5-2- مقاومت فشاری 63
5-2-1- نتایج مربوط به مقاومت فشاری 63
5-2-2- ﺗﺄثیر استفاده از مواد پوزولانی بر روی مقاومت فشاری 64
5-2-3- ﺗﺄثیر استفاده از الیاف شیشه بر روی مقاومت فشاری 65
5-3- آزمایش مقاومت خمشی 69
5-3-1- نتایج آزمایش خمش چهار نقطهای 70
5-3-2- بررسی ﺗﺄثیر استفاده از مواد پوزولانی بر روی مدول گسیختگی بتن مسلح به الیاف شیشه 74
| ده |
5-3-3- بررسی ﺗﺄثیر الیاف شیشه و روشهای تولید بتن مسلح به الیاف شیشه بر مدول گسیختگی 77
5-4- سهم پوزولان از مقاومت بتن 82
5-4-1- سهم پوزولان از مقاومت فشاری 83
5-4-2- سهم مواد پوزولانی از مدول گسیختگی 86
5-5- طاقت خمشی 90
5-5-1- بررسی شاخصهای طاقت 91
5-5-2- بررسی مقادیر مربوط به شاخص I5 در بتن مسلح به الیاف شیشه 94
5-5-3- بررسی مقادیر شاخص I10 در بتن مسلح به الیاف شیشه 95
5-5-4- بررسی مقادیر شاخص I20 در بتن مسلح به الیاف شیشه 97
5-5-5- نحوهی شکست نمونههای خمشی 100
5-6- خلاصهی فصل 102
فصل ششم: خلاصه, نتایج و پیشنهادات
6-1- مقدمه 103
6-2- مروری اجمالی بر فعالیتهای انجام گرفته در تحقیق حاضر 104
6-3- نتایج بهدست آمده در این تحقیق 105
6-3-1- مقاومت فشاری 105
6-3-2- مدول گسیختگی 105
6-3-3- سهم مواد پوزولانی از مقاومت بتن 106
6-3-4- شاخصهای طاقت 106
6-4- پیشنهادات جهت انجام تحقیقات آینده 107
پیوست: نمودارهای بار- تغییر مکان. 108
مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..138
| یازده |
چکیده
خرابی و انهدام بتن به شدت به تشکیل ترکها و ریز ترکها بستگی دارد. با افزایش بارگذاری, ریز ترکها به هم متصل شده و ترکها را تشکیل میدهند. به منظور رفع این مشکل و همچنین ایجاد شرایط همگن، در چند دهه اخیر از یکسری رشته‌های نازک که در تمام حجم بتن گسترده شده است، استفاده میگردد؛ که به آنها الیاف گفته میشود. از جملهی پر کاربردترین الیاف مورد استفاده در بتن, الیاف شیشه میباشد. بتن مسلح به الیاف شیشه، مادهای کامپوزیت شامل یک ملات از سیمان هیدرولیکی و سنگدانهی ریز است که با الیاف شیشه تقویت میشود. استفاده از الیاف شیشه در بتن باعث بهبود ویژگیهای بتن میشود که از جمله میتوان
به افزایش مقاومت کششی, افزایش مقاومت خمشی, بهبود مقاومت ضربه, افزایش میزان جذب انرژی, بهبود رفتار بتن در ناحیهی غیرخطی و شکل پذیری بالا اشاره کرد. از آنجا که خواص بتن مسلح به الیاف شیشه در ارتباط مستقیم با شرایط الیاف شیشهی استفاده شده در سطح بتن میباشد, موضوعات مرتبط با عملکرد الیاف شیشه در طول زمان, همواره مورد توجه محققین بوده است. عواملی همچون محیط قلیایی بتن و محصولات تولید شده ناشی از فرایند هیدراسیون سیمان, در طول زمان با تخریب الیاف شیشه, باعث ایجاد تغییر در خواص مکانیکی بتن مسلح به الیاف شیشه میشوند. در این تحقیق به منظور کاهش ﺗﺄثیرات ناشی از محیط قلیایی بتن, از الیاف شیشهی مقاوم در محیط قلیایی و برای جلوگیری از ﺗﺄثیر مخرب فرایند هیدراسیون سیمان, از مواد پوزولانی با درصدهای مختلف استفاده شده است. به منظور بررسی مقاومت فشاری, مقاومت خمشی و شاخصهای طاقت در بتن تولید شده به دو روش پیش مخلوط و اسپری, 15 طرح اختلاط حاوی درصدهای مختلف الیاف شیشه و مواد پوزولانی (میکروسیلیس, متاکائولین و نانوسیلیس) در روش پیش مخلوط و 14 طرح اختلاط در روش اسپری, مورد آزمایش قرار گرفته است. از نتایج بدست آمده چنین میتوان برداشت کرد که مقاومت فشاری در بتن مسلح به الیاف شیشه, تا حد زیادی به کیفیت ملات بستگی دارد. بر این اساس ملاحظه میشود که اضافه نمودن الیاف شیشه باعث کاهش مقاومت فشاری بتن میشود. با توجه به این نتایج, کاهش مقاوت فشاری نمونههای تقویت شده با الیاف شیشه در حضور مواد پوزولانی به حداقل میرسد. در این شرایط مقاومت فشاری در برخی از نمونههای مسلح به الیاف شیشه و حاوی مواد پوزولانی, نسبت به نمونههای شاهد افزایش یافته است. با توجه به نتایج بدست آمده, مسلح کردن بتن به الیاف شیشه, باعث افزایش قابل توجه مدول گسیختگی میشود. مدول گسیختگی با افزایش میزان الیاف شیشه, ابتدا روندی صعودی و سپس روندی نزولی طی می کند. استفاده از مواد پوزولانی در نمونههای تقویت شده با الیاف شیشه, باعث بهبود مدول گسیختگی میشود. همچنین کاهش مدول گسیختگی در طول زمان و با حضور مواد پوزولانی به حداقل میرسد. در این تحقیق به منظور بررسی طاقت نمونههای مسلح به الیاف شیشه از سطح زیر نمودار بار- تغییر مکان استفاده شده است. به طور کلی استفاده از الیاف شیشه در بتن, باعث افزایش طاقت بتن میشود. با توجه به نتایج بدست آمده ملاحظه میشود که با افزایش الیاف شیشه, هر سه شاخص طاقت افزایش مییابد؛ هر چند در شاخص I5 این افزایش ناچیز میباشد. در واقع این امر نشان دهندهی این است که در جابجایی بزرگتر, جذب انرژی بیشتر توسط الیاف شیشه صورت میگیرد. در بین نمونههای مسلح به الیاف شیشه, بیشترین مقادیر مشخصهی خصوصیات مکانیکی, مربوط به طرحهای حاوی 10% و 15% متاکائولین میباشد. استفاده از نانوسیلیس در طرحهای اختلاط, باعث کاهش شدید مقاومت فشاری, مقاومت خمشی و طاقت در بتن مسلح به الیاف شیشه میشود.
کلمات کلیدی: بتن مسلح به الیاف شیشه، میکروسیلیس، متاکائولین، نانوسیلیس، مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، شاخص طاقت
1
فصل اول بررسی کلیات و اهداف تحقیق
1-1- مقدمه
توانایی سرویس دهی و افزایش ظرفیت باربری مصالح سازهای از دیر باز به عنوان یک مسئله مهم اقتصادی محسوب میشده است.
بتن به عنوان یک مادهی سازهای پر کاربرد, امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. از سال 1992 تا 1993 میلادی، تنها در کشور آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند برای تولید 500 میلیون تن بتن مصرف شده است؛ که این خود پنج برابر تولید فولاد، به صورت وزنی در مدت مشابه است. در اغلب کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است[1]. تا کنون تعاریف زیادی از بتن ارائه شده است. بر اساس این تعاریف, بتن از سه مادهی اصلی تشکیل شده است. این مواد عبارتند از: مواد سیمانی, آب که مواد سیمانی با آن واکنش داده و خاصیت چسبندگی پیدا می کنند؛ و مواد پر کننده که حجم قابل توجهی از بتن را تشکیل میدهند.
با وجود ویژگیهای قابل توجه این ماده از جمله شکلپذیری بالا, مقاومت و عمر زیاد, در دسترس و ارزان قیمت بودن, بتن مادهای ترد است و تحت بارهای خمشی و کششی به شدت ضعیف عمل می کند.
آرماتورهای فولادی, بتن را تحت کشش مسلح می کنند؛ ولی تقریباً اثری بر روند گسترش ترک ندارند. به عبارت دیگر با رسیدن انتهای ترک به موقعیت آرماتورهای کششی، نرخ افزایش بازشدگی دهانهی ترک و همچنین انتشار ترک کاهش یافته و سپس با عبور ترک از آرماتور، توسعهی ترک با نرخ بیشتری افزایش مییابد. علاوه بر آن وجود آرماتور در نواحی خاص کششی، بتن را از حالت همگن و یکنواخت خارج کرده و فرض همگنی بتن در روشهای آنالیز را با اشکال مواجه می کند ]1[.
به طور کلی خرابی و انهدام بتن به شدت به تشکیل ترکها و ریز ترکها بستگی دارد. با افزایش بارگذاری, ریز ترکها به هم متصل شده و ترکها را تشکیل می دهند [2]. به‌منظور رفع این مشکل و همچنین ایجاد شرایط همگن، در چند دهه اخیر از یک سری رشته‌های نازک که در تمام حجم بتن گسترده شده، استفاده میشود؛ که به آنها الیاف گفته میشود.
1-2- بتن الیافی
با توجه به تعریف ACI 544.2R-89 [3], بتن الیافی بتنی است كه با سیمان هیدرولیكی, مصالح سنگی ریزدانه و درشتدانه ساخته شده و به وسیلهی الیاف تقویت میشود.
این مطلب را هم بخوانید :
كاربرد گستردهی بتن الیافی از اواسط سال 1960 برای روسازی جادهها، كف سالنهای صنعتی، جدارهی كورهها و غیره, آغاز گردید [4]. مهمترین مشخصهی بتن الیافی, خاصیت جذب انرژی و انعطاف پذیری آن است. به همین دلیل امروزه این بتن نقشی بسیار جدی در پیشرفت تکنولوژی بتن ایفا می کند.
در کل از بتن الیافی میتوان انتظار ارتقای پارامترهای مرتبط با ضرایب باربری نظیر مقاومت فشاری، کششی، خمشی، برشی و مقاومت در برابر خزش، سایش و فرسایش را داشت.
