دسته‌ها
مقالات

بررسی تاثیر ساختار الیاف بر مقاومت فشاری ، خمشی 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.

دسته‌ها
مقالات

علت ترک خوردن بتن سخت شده

علت ترک خوردن بتن

علت ترک خوردن بتن های سخت شده​

اکثـر ترکهای بتنی، معمولاً به علت طراحی نـادرست و روشهای اجرائی نـامناسب ایجاد می گردد.

فهرست مطالب

علت ترک بتن

اکثـر ترکهای بتنی معمولاً به علت طراحی نـادرست و روشهای اجرائی نـامناسب ماننـد موارد زیر حاصل می شوند :

  • حذف درزهای جدا کننده و کنترلی و روشهای ناصحیح اجرای اتصالات و درزها.
  • آماده سازی زیربنایی (بستر زیرکار) به روش نادرست
  • استفاده از بتن با اسلامپ بالا ویا افزودن آب اضافی هنگام تخلیه به بتن .
  • پرداخت کاری ناصحیح وماله کشیدن به روش نادرست .
  • عدم عمل آوری به موقع و یا عمل آوری ناکافی و نامناسب.

انواع ترکهای سطوح بتنی

برخی از انواع ترکهای معمولی عبارتند از :

    • ترکیدگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک
    • ترکهای ناشی از اتصال ناصحیح
    • ترکهای ناشی از قیود خارجی پیوسته (مثلاً دیوار درجا ریخته شده مقید در امتداد لبه تحتانی بر روی پی نواری).
    • ترکهای کف زیرزمین
    • ترکهای موازی لبه قطعات صفحه ای ناشی شده از انجماد و آب شدگی.
    • ترکهای پوست ماری
    • ترکهای ناشی از نشست

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.

بتن سخت

چگونگی جلوگیری و یا کاهش ترک خوردگی

تمام بتن ها برای ترک خوردگی تمایل نشان می دهند و تولید مداوم بتن کاملاً عاری از ترک خوردگی امکان پذیر نیست.

به هرحال، ترک خوردگی می تواند در صورتی کاهش یافته و کنترل شود که محافظت های اساسی زیرین رعایت شوند :

  • بستر زیرکار و قالب بندی :
    تمام خاک روئی (خاک دستی) و نقاط نرم باید برداشته شوند. صرفنظر از نوع خاک، زیر قطعه بتنی باید فشرده شده و یا بوسیله غلتک کاری، و یا کوبیدن کاملاً فشرده یا کمپک شده باشد. بستر زیرکار باید جهت زهکشی شیب مناسبی داشته باشد. بسترزیرکار صاف، هموار و ترازبندی شده که بـه جلوگیری از ترک خوردگی کمک می کنند. قالب ها باید بطوری ساخته و مهار شده باشند که بتواند در مقابل فشار بتن،بدون حرکت و جابجائی مقاوم و استوار باشد.
  • بتن :
    بطور کلی از بتن با اسلامپ متوسط که مقدار آن بیشتر از (5/12 سانتیمتر) نباشد استفاده نمائید. از آب زدن مجدد به مخلوط بتن خودداری نمائید. اگر بتنی با اسلامپ بالاتر یعنی تا حدود (5/12سانتیمتر) الزاماً بکار برده شود، نسبت ها ناچاراً تغییر خواهند یافت که، جداشدگی و کاهش مقاومت وهمچنین ترک در بتن خواهد شد.
  • پراخت کاری :
    کارهای پرداختی را با آب موجود روی سطح انجام ندهید. شمشه کشی اولیه باید بلافاصله بوسیله تخته ماله کشی انجام گیرد. برای ایجاد اصطکاک بهتر در روی سطوح خارجی از پرداخت جاروئی استفاده نمائید. اگر تبخیر آب بیش از حد باشد، آنرا بوسیله وسائلی برای جلوگیری ازترکیدگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک کاهش دهید. در صورتی که شرایط جوی شدید باشد، بتن را با گونی خیس و با ورقه های پلی اتیلن در بین عملیات پرداخت بپوشانید.
  • عمل آوردن بتن :
    حتی المقدور هرچه زودتر عمل آوری را شروع نمائید. سطح را باترکیب عمل آورنده غشاء مایعی (مایع کیورینگ) اسپری نمائید و یا آن را باگونی خیس پوشانیده و حداقل آن را به مدت 3 روز مرطوب نگاهدارید. که این عمل باعث بالا رفتن کیفیت وعمر طولانی بتن میگردد.
  • اتصالات (درزها و ژوئن ها) :
    باید با درزهای کنترلی به عمق یک چهارم ضخامت دال که بوسیله اره کردن و یا فشار دادن در فواصلی کمتر از 30 برابرضخامت دال ایجاد می شود، تمهیداتی جهت حرکات انقباضی یا انبساطی ناشی شده از تغییرات دما و رطوبت اتخاذ نمود.
    اغلب جهت سطوح وسیع با ضخامت کم، کمتر کردن فواصل درزهای کنترلی لازم به نظر می رسد.
  • پوشش روی آرماتورها :
    ترکهای موجود در بتن حاصل از انبساط، زنگ زدگی روی آرماتورهای فولادی، باید بوسیله ایجاد پوشش بتنی کافی به میزان حداقل (5 سانتیمتر) برای جلوگیری از تماس نمک و رطوبت با فولاد ممانعت شود.

برای کاهش ترک خوردگی از این دستورات پیروی نمائید.

  • اعضاء را برای تحمل تمام بارهای پیش بینی شده طراحی کنید.
  • درزهای کنترلی و جداکننده مناسب تهیه نمائید.
  • در عملیات بتن ریزی روی زمین، بستر زیرکار پایدار و استوار تدارک ببینید.
  • بر طبق دستورهای وضع شده بتن را مستقر ساخته و پرداخت نمائید.
  • بتن را به روش های صحیح و مناسب، حفاظت و عمل آوری
دسته‌ها
مقالات

روش ترمیم بتن کف

ترمیم بتن سخت

روش ترمیم بتن کف

برای ترمیم بتن کف مورد نظر، انتخاب مصالح مناسب با توجه به سازگاری حرارتی با بتن اصلی، دوام مورد نیاز، شرایط بهره برداری، طبیعت شیمیایی و الکتریکی محیط، خواص انقباضی، ضریب ارتجاعی مصالح و شرایط اجرای مصالح مورد نظر صورت میگیرد.

آماده سازی سطح برای ترمیم

این مرحله شامل برداشتن سطوح ناحیه هایی است که ممکن است پوسیده ( ورق شده ) و یا تخریب شده باشند. این کار با استفاده از روش مناسب   ( ضربه زنی آرام و مداوم روی سطح با استفاده از قلم و چکش یا تیشه سنگ تراشی ) صورت می گیرد.

تمیز کردن و عمل آوری

 پس از برداشتن بتن پوسیده یا تخریبی با شیوه مناسب، هرگونه گرد و خاک، آشغال و خرده مصالح اضافی باید با استفاده از آب پاشی از سطح کار برداشته شوند. با توجه به اینکه مصالح مرمت سطح پایه سیمانی هست، بتن اصلی مورد مرمت باید حداقل به مدت 48 ساعت قبل از اعمال مصالح ترمیمی، مرطوب نگاه داشته شود. در صورت مشاهده روغن و یا هر نوع ماده آلوده دیگر در ناحیه تعمیری، سطح مورد نظر باید با مواد پاک کننده شسته شود.

روش ترمیم بتن سخت صنعتی

سطح ترمیمی باید تمیز و خشن باشد تا پیوستگی لازم برای اعمال ملات اصلاح شده با پلیمر فراهم گردد. در صورت وجود ترک در بستر ترمیم، ابتدا ترک ها با استفاده از متریال مخصوص اصلاح میگردند. پس از این مرحله سطح را با استفاده از چسب بتن بصورت یک لایه پرایمر جهت پیوستگی لازم بین لایه جدید با بتن اصلی آغشته میکنیم.

ملات اصلاح شده با پلیمر به نسبت معین با آب شرب در محل کارگاه مخلوط شده و ملات خمیری بدست آمده را در یک مرحله روی بستر با استفاده ار تخته ماله یا ماله آهنی صاف میکنیم و شروع به ماله زنی جهت صیقل کردن سطح با ماله دستی می کنیم. این ماله زنی تا رسیدن به سطحی کاملا صاف و صیقل ادامه پیدا میکند که ممکن است تا ساعت ها اینکار بطول انجامد.

پس از اتمام کار و اصلاح محل های تخریب شده، روی کار را با استفاده از نایلون مناسب جهت انجام مرحله کیورینگ به مدت یک هفته می پوشانیم. در این مدت سطح پوشیده شده با نایلون باید کاملا مرطوب نگه داشته شود .

دسته‌ها
مقالات

بتن چیست؟

بتن چیست

بتن چیست ؟

نوشته زیر برگرفته از کتاب تکنولوژی بتن و طرح اختلاط دکتر مستوفی می باشد که توسط تیم فنی و مهندسی ماناملات استخراج شده و جهت ارتقاء درک کافرمایان از بتن و ساختار آن منتشر شده است.

فهرست مطالب

بتن

امروزه بتن و فولاد نقش و کاربرد زیاد در کارهای عمرانی بالاخص ساختمان سازی دارند. بسته به نوع کاربری و شرایط، نوع سازه بتنی یا فولادی طراحی می شود.

سازه های بتنی نسبت به سازه های فولادی دارای مزایا و برتری هایی می باشد. مانند شکل پذیری بهتر بتن نسبت به فولاد، مقاومت زیاد بتن در مقابل آتش نسبت به فولاد، در دسترس بودن مصالح اولیه ساخت بتن و از همه مهم تر مقاومت فشاری قابل توجه بتن.

بتن از چه چیزی تشکیل شده است ؟

بتن مخلوطی از دانه های سنگی ( شن و ماسه )، سیمان، آب، هوا و مواد افزودنی می باشد.

  • دانه های سنگی حدود 60 الی 75 درصد حجم بتن را به خود اختصاص می دهند.
  • سیمان حدود 7 الی 15 درصد از حجم بتن را تشکیل می دهد.
  • آب 14 الی 21 درصد از حجم بتن را تشیل می دهد.
  • هوا هم در حالت عادی ( بتن با هوای معمولی ) در ساخت بتن وجود دارد هم بعضی اوقات با توجه به شرایط، بتن را هوادار ( با استفاده از افزودنی های هوازا یا سیمان هوازا ) می سازند. در بتن با هوای معمولی، هوای موجود بین 0.5 الی 3 درصد و حباب های موجود درشت و مضر می باشد.اما در بتن هوادار با استفاده از سیمان هوازا یا یکسری از مواد افزودنی شیمیایی، حباب های ریز هوا با ابعاد کوچکتر از 0.05 میلیمتر بین 4 الی 8 درصد حجم بتن، جهت تقویت دوام بتن، را عمداً بوجود می آورند.
  • مواد افزودنی یا مضاف مواد شیمیایی می باشند که به میزان جزیی و به صورت درصدی از وزن سیمان به مخلوط اضافه می کنند تا برخی خواص مطلوب را ایجاد کنند.

سیمان

به ماده چسباننده مصالح سنگی به یکدیگر در مخلوط بتن، سیمان هیدرولیکی و در اصطلاح عامیانه سیمان گفته می شود.

نقش سیمان در بتن صرفاَ چسباندن دانه های بتن به یکدیگر می باشد و به تنهایی نقشی در میزان مقاومت و میزان باربری بتن ندارد. به همین جهت بتن خوب به بتنی گفته می شود که وقتی در آزمایشگاه شکسته می شود، محل شکست مقطع سنگ ها باشد نه مقطع سیمانی بتن.

ساختار شیمیایی سیمان

1 – تری کلسیم سیلیکات ( C3S ): ماده ای می باشد که به سرعت وارد واکنش شیمیایی می شود، گرمای زیادی آزاد کرده و بتن را سفت میکند. مقاومت بتن در مقابل حمله سولفات ها را کاهش می دهد.

2- دی کلسیم سیلیکات ( C2S ): این ماده دقیقاً عکس تری کلسیم سیلیکات عمل میکند. این ماده به کندی و در بعضی مواقع تا یک ماه طول میکشد تا بصورت صد در صد وارد واکنش شیمیایی می شود و در هنگام واکنش شیمیایی گرمای کمتری آزاد میکند.

3- تری کلسیم آلومینات( C3A ): همانند تری کلسیم سیلیکات سریعاً وارد واکنش شیمیایی شده و گرمای بیشتری حتی نسبت به C3S تولید می کند. این ماده نیز مقاومت بتن در مقابل حمله سولفات ها را کاهش می دهد.

4- تتراکلسیم آلومینوفریت ( C4AF ): از نظر گیرش حد متوسط دارد.

انواع سیمان

1- سیمان های پرتلند که بسته به کندگیر یا زودگیر بودنشان و همچنین میزان مقاومت شان در برابر حمله سولفات ها به 5 تیپ تقسیم می شوند.

  • تیپ یک: سیمان معمولی بوده و معمولا در جاهایی که خطر حمله سولفات ها نباشد از این تیپ استفاده می شود.
  • تیپ دو: از نظر گیرش تقریباً کندگیر می باشد و مقاومت نسبی در مقابل حمله سولفوت ها دارد.
  • تیپ سه: از نظر ساختار، شباهت زیادی به سیمان تیپ یک دارد، با این تفاوت که خیلی ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریع تری دارند.
  • تیپ چهار: این سیمان تا حدودی کندگیر بوده و معمولاً گرمای کمتری آزاد میکند. به همین جهت در بتن ریزی های حجیم یا شرایطی که دمای هوا بالا بوده از این تیپ سیمان در ساخت بتن استفاده می شود.
  • تیپ پنج: معروف به سیمان ضدسولفات می باشد و معمولاً در جاهایی که خطر حمله سولفات ها باشد از این تیپ سیمان جهت ساخت بتن استفاده می شود.

نکته: در بعضی مواقع بسته به شرایط به سیمان های تیپ 1 الی 3 با اضافه کردن کمی مواد هوازا می شود به تیپ جدیدی از سیمان با خواص مطلوب دست یافت.

2 – سیمان سفید

3 – سیمان رنگی

4 – سیمان پرتلند سرباره ای

5 – سیمان پوزولانی

6 – سیمان بنایی

7 – سیمان چاه نفت

8 – سیمان انبساطی

9 – سیمان آلومنیوم

آب

آب نقش بسیار مهمی در بدست آوردن بتن با کیفیت دارد. اگر آبی که در بتن استفاده می شود مناسب نباشد باعث بوجود آمدن مشکلاتی اعم از افت مقاومت بتن، خوردگی و زوال میلگرد های بتن، به تاخیر افتادن گیرش بتن و در نهایت باعث بوجود آمدن لکه هایی در سطح تمام شده بتن می شوند. بالاخص بتن هایی که سطح تمام شده آن ها به عنوان نما استفاده می گردد.

در کل آبی مناسب ساخت بتن می باشد که درصد ناخالصی های آن کم بوده و PH آن بین 6 الی 8 درصد باشد. آب شرب بهترین آب برای ساخت بتن می باشد.

دانه سنگی ( سنگدانه )

دانه های سنگی حدود 60 الی 75 درصد حجم بتن را به خود اختصاص می دهند و به دو گروه شن و ماسه تقسیم می شوند. شن حدود 60 الی 70 درصد و ماسه حدود 30 الی 40 درصد از حجم سنگدانه ها رو به خود اختصاص می دهند. با کمی تقریب در کارگاه دانه های ریزتر از 5 میلیمتر را ماسه و بزرگتر از 5 میلیمتر را شن می گویند.

شن و ماسه موجود در طبیعت از نظر شکل ظاهری به 5 دسته تقسیم می شوند.

  • گرد
  • نامنظم
  • گوشه دار
  • دانه های پولکی شکل
  • دانه های سوزنی شکل

از نظر مقاومت نهایی بتن، اصولاً بتنی که با دانه های گوشه دار ساخته می شود به دلیل درگیری بیشتر دانه با همدیگر و برقراری اصطکاک بین آنها، مقاوم تر خواهد بود.

نکته: دانه های پولکی شکل و سوزنی شکل به هیچ عنوان برای ساخت بتن مناسب نیستند.

نکته (2): بتنی که دارای منحنی دانه بندی پیوسته باشد از نظر مقاومت بتنی مناسب خواهد بود.