خصوصیات بتن مسلح به الیاف کربنی(بخش2)

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/04/19

اوستون، مرکر و سیلوود نیز تاثیر افزایش محتوای حجمی الیاف بر روی مقاومت کششی نهایی و مدول الاستیسیته در کشش مستقیم را یاد آور شده اند. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی ترکیبات مسلح به الیاف کربنی پیوسته و هم تراز در شکل 5 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، اوستون، مرکر و سیلوود نشان داده اند که رابطه مشابهی میان مقدار حجمی الیاف و مقاومت کششی نهایی برای ترکیبات مسلح به الیاف با جهت گیری دوبعدی و تصادفی وجود دارد. همچنین شکل 6  نشان می دهد که الیاف دارای جهت گیری تصادفی در مقایسه با الیاف ردیف شده، نسبتاً تاثیری ندارند.

بریگس، بون و کلک اطلاعاتی راجع به سایر خصوصیات مهندسی CFRC ارائه کرده اند. تحقیق آنها نشان داده است که افزودن الیاف کربنی منجر به بهبود مقاومت ضربه ای، طاقت شکست و پایداری ابعادی
می گردد. هم مقاومت ضربه ای و هم طاقت شکست ترکیبات با افزایش مقدار الیاف، افزایش می یابند. جمع شدگی اندازه گیری شده ترکیبات حاوی تقریباً %6 حجمی از الیاف کربنی با مدول الاستیسیته بالا یک دهم جمع شدگی ماتریس سیمانی غیر مسلح گزارش شده است. به طور مشابه انبساط ترکیبات نگهداری شده در آب کمتر از انبساط ماتریس سیمانی غیر مسلح بود. همچنین به کاهش در کرنش خزشی ناشی از الیاف کربنی نیز متذکر شد.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف کربنی

شکل 5 منحنی تنش کششی - کرنش برای ترکیبات مسلح به الیاف پیوسته و هم تراز با درصدهای حجمی مختلف

بریگس، بوون و کلک، همچنین اثرات اضافه کردن الیاف کربنی را بر روی خستگی ناشی از بارهای استاتیکی وارده و خستگی ناشی از بارهای دینامیکی را بررسی کردند. نتایج آزمایش های بار دینامیکی نشان می دهد که ترکیبات CFRC ابتدا به دلیل خستگی، مقاومت را کاهش می دهد و سپس آن را هم سطح تراز حدی مقاومتی که بسیار بزرگتر از مقاومت ترک خوردگی ماتریس است، قرار می دهد. نتایج آزمایشات بار استاتیکی نشان می دهد که مقاومت نهایی به دلیل بارهای وارده کاهش می یابد حتی اگر این تنش، کمتر از مقاومت ترک خوردگی ماتریس باشد.

نیشیوکا و یاماکاوا و شیراکاوا، اثرات مقاومت کششی الیاف کربنی با مدول الاستیسیته پایین و با پایه قیری را بر روی مقاومت خمشی ترکیبات CFRC مطالعه کردند. جدول 1مقاومت کششی، مدول الاستیسیته و افزایش طول هر یک از انواع الیاف مورد مطالعه آنها را نشان می دهد. شکل 7 منحنی های تنش خمشی- تغییر شکل به دست آمده برای ترکیبات حاوی هر کدام از این الیاف را نشان می دهد. بر طبق نتایج نیشیوکا، مقاومت کششی الیاف باید بیشتر از ksi93 (Mpa641) باشد تا ماتریس سیمانی به طور موثر تقویت شود. الیاف بطول 0.4 این بوده  و بطور تصادفی در ماتریس سیمان توزیع شده بودند.

جدول1 خصوصیاتمکانیکیالیافکربنی

نوع الیاف مقاومت کششی، ksi مدول یانگ، ksi افزایش طول ، %
A
B
C
D
E
F
G
H
8/63
6/83
4/93
9/69
4/99
0/99
6/106
9/110
3860
4426
4237
4498
4455
4295
4469
4701
65/1
89/1
22/2
17/2
19/2
33/2
38/2
36/2

                                                                               معادل متریک : 1ksi=6.895Mpa 

اوستون، مرکر و سیلوود نیز تاثیر افزایش محتوای حجمی الیاف بر روی مقاومت کششی نهایی و مدول الاستیسیته در کشش مستقیم را یاد آور شده اند. نتایج آزمایشات انجام شده بر روی ترکیبات مسلح به الیاف کربنی پیوسته و هم تراز در شکل 5 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، اوستون، مرکر و سیلوود نشان داده اند که رابطه مشابهی میان مقدار حجمی الیاف و مقاومت کششی نهایی برای ترکیبات مسلح به الیاف با جهت گیری دوبعدی و تصادفی وجود دارد. همچنین شکل 6  نشان می دهد که الیاف دارای جهت گیری تصادفی در مقایسه با الیاف ردیف شده، نسبتاً تاثیری ندارند.

بریگس، بون و کلک اطلاعاتی راجع به سایر خصوصیات مهندسی CFRC ارائه کرده اند. تحقیق آنها نشان داده است که افزودن الیاف کربنی منجر به بهبود مقاومت ضربه ای، طاقت شکست و پایداری ابعادی
می گردد. هم مقاومت ضربه ای و هم طاقت شکست ترکیبات با افزایش مقدار الیاف، افزایش می یابند. جمع شدگی اندازه گیری شده ترکیبات حاوی تقریباً %6 حجمی از الیاف کربنی با مدول الاستیسیته بالا یک دهم جمع شدگی ماتریس سیمانی غیر مسلح گزارش شده است. به طور مشابه انبساط ترکیبات نگهداری شده در آب کمتر از انبساط ماتریس سیمانی غیر مسلح بود. همچنین به کاهش در کرنش خزشی ناشی از الیاف کربنی نیز متذکر شد.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف کربنی

شکل 6 منحنیهای تنش خمشی - تغییر شکل به دست آمده برای ترکیبات حاوی الیاف

کاربردها

به دلیل هزینه بالای الیاف کربنی، کاربرد آنها محدود شده است. راماچاندران، فلد من و بییودیون، کاربردهای پیشنهادی برای بتن مسلح به الیاف کربنی را گردآوری کردند که شامل قسمتهای موجدار در ساختمان کف ها، سازه های غشایی تک یا دو انحنایی، بدنه قایق ها و تخته های زیرپایی داربست می باشد. هان نات پیشنهاد کرد که استفاده از الیاف کربنی در ترکیب با سایر الیاف ممکن است هزینه کلی را کاهش دهد.

CFRC بطور موفقیت آمیزی در ساخت سیستمهای دسترسی سریع طبقه که در اتاق های کامپیوتر و اتاق های سیستم خودکار اداری به کار می رود، استفاده شده است. اکی هاما، سواناگا و بن نو استفاده از CFRC هایی با وزن سبک با میکروبالون هایی به عنوان سنگدانه، در سات مقبره الشهید مونومنت در عراق گزارش کردند. بنا بر گزارش های وارده، استفاده از دیوارهای حائل CFRC در ساخت ساختمان اداری 37 طبقه توکیو، ژاپن، منجر به صرفه جویی های اساسی در وقت و پول گردید.

تحقیق بیشتری لازم است تا معلوم گردد بتن های مسلح به الیاف کربنی مقرون به صرفه هستند. همچنین لازم است خصوصیات مقاومت این ترکیبات در برابر آتش ارزیابی شود. طرفداران بتن مسلح به الیاف کربنی مقرون به صرفه هستند. همچنین لازم است خصوصیات مقاومت این ترکیبات در برابر آتش ارزیابی شود. طرفداران بتن مسلح به الیاف کربنی پیشنهاد کردند که با استفاده از الیاف کربنی می توان به حداقل ابعاد لوله ها و صفحات دست یافت. با صرفه نظر از مسائل اقتصادی کاربردهای سازه ای CFRC، امیدوار کننده به نظر می رسد. بهینه سازی فرایند ساخت الیاف کربنی ممکن است هزینه ها را کاهش دهد.

سایر مقالات
تاثیر عمل آوری بر دوام سطح بتن
تاثیر عمل آوری بر دوام سطح بتن
ساخت بتن بادوام تر دلیل معمول برای مصرف میکروسیلیس یا یک ترکیب سه تایی از مواد سیمانی در عرشه ی پل ها یا سایر کف سازی هاست. این دوام از سطح بتن شروع می شود، زیرا عمل آوری بیشترین تاثیر را روی آن دارد. به دلیل w/cm پایین بتن های مصرفی در این نوع کاربردها ، به تامین آب بیشتری طی فرآیند عمل آوری نیاز است تا از هیدراته شدن کامل سطح بتن و کسب دوام لازم اطمینان حاصل شود. اگر چه عمل آوری بر مقاومت بتن نیز تاثیر می گذارد، اما اثر عمل آوری ناکافی بر مقاومت به اندازه اثر آن بر دوام درخور توجه نیست.
ادامه مطلب
ساختار شیمیایی و نحوه عملکرد افزودنی ها و فوق روان کننده های بتن
ساختار شیمیایی و نحوه عملکرد افزودنی ها و فوق روان کننده های بتن

اکثر مواد قوام آور بر پایه رشته مولکولی پلیمرهای سنگین هستند که میل ترکیبی زیادی با آب دارند . با برهم کنش گر.ه اصلی از مولکول ها با آب و سطح ریزدانه ها ، مواد قوام یک ساختمان سه بعدی را در فاز مایع مخلوط تشکیل می دهند که لزجت و / یا تنش تسلیم خمیر سیمان را افزایش میدهد . مقاومت این ساختار سه بعدی روی بتن اثر گذاشته که باعث افزایش تنش تسلیم می شود .

ادامه مطلب
بتن مسلح به الیاف شیشه ای اصلاح شده با پلیمر (P-GFRC)
بتن مسلح به الیاف شیشه ای اصلاح شده با پلیمر (P-GFRC)

در سال 1979 نوع دیگری از بتن های مسلح به الیاف شیشه ای معرفی شد. این محصول از الیاف E-glass مدفون شده در ماتریس سیمانی، ماسه و پلیمر تشکیل یافته بود. این سیستم GFRC توسط معادن ایالت داچ (DSM) توسعه پیدا کرد و توسط فورتون یکی از شعب سین رس که خود بخشی از گروه DSM بود، به بازار عرضه شد. علت افزودن پلیمر به سیستم ماتریس- الیاف شیشه ای آن بود که پایداری دراز مدت، بهبود بخشیده شود. ایده ای که در پشت استفاده از پلیمر برای دستیابی به پایداری مقاومت GFRC در دراز مدت وجود داشت در زیر شرح داده شده است.

ادامه مطلب
ترمیم و مقاوم سازی تیرها به روش FRP
ترمیم و مقاوم سازی تیرها به روش FRP
استفاده از FRP ها به علت وزن سبک و کاربرد آسان و همچنین مقاومت و سختی مناسب، بسیار مورد توجه و استفاده مهندسان قرار گرفته و پروژه‌های متعددی در دنیا و کشورمان انجام گرفته است. کاربرد FRP در تیرهای بتنی در جریان انتقال نیروهای ثقلی و جانبی دیافراگم به ستون نقش دارند، از این‌ رو جزئی از سیستم سازه می‌باشند.
ادامه مطلب