بخشی از مقاله
چکیده:
بتن پودری واکنشپذیر نوعی بتن فوق توانمند بر پایه سیمان با ریزساختار متراکم میباشد که از مصالح پودری بسیار ریزدانه تشکیل شدهاست و دارای مقاومت فشاری و مقاومت خمشی بسیار بالا میباشد. افزودن الیاف فولادی به این بتن، خصوصیات مکانیکی آن را بهبود خواهد داد و سبب افزایش شکلپذیری و جذب انرژی میگردد . در این تحقیق سعی شده است تا اثر استفاده از الیاف فولادی و پلی وینیل الکل و نیز اثر عمل آوری حرارتی بر روی خواص مکانیکی بتن پودری واکنشپذیر و نحوهی ساخت آن بررسی شود.
در این راستا، الیاف فولادی موجدار دو سر قلاب کوتاه با روکش برنج و الیاف پلیوینیل الکل با طول کوتاه مورد استفاده قرار گرفت. حداکثر مقدار الیاف فولادی به میزان %3 حجمی و حدکثر مقدار الیاف پلیوینیل الکل به میزان %0/75 حجمی در نظر گرفته شد. نمونههای استوانهای از بتن پودری واکنشپذیر با بکار بردن این دو الیاف ساختهشده و اثر این الیاف بر روی خواص بتن از جمله مقاومت فشاری و مقاومت کششی بررسی شد. نتایج نشان داد که بتن تهیه شده با الیاف فولادی بهترین عملکرد فشاری را دارا می باشد. افزودن الیاف پلیوینیل الکل به بتن پودری واکنشپذیر، بر خلاف انتظار، منجر به مقاومت فشاری مطلوب نشد ولی مقاومت کششی را تا حدی افزایش داد.
-1 مقدمه
بتن پودری واکنش پذیر - RPC - 1 با نام تجاری [1]DUCTAL، نوعی بتن حاوی مواد سیمانی با مقاومت بسیار بالا، تخلخل پایین و شکل پذیری زیاد می باشد و در طبقه بندی شناخته شده به نام بتن با عملکرد فوق العاده بالا شناخته می شوند.[2] مواد تشکیل دهنده این نوع بتن عبارتند از: سیمان پرتلند، میکروسیلیس، ماسه کوارتزی ریز، کوارتز شکسته، فوق روان کننده، آب و الیاف فولادی .[6-3] بتن RPC، برخلاف بتن معمولی حاوی درشتدانه نمی باشد و تنها از پودرهای بسیار ریز همچون ماسه کوارتزی با حداکثر اندازه ذرات 600 میکرومتر، کوارتز شکسته با متوسط اندازه دانه ها 10 میکرومتر و میکروسیلیس با متوسط قطر دانه ها 0/2 میکرومتر که تمامی این مولفه های پودری در طول واکنش هیدراتاسیون و بعد از آن واکنش می دهند، تشکیل می شود.
در واقع حذف کامل درشتدانه ها و جایگزین کردن آن با ذراتی تا قطر 600 میکرون منجر به حذف ناحیه انتقال میان چسب سیمان و سنگدانه و بهبود قابل توجه در بسیاری از خواص مکانیکی همچون مقاومت فشاری بسیار بالا در حدود 200 مگاپاسکال - حدود 4 برابر بتن معمولی است - ، مقاومت خمشی بیش از 40 مگاپاسکال، مقاومت کششی بین 13-6 مگاپاسکال و مدول یانگ بیش از 50 گیگاپاسکال می شود. با محدود کردن نسبت آب به سیمان به کمتر از0/2، باید جهت روانی خمیر از فوق روان کننده استفاده شود. تحقیقات ثابت کرده است که با بکار بردن الیاف فولادی مناسب می توان علاوه بر افزایش مقاومت خمشی و کششی، مقاومت فشاری را نیز افزایش داد.
می توان بسیاری از خواص RPC را با عمل آوری در حرارت بالا بهبود بخشید و با اعمال فشار قبل و در طول گیرش و خارج کردن هوای محبوس و افزایش تراکم این نوع بتن می توان به مقاومت های بالا دست پیدا کرد.[11-6] در تحقیق حاضر که در آزمایشگاه بتن دانشکده فنی مهندسی دانشگاه مازندران صورت گرفته است، سعی شده است اثر نوع و مقدار حجمی الیاف فولادی و الیاف پلیوینیل الکل - PVA - 2 و نیز اثر نوع عمل آوری بر روی خصوصیات مکانیکی همچون مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن RPC حاوی درصدهای حجمی مختلف این دو الیاف بررسی گردد.
نتایج این تحقیق نشان داد که افزودن الیاف PVA به بتن RPC تاثیر مثبتی بر روی مقاومت فشاری ندارد و مقاومت کششی را کمی افزایش داده است، در حالیکه افزودن %1 و % 3 حجمی الیاف فولادی به ترتیب بیشترین تاثیر را بر روی مقاومت فشاری ومقاومت کششی بتن RPC نسبت به بتن ساده دارد. استفاده از الیاف فولادی و الیاف PVA تا حدی منجر به بهبود نوع شکست همراه با علام هشدار دهنده قبل از شکست نهایی بتن شده است. عمل آوری حرارتی نیز باعث بهبود مقاومت فشاری بتن RPC بخصوص در بتن حاوی الیاف فولادی شده است.
-2 برنامه آزمایش ها
-1-2 مصالح مصرفی و طرح اختلاط
همانطور که در بخش قبل ذکر شده است، مصالح مصرفی در ساخت RPC شامل سیمان، ماسه سیلیسی، پودر سیلیس، میکروسیلیس، فوق روان کننده، آب و الیاف فولادی می باشد. در این تحقیق، از سیمان پرتلند نوع 1 محصول کارخانه سیمان فیروزکوه و میکروسیلیس ازنا محصول کارخانه صنعتی فرو آلیاژ ایران با مشخصات فیزیکی و شیمیایی نشان داده شده در جدول 1، استفاده شده است. ماسه و پودر سیلیس که به ترتیب دارای حداکثر قطر ذرات 600 و 20 میکرومتر می باشند، با درجه خلوص بسیار بالا تهیه شده است که مشخصات شیمیایی آنها در جدول 2 ارائه شده است. همچنین نوعی فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر با چگالی نسبی 1/12 و درصد مواد جامد در محلول %42 با مقدار PH برابر 7 استفاده شده است.
