بخشی از مقاله
چکیده
امروزه به دلیل مشکلات ذاتی که بتن داراست و نیاز بیشتر به بتن با مشخصات بهتر، تلاش برای رفع مشکلات اعم از پایین بودن مقاومت، مقاومت کششی پایین و غیره، بیشتر شده است. در این تحقیق به جای استفاده از ترکیب سنتی سیمان و آب برای ساخت بتن، از اپوکسی رزین استفاده شده است. دو نوع دانه بندی خاک متفاوت با هم ترکیب و سپس چندین نمونه از دانه بندی با اپوکسی رزین و قطعات فیبر فولادی ترکیب شده است.
هدف این مقاله بررسی رفتار ترکیبات اپوکسی رزین، خاک دانه ای و قطعات فیبر فولادی - بتن مسلح یا بتن پلیمری - تحت آزمایش گوه است. در این تحقیق، آزمایش گوه با استفاده از یک لبه دیسک شکاف دار برای تعیین مقادیر تافنس شکست یا چقرمگی شکست - fracture - toughness نمونههای بتن پلیمری مسلح انجام شده است. نتایج نشان می دهد که با افزودن فیبر فولادی به بتن پلیمری ساده - بتنی که مسلح نیست - ، تافنس شکست افزایش می یابد.
-1 مقدمه
-1-1 قوانین کلی بتن پلیمری
مهندسی عمران همواره بتن را یکی از رایج ترین مصالح ساختمانی به حساب می آورد. بتن یک مصالح مرکب متشکل از دانه های ریز و درشت خاک است که توسط سیمان به هم چسبانده می شوند . عیب اصلی بتن - 1 حدود یک ماه زمان برای گیرش نیاز دارد، - 2 در کشش به نسبت فشار بهشدت ضعیف است. امروزه، مصالح جدیدی وجود داردکه برای بتن امکان مقاومت کششی بالاتر را فراهم میکند و فقط چند ساعت زمان برای گیرش کامل نیاز دارد که این زمان به دمای محیط بستگی دارد. بتن حاوی اپوکسی رزین ترکیبی از دو نوع ماده شیمیایی است - قسمت 1، رزین با ویسکوزیته متوسط و قسمت 2، هاردنر - .
به جای استفاده از فقط آب وسیمان برای فرمول این ترکیب، از اپوکسی رزین برای چسباندن این دانه ها استفاده میشود. در سال 2013 توفیق و همکاران رفتار بتن پلیمری مسلح و بتن پلیمری ساده را تحت آزمایش فشاری قرار دادند و نتیجه آنها نشان داد که استفاده از قطعات فیبر باعث افزایش در مقاومت بتن پلیمری میشود .[1] در این مقاله 2 نوع بتن پلیمری آزمایش شده است، بتن پلیمری ساده و بتن پلیمری مسلح به قطعات فیبر فولادی.
-2-1 محدوده مطاله
برای تعیین مشخصات بتن پلیمری، از آزمایش گوه استفاده شده است که در ان تافنس شکست یا چقرمگی شکست مشاهده می شود. تافنس شکست خاصیتی است که مقاومتی را که اجسام دارای شکاف در برابر شکست نشان میدهند توصیف میکند. تافنس شکست یک روش محاسباتی برای شکست ترد است در زمانی که در ماده ترک وجود داشته باشد. اگر تافنس شکست یک ماده کم باشد، آن ماده به صورت ترد می شکند و هرچه تافنس شکست بالاتر رود احتمال شکست نرم افزایش می یابد
در سال 2004 داناوان آزمایش گوه را برای تعیین تافنس شکست - مود 1 شکست - k1 روی سنگ انجام داد که نتایج آن در مورد سنگ وجود دارد
در این تحقیق آزمایش گوه روی نمونه بتن پلیمری انجام شده و تافنس شکست برای این ماده به دست آمده است. همچنین در آزمایش گوه مود - k1 - 1 گسیختگی محاسبه شده است.
-2 مصالح و اماده سازی نمونه
-1-2 کلیات
در این تحقیق ترکیبی از چندین ماده استفاده شده است. هر مؤلفه یک اثر بر خصوصیات مکانیکی و دوام بتن پلیمری دارد. این بخش در رابطه با مصالحی است که در آزمایش از آنها استفاده شده است.
-2-2 دانه بندی خاک
به دلیل اینکه حدود %80 از حجم بین پلیمری را اشغال میکند و همچنین چون تاثیر زیادی بر رفتار بتن تازه و سخت شده دارد، از اهمیت استفاده از نوع درست و با کیفیت دانه ها در بتن نمی توان چشم پوشی کرد و. شن و ماسه طبیعی که از چاله ها و رودخانه ها لاروبی شده بودند شسته شده و سپس در تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند. معمولاً، 2 نوع دانه بندی مورد استفاده قرار می گیرد و آنها به عنوان دانه های ریز ودرشت در نظر گرفته می شوند. در این تحقیق 2 نوع مختلف از دانه برای تعیین حداکثر دانسیته خشک مورد استفاده قرار گرفته است. 2 نوع مختلف از دانه ها که در این تحقیق استفاده شده خاک دانه ای است که روی الک شماره 8 مانده است و در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل -1 خاک مانده روی الک شماره 8 در چپ و ماسه در راست
-3-2 اپوکسی رزین
در شیمی، اپوکسی یا بتن پلیمری اپوکسید یک پلیمر اپوکسید قابل گیرش در برابر گرماست که وقتی با یک کاتالیزور یا یک سخت کننده ترکیب میشود گیرش آن اتفاق می افتد. اکثر اپوکسی رزین ها از واکنش بین اپیکلروهایدرین و بیسفنول A تهیه میشود. اولین تلاش برای تهیه رزین از اپیکلروهایدرین در سال 1927 در امریکا انجام شد. اعتبار برای اولین اپوکسی رزین بر پایه بیسفنول A توسط Dr. Pierre Castan از سوییس و Dr. S.O. Greenlee از امریکا در سال 1936 بوده است.
کارهای Dr. Castan تحت مجوز Ciba, Ltd. of Switzerland بود که بعدها یکی از تولید کننده بزرگ تولید اپوکسی رزین در دنیا شد. تجارت رزین Ciba به خوبی گسترش یافت و سپس در اواخر دهه 1990 رونق یافت و اکنون واحد تجارت مصالح پیشرفته شرکت Huntsman در امریکاست. کارهای Dr. Greenle برای کارخانه Devoe-Reynolds در امریکا صورت گرفت. Devoe-Reynolds که در روزهای اول صنعت اپوکسی رزین فعال بود، به صنایع شیمیایی Shell فروخته شد.
اپوکسی رزین معمولا با مسلح کننده های شیشه ای و کربن ترکیب میشود و ورقه های مرکب فیبری را با مقاومت، دوام، مقاومت شیمیایی فوق العاده می سازند. اپوکسی رزین یک ماده % 100 جامد، کمی سمی و دارای بوی کم در زمان گیرش است. مقدار گیرش به دما بستگی دارد و معمولاً حدود 72 ساعت زمان می برد، در نتیجه، زمان گیرش آن حدود 9 برابر سریع تر از بتن است. دانسیته اپوکسی رزین تقریباً برابر با 1/1 kg/L است. در عمل، هاردنر به عنوان قسمت B و رزین به عنوان قسمت A است. در این تحقیق، یک سهم از A و دو سهم از B به صورت حجمی ترکیب شده است و مشخصات این اپوکسی رزین در جدول 1 و شکل 2 نشان داده شده است.
جدول - 1 مشخصات اپوکسی رزین
شکل -2 قسمت A چپ و قسمت B راست
