و با تمهیداتی نظیر محدود کردن حداکثر مقدار مقاومت فولاد میتوان شکل پذیری قابل قبولی در قطعات بتن آرمه ایجاد کرد .اما بتن مسلح با میلگردهای فولادی دارای نقاط ضعفی است که این موارد در مورد بتن الیافی حذف شده است یا درجه اهمیت آن ها کاهش یافته عمده ترین آن ها را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد: میلگردها باید در موقعیت های خاصی قرار گیرند .
این کار موجب صرف زمان و هزینه زیاد می شود، اما افزودن الیاف به بتن نظیر سایر مصالح به صورت تصادفی است و در نتیجه نیازی به جهت دادن الیاف نیست؛ میلگردها با گسترش ترک مقابله می کنند ولی حتی با حضور آنها و طراحی درست نیز پیدایش ترک هایی با عرض وعمق محدود اجتناب ناپذیر است - ترک های مویی - ، زیرا میلگردها در همه نقاط و جهات در ناحیه تنش های کششی قرار نمی گیرند . اما الیاف در تمام نقاط و جهات قرار می گیرند، پس در هر جهتی که امکان پیدایش تنش کششی باشد الیافی در آن جهت برای مقابله با این تنش وجود دارند، در نتیجه ترکها حذف شده و یا حداقل با عرض و عمق بسیار محدودی ظاهر می شوند. از آنجا که نیروهای رفت و برگشتی و دینامیکی ناشی از زلزله کاملا شناخته شده نیستند و موجب ایجاد تنش های کششی و تغییر مکان های زیاد در جهات پیشبینی نشده می شوند، پخش تصادفی الیاف در تمام نقاط و جهات موجب رفتار مطلوب تر قطعه در مقابل زلزله از نظر شکل پذیر و تحمل تنش های کششی می شود دوام لیاف در بتن و چسبندگی بتن و الیاف نیز از مسائل مهمی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند .طول الیاف نقش مهمی در عملکرد آن ایفا می کند .طول بیش از حد الیاف باعث گلوله ای شدن در موقع اختلاط شده و چون گلوله ها در مقابل تنش های کششی باز می شوند قدرت مقابله با تنش ها را از دست می دهند. از طرف دیگر اگر الیاف کوتاه تر از طول لازم باشد چسبندگی مناسب بین بتن و الیاف ایجاد نمی شود و در نتیجه الیاف در اثر کشش از بتن بیرون کشیده 1 میشوند .بنابراین الیاف باید از نسبت طول به قطر2 معینی برخوردار باشند .نسبت بهینه طول به قطر نسبت ظاهری نامیده میشود.
الیاف با ایجاد و انتشار ترک ها مقابله می کنند ومقاومت بتن را در برابر خستگی، ضربه، جمع شدگی و .تنش های حرارتی افزایش داده و در همه مدهای شکست، روی خواص مکانیکی بتن تاثیر مثبت می گذارند .در بتن سخت شده هر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر شود بتن تردتر شده و در نتیجه مقاومت کششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نیافته و نیز از تحمل کرنش پایین تر برخوردار خواهد بود .به همین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن با مقاومت بالا بیشتر مشهود است .استفاده از الیاف در بتن به منظور افزایش مقاومت کششی و جلوگیری از گسترش ترک و بویژه افزایش نرمی انجام می شود. وجود الیافمعمولاً مشخصات مکانیکی بتن را نسبت به حالت معمول بهبود می بخشد . البته گزارش هایی مبنی بر کاهش مقاومت فشاری نیز دیده شده است .بتن با مقاومت بالایک ماده ترد و شکننده است در حالیکه افزودن الیاف به بتن سبب بهبود رفتار ترد بتن و تغییر مد شکست آن می گردد. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت:
- مقاومت در مقابل تورق وسایش،
- مقاومت در مقابل تنشهای خستگی،
- مقاومت عالی در مقابل ضربه،
- قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی،
- قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی،
