تولید کننده ملات خشک سیمانی و افزودنی بتن

نتایج آزمایش مقاومت

بررسی تاثیر ساختار الیاف بر مقاومت فشاری، خمشی بتن

بررسی تفاوت بین اثر افزودن دو نوع الیاف پلیمری با ساختار خطی و مسطح به بتن

فهرست مطالب

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی تفاوت بین اثر افزودن دو نوع الیاف پلیمری با ساختار خطی و مسطح به بتن بود. الیاف خطی و مسطح از یک جنس پلیمری در نسبت مشخص و یکسان به بتن افزوده شد. نتایج حاصل از بررسی های مقاومت فشاری و خمشی نشان داد که هر دو نوع الیاف موجب افزایش مقاومت فشاری – خمشی شدند. اما میزان افزایش هر دو نوع مقاومت فشاری و خمشی در الیاف نوع مسطح بیشتر از الیاف نوع خطی بود.

انواع ترکهای سطوح بتنی

در طی سالهای اخیر ضمن افزایش کاربرد الیاف در بتن، انواع متنوعی از الیاف وارد بازار شده است. شاید بتوان در یک تقسیم بندی کلی، الیاف مورد استفاده در بتن را از نظر جنس به سه دسته فلزی، شیشه ای و پلیمری تقسیم کرد. اما از لحاظ شکل، ابعاد و ساختار نمی توان به این دسته بندی اکتفا کرد.

یکی از ادعاهای مشترک تمامی عرضه کنندگان الیاف، بهبود خواص مکانیکی و افزایش مقاومت بتن است. با در نظر داشتن این ویژگی مشترک، باید پارامترهای تاثیرگذار دیگر نیز در انتخاب و کاربرد الیاف مناسب هر پروژه بررسی شود. خواص مکانیکی بتن الیافی به عوامل مختلفی از قبیل نوع، درصد، نسبت به قطر معادل، مقاومت زمینه، اندازه و شکل مصالح بستگی دارد. در این پژوهش به مقایسه تاثیر دو نوع الیاف پلیمری با ساختار خطی ئ مسطح بر مقاومت فشاری – خمشی بتن پرداخته شده است.

ترک ها به ندرت سلامت سازه ای را تحت تأثیر قرار می دهند. بیشتر ترکهای تصادفی انفرادی بدنما هستند و اگرچه آنها به آب اجازه ورود می دهند ولی به خرابی پیشرونده منتهی نمی شوند و فقط آنها بدمنظره می باشند.
ترکهای نقشه دار (پوست ماری) با فاصله نزدیک، و یا ترکهای موازی لبه قطعات ناشی شده از انجماد و آب شدگی از این قضیه مستثنی هستند و ممکن است به خرابی نهایی منتهی شوند.

مواد و روش آزمایش:

تاثیر الیاف بر بتن

به منظور بررسی تاثیر افزودن دو نوع الیاف فوق بر خواص مکانیکی بتن، ابتدا یک نمونه بتن با عیار سیمان 350 کیلوگرم بر متر مکعب بعنوان نمونه مرجع ساخته شد و سه نونه منشوری با ابعاد 4×4×16 سانتیمتر با اندازه گیری مقاومت فشاری و خمشی تهیه شد. سپس با حفظ طرح اختلاط بتن مرجع، دو نمونه بتن حاوی الیاف پلیمری خطی و نوع مسطح ریز ساخته شد.

طبق بررسی های بعمل آمده در فاز مطالعاتی، میزان مناسب پیشنهادی برای افزودن الیاف مورد مطالعه از 1/800 الی 4 کیلوگرم در هر مترمکعب بتن متغیر بود. با توجه به اینکه هدف این پزوهش بررسی نوع ساختار الیاف در شرایط مشابه بود. در هر دو بتن ساخته شده میزان 2 درصد وزنی سیمان، الیاف اضافه شد. از هر یک از بتن های الیافی ساخته شده نیز بطور جداگانه سه نمونه منشوری تهیه شد. سپس مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها در سنین 3، 7 و 28 روزه اندازه گیری شد.

برای اندازه گیری مقاومت خمشی از دستگاه بارگذاری سه نقطه ای و روابط (1) استفاده شد.

در فرمول (1) پارامترها عبارتند از:

تاثیر الیاف

Rf: مقاومت خمشی بر حسب مگاپاسکال

b: ابعاد مقطع مربعی منشور بر حسب میلیمتر

Ff: بار اعمال شده بر روی منشور در زمان شکست بر حسب نیوتن

L: فاصله مرکز تا غلطک های تکیه گاه یا دهانه بارگذاری بر حسب میلیمتر

پس از اندازه گیری مقاومت خمشی، هر یک از نیمه های منشور تحت بارگذاری قرار گرفته و مقاومت فشاری

نمونه ها نیز اندازه گیری شد.

نتایج و بحث​

پس از دوره عمل آوری، مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها در سنین 3، 7 و 28 روزه اندازه گیری و نتایج آن

در جدول (1) ارایه شده است.

نتایج آزمایش مقاومت

نتایج مقاومت های فشاری و خمشی نشان داد که الیاف نوع مسطح نقش بیشتری در افزایش هر دو نوع مقاومت فشاری و خمشی دارد. به گونه ای که افزودن الیاف با ساختار خطی آجدار به بتن مقاومت خمشی را تا 27 درصد و مقاومت فشاری را تا 11 درصد افزایش داده است. در حالیکه این افزایش مقاومت ها در بتن حاوی الیاف مسطح تابیده بصورت 71 درصد برای مقاومت خمشی و 21 درصد برای مقاومت فشاری بوده است.

نوع شکست های حاصل از بارگذاری خمشی کاملا از هم گسیخته و به دو نیمه تقسیم شده است. الیاف خطی نیز کسیختگی ناشی از شکست خمشی در بتن حاوی الیاف خطی را به گونه ای کنترل کرده اند که مانع از واپاشی کامل بتن شده است.

نتایج آزمایش مقاومت

نکته قابل توجه اینکه پس از بارگذاری خمشی بر نمونه حاوی الیاف مسطح، کمترین میزان گسیختگی نسبت به دو نوع قبلی مشاهده شد و به جای پدیده جدایش و واپاشی، شکست به صورت ترک رخ داد. دلیل این رفتار را می توان در ساختار الیاف مورد استفاده یافت.

همانطور که میدانیم بتن الیافی ترکیبی است شامل یک کالبد بتنی مرکب از سیمان، مصالح سنگی، آب و همچنین درصدی از الیاف که بطور درهم و کاملا اتفاقی و در جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده اند.

جمع بندی عملکرد الیاف در ماتریس سیمانی به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

1 – مشخصات هندسی الیاف

2 – نسبت اختلاط الیاف

3 – نسبت طول به قطر

4 – مهار مکانیکی و زبری الیاف

5 – مشخصات فیزیکی و جنس الیاف

هرچه ساختار الیاف به گونه ای باشد که بطور همزمان ابعاد بیشتری از الیاف با بتن درگیر شود، ماتریس بتنی از نطم بیشتری برخوردار بوده و پیوندهای الیاف – ماتریس سیمانی در سطوح بالاتری برقرار می شود.

بنابراین همان طور که نتایج تستهای آزمایشگاهی در این پژوهش نیز نشان داد الیاف با ساختار دو بعدی نقش بیشتری در بهبود خواص مکانیکی بتن نسبت به ابعاد خطی خواهد داشت.

البته میزان استفاده از این نوع الیاف نیز بایستی مورد بررسی قرار گرفته و تولید کنندگان بتن الیافی با در نظر داشتن نقش الیاف در مقاومت بتن، سایر مشخصات الیاف را نیز لحاظ کرده و صرفاً بر اساس هزینه نسبت به انتخاب و مصرف نوع الیاف اقدام نکنند.