مقدمه 

تاكنون مشخص شده است كه انواع الیافها می توانند ظرفیت كرنش مقاومت دربرابر ضربه میزان جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت كششی بتن را افزایش دهند. بطور كلی برای كاربرد در سازه الیاف فولادی میتواند نقش مكملی برای میلگرد داشته باشد. الیاف فولادی با پخش تركها مقابله میكنند ومقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش داده و بتن در همه مدهای شكست روی خواص مكانیكی بتن تاثیر مثبت میگذارد.از اهم متغیرهایی كه بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر میگذراند میتوان به خواص ماتریس بتن بازدهی الیاف و مقدار الیاف اشاره كرد.تكنولوژی بتن پرمقاومت توسعه ای جدید در صنعت ساخت سازه های بتنی محسوب میشود.

در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده وهر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود بتن تردتر شده ودر نتیجه مقاومت كششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نمی یابد و نیز از تحمل كرنش پایینتر برخوردار است. بدین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن پرمقاومت كاملا مشهود است .جهت افزایش مقاومت كششی و جلوگیری 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 شكل الیاف ودرصد الیاف دارد.

بتن پرمقاومت شامل الیاف فولادی، تركیبی است از سیمان، مصالح سنگی، آب، فوق روان كننده، دوده سیلیس وهمچنین درصدی از الیاف فولادی كه بطور درهم و كاملا اتفاقی ودر جهات مختلف در مخلوط پراكنده شده است. وجود الیاف فولادی مشخصات مکانیکی بتن را نسبت به حالت بهبود می‌بخشد. بتن پرمقاومت یك ماده ترد وشكننده است در حالیكه افزودن الیاف فولادی به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغییرمد شكست آن می‌گردد. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت:

1. مقاومت د‍ر مقابل تورق وسایش

2. مقاومت در مقابل تنش های خستگی

3. مقاومت عالی در مقابل ضربه

4. قابلیت كششی وظرفیت زیاد تغییر شكل نسبی

5. قابلیت باربری بعد از ترك خوردگی

6. افزایش در میزان جذب انرژی

قابلیت انعطافی كه بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیكی باعث می شود كه بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا كه الیاف فولادی در جسم بتن در همه جهات پراكنده می شود در صورت تشكیل یك ترك در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترك جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود كردن عرض ترك وارد عمل شده و با تشكیل ریز تركهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند.

انواع الیاف و الیاف فولادی

انواع الیافی كه در بتن استفاده می شود و در اشكال و اندازه های مختلفی تولید می شود عبارتند از الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیكی و الیاف فولادی . پارامتر مناسب كه یك رشته از الیاف را تعریف می كند نسبت ظاهری می باشد  كه نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است. مقدار نسبت های ظاهری (l/d) معمولاٌ بین 30 تا 100 است . در این تحقیق الیاف فولادی با نسبت(l/d)   برابر 80 و 100 استفاده گردید.      

مكانیزم عملكرد الیاف در بتن

بطور كلی برای كاربرد در سازه الیاف فولادی می توانند نقش مكملی برای میلگرد داشته باشند.الیاف فولادی با پخش تركها مقابله می كنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش می دهند.

الیاف فولادی می توانند در همه مدهای شكست روی خواص مكانیكی بتن تاثیر بگذارند‌‌(1،2،3)

مكانیزم تقویت را می توان بصورت زیر توجیه كرد:

تنشها بوسیله برش محیطی ودر صورتیكه رویه الیاف آجدار باشد بوسیله مقاومت چسبندگی (درون سطحی) از ماتریس به الیاف منتقل می شود. بنابراین مادامی كه ماتریس بتن ترك نخورده است،تنش كششی بین الیاف و ماتریس تقسیم می شود. پس از ایجاد ترك، همه تنش به الیاف انتقال می یابد.

مهمترین متغیرهایی كه بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر می گذارند عبارتند از:خواص ماتریس بتن ، بازدهی الیاف ومقدار الیاف .بازدهی الیاف بوسیله مقاومت الیاف در برابر بیرون كشیده شدن از مخلوط كنترل می شود این مقاومت به چسبندگی بین الیاف و ماتریس بستگی دارد .برای الیاف با مقطع ثابت این مقاومت با افزایش طول ،افزایش می یابد .بنابراین هر قدر طول بیشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتریس بیشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بیرون كشیده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم می باشد .

معمولا الیاف با سطح مقطع گرد و قطر كوچك بیشتر از الیاف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. این امر به این خاطر است كه الیاف دسته اول سطح بیشتری در واحد حجم دارا می باشند بنابراین هر چه سطح تماس الیاف بیشتر باشد (و یا به عبارت دیگر قطر آنها كوچكتر باشد) بازده چسبندگی آنها بیشتر خواهد بود بنابراین روشن می شود كه نسبت طول به قطر الیاف باید به اندازه ای بزرگ باشد كه در هنگام شكست ماتریس ، الیاف به حداكثر مقاومت كشش خود نزدیك باشند، با این وجود در عمل این كار معمولا ممكن نیست .

بسیاری از محققین نشان داده اند (7) در صورتیكه از روشهای عادی اختلاط استفاده شود الیاف با نسبت طول به قطر بیشتر از100 باعث كم شدن كارآیی بتن به مقدار قابل ملاحظه ای می شوند و یا بطور نا همگون در بتن توزیع می گردند.

نوع مطلب : مهندسی عمران - عمران
نوشته شده در شنبه ۱۶ بهمن ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |