بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله به خصوصیات مکانیکی بتن خود تراکم دارای الیاف فولادی حاوی متاکائولن پرداخته شده است.نمونه های ساخته شده با نسبت آب به سیمان ثابت وبرابر0/48ودارای 0 - ، 0/5 ، 5،1/1و - 2 درصدحجمی بتن، الیاف فولادی و - 0 ،10 و - 15درصد حجمی مواد سیمانی ، متاکائولن هستند. آزمایش های انجام شده شامل - مقاومت فشاری ومقاومت کششی برزیلی - بر روی نمونه های استوانه ای15×30cm ومقاومت خمشی برروی نمونه های منشوری 10×10×50cm هستند.افزودن الیاف فولادی نتایج آزمایش مقاومت فشاری را برای سن 7 و28روز به ترتیب تا22 درصد و17درصد کاهش می دهد. درحالی که افزودن متاکائولن مقاومت فشاری 7و28روزه را نسبت به نمونه های شاهد به ترتیب تا 18درصد و19 /7درصد افزایش می دهد.افزودن الیاف فولادی نتایج مقاومت خمشی وکششی را بهبود می دهد وهمچنین افزودن متاکائولن نتایج مقاومت کششی وخمشی را افزایش می دهد.
کلمات کلیدی:مقاومت فشاری،مقاومت کششی، مقاومت خمشی ،الیاف فولادی ،متاکائولن
-1مقدمه
بتن به عنوان محصولی شناخته می شود که از اجزای مختلف جهت رسیدن به خصوصیات نهایی طراحی می شود.بتن پرمصرف ترین مصالح شناخته شده در مهندسی عمران است که روز به روز بر استفاده از آن افزوده می شود. در این میان از یک سو، با پیشرفت علم و تکنولوژی و پیدایش سیستم های پیچیده تر ساختمانی و از سوی دیگر با روند رو به گسترش ساخت و سازهای عمرانی در سطح کلان، نیاز به بکارگیری مصالح ساختمانی جدیدتر با کارایی بیشتر، بسیار محسوس می باشد.[12] در دو دهه ی اخیر بتن خود متراکم ، - - SCCبه عنوان یکی از دستاوردهای مهم صنعت بتن معرفی گردیده است. بتن خود متراکم با داشتن کارایی بالا بدون نیاز به ویبره تحت اثر وزن خود متراکم می شود.[1]
بتن غیر مسلحذاتاً ماده ای ترد می باشد. بنابراین استفاده از مصالحی برای رفع این مشکل بتن ضروری به نظر می رسد. استفاده از الیاف در بتن سبب می شود تا شکنندگی بتن به میزان قابل توجهی کاهش یافته و بتن الیافی رفتار شکل پذیری تحت بارهای مختلف به خصوص فشار، کشش و انفجار از خود نشان می دهد[1] .تمایل به کاهش اثرات منفی تولید و استفاده از سیمان و بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن منجر به استفاده از مواد پوزولانی شده است.. متاکائولن، یکی از پوزولان های مناسب برای جایگزینی در سیمان است.[13] با این وجود با توجه به خواص مثبت متاکائولن از لحاظ بهبود مقاومت و مشخصه های دوام بتن و همچنین اثرات مثبت زیست محیطی، استفاده از متاکائولن جهت جایگزینی با بخشی از سیمان مصرفی منطقی به نظر می رسد.[4]
-2مروری بر تحقیقات گذشته
1-2تحقیقات در مورد بتن خودتراکم دارای الیاف فولادی:در سال Joseph Lambot 1847 پیشنهاد کرد که با اضافه کردن الیاف پیوسته به شکل سیم به بتن یک ماده سا ختمانی جدید می توان تولید کرد.[6] در سال 1910 یک سری آزمایشات برای مقاومت بتن به وسیله الیاف کوتاه توسط Porterانجام شد. او با اضافه کردن گل میخ افزایش مقاومت کششی و خردشدگی بتن را بدست آورد. در سال های بعد ساخت المان های کامپوزیت شامل سیمان و پنبه نسوز توسط Lhatshelcتوسعه یافت. در سالZitkevic 1939یک روش برای بهبود رفتار بتن مسلح یافت. او از الیاف سیم آهنی تقریباً بطول 100 میلیمتر و قطر 10 میلیمتر که به الیاف فولادی مورداستفاده در بتن امروزی بسیار شبیه بود استفاده کرد و نتیجه گرفت که مقاومت های فشاری، کششی و برشی افزایش می یابد ..[4]
اولین تلاش جدی برای مسلح کردن بتن به وسیله جایگذاری الیاف فولادی توسط Bastonو Ramualdi در اوایل دهه 1960 در کشور آمریکا صورت گرفت . بعد از آن، تحقیقات و کاربردهای صنعتی بسیار زیادی درباره بتن مسلح با الیاف فولادی انجام گرفته است.[8] بررسی نتایج تحقیق Nataraja، Dhang و Guptaدر سال 2005 نشان می دهد که با کاربرد 0/5درصد حجمی الیاف فولادی موجدار مقاومت ضربه ای اولین ترک و مقاومت ضربه ای نهایی بتن معمولی به ترتیب1/5 برابرو1/8برابر می شودEl-Dieb .[14] و همکارانش در مطالعه ای افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن های پر مقاومت حاوی الیاف فولادی را گزارش کرد.[9]
Dingو همکاران در تحقیقی به بررسی تأثیر الیاف فولادی بر مقاومت فشاری، دوره رسیدن به حداکثر مقاومت وتوانایی جذب انرژی تحت فشار تک محوری در سنین کم بتن و شاتکریت پرداخته اند. طبق نتایج این تحقیق، افزودن الیاف به صورت دو بعدی در شاتکریت و همچنین به صورت سه بعدی در بتن، موجب تقویت و بهبود شاتکریت و بتن در برابر گسیختگی های مورب حاصل از برش و گسیختگی های قائم شده است. همچنین نشان داده است که وجود الیاف فولادی در بتن تازه و سخت شده، موجب افزایش جذب انرژی و نرمی خمشی شده است.[14]
2-2تحقیقات در مورد بتن خودتراکم دارای متاکائولن
مطالعات نشان می دهدکه علت دوام طولانی معابد 2000 ساله روم استفاده از سیمانی است که در آن پوزولان هایی مانند کائولن فعال شده با حرارت، بکار رفته است. اولین کاربرد متاکائولن در صنعت بتن مربوط به سال 1962 میلادی و در سد جوبیای برزیل است. پس از آن فواید و کاربردهای فراوان این ماده باعث شد که با گذشت حدود 30 سال متاکائولن تجاری وارد بازار شود . .[2] در تحقیق Poonو همکاران[15] گزارش شده است که در روزهای اولیه عمل آوری، فعالیت بالای پوزولانی متاکائولن باعث افزایش سرعت کسب مقاومت فشاری و همچنین بهتر شدن وضعیت تخلخل خمیر سیمان نسبت به حالتی که در خمیر سیمان از دوده سیلیس و یا خاکستر بادی استفاده شده باشد، دارد.
هر چند در 28 روزگی بتن حاوی متاکائولن مقاومتی مشابه را با بتن حاوی دوده سیلیس دارا می باشد. به عنوان نمونه ای از مطالعات انجام پذیرفته در ارتباط با تاثیر مثبت متاکائولن در مقاومت در برابر خوردگی آرماتور، Batisو همکاران [5]نشان دادند که استفاده از متاکائولن به عنوان جایگزین بخشی از سیمان و یا به عنوان جایگزین بخشی از ماسه می تواند سبب بهبود مقاومت در برابر خوردگی شود. Hassan و همکاران - 2012 - درتحقیقی پیرامون تاثیرمتاکائولن بردوام بتن های خود تراکم نشان دادند که اضافه کردن متاکائولن نیاز به فوق روان کننده را افزایش می دهد. وقتی درصد متاکائولن تا 25 درصد در بتن خود تراکم افزایش می یابد،نیاز به فوق روان کننده تا 30درصد بالا می رود.[10]
درتحقیق دیگری مدندوست وهمکاران - 2012 - خواص بتن خودتراکم تازه وسخت شده حاوی متاکائولن با نسبت های آب به سیمان مختلف را بررسی کردند و نشان دادند که وجود متاکائولن در بتن خود تراکم مقاومت فشاری را در سنین اولیه و دراز مدت بهبود می دهد و با این حال این اثر در 14 روز اول بارز تر بوده است.همچنین مشخص شد که افزودن متاکائولن باعث کاهش نفوذ آب در بتن می شود و همه ی مخلوط های بتن نفوذ آب کمی داشته است. - کمتر از 3درصد در30دقیقه که نشانه ی کیفیت خوب بتن است. - و10درصد متا کائولن به عنوان یک جایگزین مناسب سیمان می باشد. [11]
-3برنامه آزمایشگاهی
-1-3مصالح مصرفی
-1-1-3سنگدانه شامل درشت دانه و ریزدانه و فیلر می باشد.
شن وماسه مصرفی از سنگ شکن های دزفول نهیه شده است ومطابق استاندارد ASTM33است.
1-1-1-3فیلر: فیلرمصرفی از جنس پودرسنگ می باشدکه از کارخانه ی پودرسنگ قم تامین شده است.
