بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن بر كارایی و خواص مکانیکی بتن خودتراكم سبک

بررسی تاثیر الیاف پلی پروپیلن بر كارایی و خواص مکانیکی بتن خودتراكم سبک

بتن سبک بتنی است که وزن مخصوص آن به طور محسوسی کمتر از وزن مخصوص بتنی است که با سنگدانه های طبیعی یاشکسته ساخته می شود بتن سبک در سه نوع بتن سبک غیرسازه ای،بتن سبک سازه ای و بتن سبک متوسط طبقه بندی می شود بتن سبک اغلب به عنوان جایگزین مناسب و مکمل بتن معمولی در جهت سبک سازی سازه به کار می رود. استفاده از سبکدانه ها در ساخت بتن امکان کسب مقاومت سازه ای و همچنین مقاومت های بالا در کنار کاهش قابل ملاحظه در وزن مخصوص بتن را فراهم میکند. این مزیت در بتن های سبک سازه ای، موجب کاهش بار مرده ی ساختمان ها و به تبع آن کاهش در ابعاد مقاطع سازه ای میشود.. بتن های ساخته شده با استفاده از مصالح سبکدانه علی رغم مزایای مذکور به دلیل ساختار متخلخل سنگدانه ها ، دارای مقاومت کمتری از بتن های معمولی می باشند . محققین جهت بهبود عملکرد بتن سبکدانه ، استفاده از الیاف پلیمری و فولادی را مورد مطالعه قرار داده و به کار بسته اند. از طرفی استفاده از الیاف در بتن های خودتراکم به طور قابل ملاحظه ای از کارایی بتن ها می کاهد.خواص ظاهری و میزان مصرف الیاف پارامترهایی هستند که علاوه بر خواص بتن تازه ، خصوصیات بتن سخت شده را نیز تحت تاثیر قرار می دهند نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت طول به قطر به ازای هر یک از مقادیر الیاف از کارایی بتن تازه کاسته شده است. اضافه کردن الیاف سبب افزایش مقاومت کششی و خمشی نسبت به طرح شاهد شده و بیشترین افزایش در طرح حاوی 0.2 درصد الیاف با نسبت طول به قطر 600 مشاهده شد.

بتن سبکدانه ی سازه ای از مصالح پرکاربرد در ساخت و ساز مدرن است که می توان کاربردهای زیاد و متنوعی از جمله در ساخت ساختمان های چندین طبقه، کف ها، دیوارهای جدا کننده، سقف های پوسته ای، پلها، اعضای پیش تنیده یا انواع قطعات پیش ساخته و .... را در این خصوص نام برد. بتن های سبک سازه ای با کاربرد سنگدانه های ریز و درشت سبک ساخته می شوند، اما برای مقاومت های بیشتر معمول است که قسمتی یا همه سنگدانه های ریز سبک با ماسه با وزن معمول جایگزین شود. . بتن سبک اغلب به عنوان جایگزینی مناسب و مکمل برای بتن معمولی و به منظور کاهش وزن سازه به کار می رود، هر چند مقاومت فشاری نهایی آن در مقایسه با بتن های معمولی مقدار کمتری است. .یکی از راه حل های متداول جهت مقاوم سازی ساختمان های بتن مسلح قدیمی، قراردادن غلاف هایی در دورتادور اعضای سازه ای است که با استفاده از بتن، اعضای فولادی و ورقه های FRP ساخته می شود. این گونه فعالیت های ساختمانی اغلب در شرایط مرزی بسیار محدود انجام می شود. افزایش قابل ملاحظه ی بار وارده در این موارد به ندرت مجاز است، در نتیجه استفاده از بتن سبک دانه ترجیح داده می شود. همچنین یکی دیگر از معیار های تعیین کننده برای انتخاب مواد برای مقاوم سازی، خواص آن در حالت تازه می باشد. در پروژه های مقاوم سازی به دلیل محدودیت های موجود در دسترسی به سازه ی ساختمان ها، بتن را نمیتوان با روش های سنتی همچون باکت گذاری انتقال داد، بلکه بتن به محل پمپ می شودکه بدین منظور مخلوطی با کاراییزیاد برای سهولت در ریختن و تراکم مناسب مورد نیاز است برای تامین این الزامات بتن خود تراکم سبک قابل استفاده است  . بتن خودتراکم نوع جدیدی از بتن های با عملکرد بالا است که می تواند بدون جداشدگی و انسداد، تحت اوزن خود و بدون نیاز به لرزاندن خارجی به محل مورد نظر جریان یابد و قالب را پر کند. پایداری بتن تازه به وسیله ی مقاومت در برابر آب انداختگی، ته نشینی و جداشدگی توصیف می شود و به چسبندگی و گرانروی مخلوط وابسته است.

تاثیر چگالی سبک دانه ها بر خواص بتن

خواص فیزیکی و مکانیکی بتن سبک دانه به شدت به سنگدانه های مورد استفاده به ویژه به چگالی آن ها وابسته است. عموما چگالی بیشتر سنگدانه ها مقاومت مواد را بهبود می بخشد اگر چه موجب افزایش وزن آن ها می شود. به هرصورت آشکارترین محدودیت در استفاده سازه ای این مواد شکنندگی آن هاست که بسیار تاثیر گذار است. . مقاومت فشاری بالاتر،شکنندگی بیشتری را به همراه دارد. ضعف و شکنندگی سنگدانه های سبک نقایصی را در خواص مکانیکی بتن سبکدانه ی سخت شده همچون کاهش در مقاومت خمشی و کششی به وجود می آورد. . بنابراین بهبود در شکنندگی نکته ای کلیدی در گسترش کاربردهای بتن سبک است. استفاده از الیاف در بتن می تواند راه حل مناسبی جهت بهبود شکلپذیری باشد.

تاثیر اندازه ی الیاف

در بتن های الیافی ، هزاران الیاف کوتاه بطور تصادفی در بتن در طول اختلاط پراکنده و توزیع می شوند و خواص بتن را در همه ی راستاها بهبود می بخشند. افزایش استفاده از بتن الیافی در سازه های ساختمانی به این دلیل است که تقویت بتن با الیاف، چقرمگی، مقاومت خمشی، مقاومت کششی، مقاومت ضربه ای، مواد شکست بتن و عمر مفید ساختمان را بهبود می بخشد  . خواص اصلی موثر بر چقرمگی و حداکثر مقاومت در بتن های الیافی به نوع الیاف مورد استفاده، حجم مصرفی الیاف، نسبت طول به قطر الیاف و جهت الیاف در ماتریس بتن وابسته است  . مطالعات پیرامون استفاده از الیاف پلی پروپیلن در بتن سبک دانه ی معمولی و خودتراکم نشان داده است که این الیاف تاثیر قابل توجهی بر مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته ی بتن سبک نداشته اما مقاومت کششی و مدول گسیختگی بتن را بهبود می بخشد. . همچنین کاهش شدید در کارایی بتن تازه خودتراکم در اثر افزودن این الیاف در بتن ساخته شده با سنگدانه های طبیعی و سبک گزارش شده است. افزایش در ضریب الیاف، افزایش در زمان تخلیه و کاهش در جریان اسلامپ و درصد پرکنندگی جعبه را موجب شد