بخشی از مقاله
خالصه
یکی از مصالحی که میتواند جایگزین میلگرد حرارتی در بتنهاي مسلح گردد، الیاف میباشد. امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیل مزایاي آن نسبت به بتن نرمال گسترش فراوانی یافته است. از جمله این مزایا میتوان میزان جذب انرژي بالا، بهبود رفتار بتن در ناحیه بعد از ایجاد اولین ترك و جلوگیري از پیدایش و گسترش تركهاي ناشی از جمع شدگی را نام برد. در این پروژه با بکار بردن درصدهاي مختلف الیاف پلی پروپیلن در طرح، نتایج مطلوبی حاصل گردد. این نتایج نشان میدهد که با افزایش درصد الیاف پلی پروپیلن به میزان 2 درصد در بتن، ضریب الاستیسیته و مقاومت فشاري نسبت به نمونه شاهد به میزان 15/87 درصد افزایش یافته است و در ادامه هر چه درصد استفاده از ماده ذکر شده افزایش پیدا کرد، مشخصههاي مربوطه بتن، سیر نزولی به خود گرفتند. هدف نهایی از این تحقیق بدست آوردن رابطه بین مقاومت و ضریب الاستیسیته میباشد که پس انجام آزمایشات و ترسیم گرافها محقق شد.
کلمات کلیدی: بتن، الیاف پلی پروپیلن، مقاومت فشاري، کرنش، مدول الاستیسیته.
.1 مقدمه
امروزه پیشرفت شتابان و فزاینده تکنولوژي و دستیابی به نوآوريهاي روز در زمینه تکنولوژي بتن، تولید بتن با مقاومت بالا را میسر ساخته است. در اکثر موارد به بتن به چشم مادهاي مقاوم در برابر نیروهاي فشاري نگریسته میشود. مقاومت فشاري به هیچ وجه تنها مشخصه اصلی بتن سخت شده نمیباشد، ولیعموماً مقاومت بتن مهمترین عامل نشان دهنده کیفیت آن است این موضوع بدان علت است که میزان مقاومت، مستقیما به کیفیت خمیر سیمان سخت شده مربوط میشود، بعنوان مثال اگرچه مقاومت مستقیما نشان دهنده میزان دوام بتن و یا ایستادگی آن در برابر تغییر شکل نیست، اما شدیداً به نسبت آب به سیمان بستگی دارد، این نسبت نیز با کنترل میزان تخلخل بتن بر روي دوام و مقاومت در برابر تغییر شکل آن تاثیرمیگذارد.
تاکنون مشخص شده است که انواع الیافها میتوانند ظرفیت کرنش، مقاومت در برابر ضربه، میزان جذب انرژي مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن را افزایش دهند. بطور کلی براي کاربرد در سازه، الیاف فولادي میتواند نقش مکملی براي میلگرد داشته باشد الیاف فولادي با پخش تركها مقابله میکنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی، ضربه، جمع شدگی وتنشهاي حرارتی افزایش داده و بتن در همه مدهاي شکست روي خواص مکانیکی بتن تاثیر مثبت میگذارد. از مهمترین متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادي اثر میگذراند میتوان به خواص ماتریس بتن بازدهی الیاف و مقدار الیاف اشاره کرد. تکنولوژي بتن پرمقاومت توسعه اي جدید در صنعت ساخت سازههاي بتنی محسوب میشود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده وهر چه مقاومت فشاري بتن بیشتر میشود بتن تردتر شده و در نتیجه مقاومت کششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاري افزایش نمی یابد و نیز از تحمل کرنش پایینتر برخوردار است. بدین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن با مقاومت بالا و الاستیک کامال مشهود است.
جهت افزایش مقاومت کششی و جلوگیري از گسترش ترك و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده میشود. مقدار افزایش با تغییر این مقاومت ها بستگی به مقاومت بتن بدون الیاف شکل الیاف و درصد الیاف دارد. بتن پرمقاومت شامل الیاف فولادي، ترکیبی است از سیمان، مصالح سنگی، آب، فوق روان کننده، دوده سیلیس و همچنین درصدي از الیاف فولادي که بطور درهم و کامال اتفاقی و در جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده است. بتن پرمقاومت یک ماده ترد و شکننده است در حالیکه افزودن الیاف فولادي به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن و تغییر مد شکست آن میگردد.
از جمله مواد جدیدي که جایگاه ویژهاي در ساخت وساز به خود اختصاص داده، افزودنیهاي بتن و الیاف تقویت کننده میباشد. این مواد باعث بهبود خواص مطلوب بتن، همچون مقاومت آن میگردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین بنا قرار میدهد. از سال ۰۶۹1 میالدي به بعد نوع جدیدي از این بتن وارد عرصه صنعتی شد. در این راه این نوع بتن جدا از ﻫم با توزیع تصادفی به عنوان فاز جدیدي عالوه بر فازهاي بﺘﻦ معمولی به کار گرفته شده است .مقاومت کششی و برشی بتن الیافی نسبت به بتن مﻌمولی بﯿشﺘر میباشد .[1]ضخامت نهایی بتن الیاقی عالوه بر کفایت در برابر بارهاي استاتیکی و دﯾنامﯿﮑی ضریب اطمینان بسیار بالایی در اجرا ایجاد میکند. در سازههاي زیرزمینی که در معرض آب و رطوبت و خوردگی بیشتر قرار دارند اهمیت بالاتري دارد.
عالوه بر این موارد بتنهاي الیافی در برابر بارهاي دینامیکی مانند زلزله، و ضربه به دلیل خﺼوصﯿات ﺟﺬب انرژي مناسب، عملکرد بسیار مناسبتري از خودشان نشان میدهند .[2] بکارگیري بتن غیر مسلح به علت تردي آن بغیر از سازههاي وزنی عمالً کاربرد چندانی ندارد. این عیب عمده بﺘﻦ در عمل با مسلح کردن آن بوسیله میلگردهاي فولادي یا آرماتور برطرف میگردد. اما از آنﺠا که آرماﺗور منحصراً بخش کوچکی از مقطع را تشکیل میدهد تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع ایزو تروپ و هموژن است چندان صحیح نخواهد بود. به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و نیز کاهش ضعف شکنندگی و تردي جسم بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر از رشتههاي نازك و نسبتاً دراز که در تمام حجم بتن بطور همگن و درهم پراکنده میگردد استفاده میشود . کاربرد اینگونه رشﺘهﻫا ﯾا الﯿاف در بتن و بطور کلی در مالتهاي سیمانی که مورد استفاده است، میتواند الیاف شیشهاي، پلی اتیلنی، فولادي، آزبست یا نایلونی باشد.[3]
ویژگیهاي مکانیکی بتن الیافی به شکل قابل مالحظهاي نسبت به بتن معمولی تغییر میکند. از جمله تغییرات در پارامترهاي مکانیکی بتن الیافی میتوان به مقاومت در مقابل تورق، سایش و هوازدگی سطح، مقاومت زیاد در مقابل تنشهاي خستگی، مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه، قابلیت کششی خوب - ظرفیت زیاد کرنش - ، قابلیت باربري زیاد بعد از تركخوردگی، مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد و طاقت خیلی زیاد اشاره کرد. این مصالح برخالف بتن معمولی قادر به تحملتنشها و کرنشهايکششیِ قابلمالحظه در بارهايکششی هستند و میتوان از آنها در طراحی سازه استفاده کرد.[3] بعالوه، این مواد پتانسیل زیادي جهت استفاده در المانهاي جاذب انرژي بهعنوان کنترل غیرفعال در بهسازي لرزهاي ساختمان را دارند.[4]
بتن حاوي الیاف پلی پروپیلن یکی از انواع مصالح نوین مورد استفاده در این صنعت میباشد که داراي مقاومت مکانیکی، سختی و دوام بالایی است. با به کارگیري الیاف در بتن نه تنها در مقدار بتن مورد استفاده صرفه جویی میگردد بلکه هزینههاي تمام شده عملیات ساختمانی نیز کاهش مییابد. از سوي دیگر استفاده از مواد پلی پروپیلن ضایعاتی میتواند باعث کاهش زباله هاي تولید شده در طبیعت گردد و توسعه ي پایدار کشورها را در پی داشته باشد.
.2 طرح آزمایشگاهی
.1-2 مشخصات مصالح مصرفی
.1-1-2 سیمان
سیمان استفاده شده در این مطالعه از نوع پرتلند تیپ II، تولید کارخانه سیمان دشتستان میباشد که مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن در جداول 1 و 2 آورده شده است.
.2-1-2 سنگدانهها
تمام مصالح سنگی درشت دانه و ریزدانه از سنگشکن شهرستان خورموج واقع در استان بوشهر تهیه گردیده است. مشخصات سنگدانههاي ریز و درشت طبق روشهاي تست ASTM - C136,C128,C127C33,C29 - تعیین شده است و حداکثر قطر سنگدانهها mm۹1میباشد. مشخصات فیزیکی و شیمیایی سنگدانهها در جدول شماره 3 نشان داده شده است. همچنین نمودار شماره 1 نتایج دانه بندي سنگدانهها را نشان میدهد.
