کاربرد الیاف فولادی در بتن

به‌کارگیری الیاف در بتن در آزمایشگاه تحقیقاتی بتن و مواد سازه‌ای دانشگاه بوعلی سینا برای اولین بار با تعریف پروژه کارشناسی ارشد در سال ۱۳۸۶در زمینه مقاومت ضربه بتن‌های الیافی آغاز گردید. الیاف مورد استفاده در پروژه مذکور متعلق به شرکت درامیکس فرانسه ، دارای طول ۶۰ میلی متر و ضخامت ۰٫۷۵ میلی متر بود. شکل الیاف در دو انتها دارای قلاب بود. نتایج به‌کارگیری این نوع الیاف در رفتار بتن‌های مختلف از افزایش مقاومت ضربه‌ای این نوع بتن‌ها حکایت داشت

یک‌شنبه ۲۹ بهمن ۱۳۹۶

44535067 ( 21 ) 98+


کاربرد الیاف فولادی در بتن

شنبه ۲ دی ۱۳۹۶ | 11:320 نظر54 بازدید

کاربرد الیاف فولادی در بتن

 

به‌کارگیری الیاف در بتن در آزمایشگاه تحقیقاتی بتن و مواد سازه‌ای دانشگاه بوعلی سینا برای اولین بار با تعریف پروژه کارشناسی ارشد در سال ۱۳۸۶در زمینه مقاومت ضربه بتن‌های الیافی آغاز گردید. الیاف مورد استفاده در پروژه مذکور متعلق به شرکت درامیکس فرانسه ، دارای طول ۶۰ میلی متر و ضخامت ۰٫۷۵ میلی متر بود. شکل الیاف در دو انتها دارای قلاب بود. نتایج به‌کارگیری این نوع الیاف در رفتار بتن‌های مختلف از افزایش مقاومت ضربه‌ای این نوع بتن‌ها حکایت داشت

با اعمال تحریم‌های اقتصادی بر کشور ایران و مشکلات واردات مواد و تجهیزات به کشور، تصمیم به استفاده از الیاف‌های ساخت داخل گرفتیم. در این راستا در نمایشگاه مواد مصالح روز بتن در تهران با مسئولین محترم شرکت صنایع مفتولی زنجان در خصوص تولید الیاف‌های فولادی مذاکره گردید و پس از آن، استفاده از الیاف‌های ساخت آن کارخانه در پروژه‌های تحقیقاتی جدید در برنامه قرار گرفت. الیاف ساخت کارخانه صنایع مفتولی زنجان دارای طول ۵۰ میلی متر و قطر ۰٫۸ میلی متر با دو انتهای قلاب شده در پروژه‌های کارشناسی ارشد مورد استفاده قرار گرفت.

 

تأثیر این نوع الیاف در خواص مکانیکی بتن از جمله مقاومت فشاری ، کششی و ضربه بررسی شد. در این راستا الیاف فلزی بین ۰٫۵ تا ۱در صد حجمی بتن مورد استفاده قرار گرفت. از آنجا که عمده تأثیر به‌کارگیری الیاف در بتن افزایش طاقت یا توان جذب انرژی بتن می‌باشد بنابراین مقاومت فشاری بتن‌ها نیز افزایشی در حدود ۱۰ درصد از خود نشان می‌دادند. لیکن مقاومت کششی بتن‌های حاوی الیاف تا ۱۰۰ در صد و مقاومت ضربه‌ای تا ۹۰۰ درصد افزایش نشان دادند.

 

به‌کارگیری دوده سیلیسی در بتن‌های حاوی الیاف در توزیع الیاف نقش مهمی را ایفا نمود و این موضوع یعنی روش توزیع مناسب الیاف در بتن، یکی از دستاوردهای مهم تحقیقاتی پروژه‌ها بود.

 

نمونه بتن گسیخته شده

 

به‌کارگیری همزمان الیاف فولادی و پلی‌پروپیلن در بتن‌های تحت بارهای ضربه‌ای، تأثیر مهمی در افزایش مقاومت‌های مکانیکی داشت.

 

از دیگر نکات برجسته به‌کارگیری الیاف فولادی در بتن، افزایش سطح زیر منحنی تنش- کرنش بود که این موضوع در میزان جذب انرژی بتن‌های الیافی حائز اهمیت بوده و می‌تواند در ساخت سازه‌ای بتنی تحت بارهای دینامیکی از جمله بارهای زلزله موثر باشد. شکل زیر تغییر در منحنی بار تغییر شکل را در نمو نه های الیافی و نمونه‌های ساده نشان می‌دهد.

 

نمودار بار- تغییر مکان برای بتن الیافی و ساده

 

نحوه شکست نمونه‌های الیافی تفاوت چشمگیری با نحوه شکست نمونه‌های بدون الیاف از خود نشان می‌دهد و عمده تفاوت آنها در توزیع ترک و متلاشی شدن بتن هامی باشد . شکل‌های ۴ و ۵ این تفاوت را نشان می‌دهند که نمونه الیافی در هنگام گسیختگی دارای ترک‌های شعاعی بوده و در هیچ حالت متلاشی نمی‌گردند، لیکن نمو نه بدون الیاف به علت تردی زیاد دارای ترک عمیق بوده و شکست آن با متلاشی شدن همراه است.

 

الیاف فولادی در بتن‌های تحت بارهای ضربه‌ای با سرعت زیاد نیز تأثیر مناسبی داشت و از گسیختگی بتن‌ها به شدت جلوگیری نمود. لذا بتن‌های با الیاف فولادی می‌تواند در سازه‌های تحت حملات موشکی رفتار مناسبی داشته باشد

. مقاومت ترک خوردگی

 

الیاف نه تنها بر روی مقاومت بتن خالص تأثیر بسیار مثبتی دارد بلکه بعنوان یک عامل باز دارنده ترک نیز عمل می کند . بدین معنی که با شروع ترک خوردگی ، الیاف نقش خود را در دوختن ترک و محدود کردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک خوردگی حتی با ادامه بارگذاری جلوگیری بعمل می آورد .

 

 

پوسیدگی و زنگ زدگی الیاف فولادی

 

مطالعات اخیر نشان می دهد که اثر خوردگی و پوسیدگی آب شور روی ملات سیمانی (سیمان پرتلند) مسلح به 2 درصد حجمی الیاف فولادی ناچیز بوده است ، بطوریکه بعد از 90 روز قرار گرفتن در داخل و خارج آب نمک اشباع شده ، هیچ تغییری در مقاومت خمشی بتن الیافی مشاهده نگردید .

 

مقاومت فشاری یک ملات الیاف دار که بطور مداوم و به مدت 10 سال در آب دریا غوطه ور بوده است از 582 کیلوگرم بر سانتی متر مربع به 7/495 کیلوگرم بر سانتی متر مربع کاهش یافت که این کاهش در حدود 15 درصد است ، این در حالیست که تحت همان شرایط ، مقاومت ملات 40 درصد کاهش یافته بود . مقاومت خمشی ملات الیاف دار نیز بعد از 10 سال 31 درصد تنزل کرده و به مقدار 3/105 کیلوگرم بر سانتی متر مربع رسیده بود.

 

الیاف فولادی ضریب هدایت حرارتی بتن را ۲۵ تا۵۰ درصدافزایش می دهند. همچنین این الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت می شود

 

بتن بدون الیاف بتن با الیاف

 

درصورتيكه با توزیع اتفاقی الياف در فواصل بسيار کوچکتر از فاصله بين آرماتورها،اندازه ترک ها کوچکتر شده و باعث کاهش نفوذپذیری و پایداری بتن در محیط های مهاجم می شود. در حالت كلى توزيع اتفاقی الياف در فواصل بسيار کوچکتر از فاصله بين آرماتورها باعث پخش و کوچکترشدن اندازه ترک ها شده و پس از ترک خوردن ، مقاومت كششى و خمشى به دليل خاصيت دوزندگی الياف بالا رفته و يكپارچگی بتن تا تغيير شكلهاى زياد حفظ می شود.

 

 

نکات اجرایی :

 

الیاف را ميتوان قبل ، بعد يا در حين ميكس به مخلوط بتن اضافه كرد ولی براى آسانى پخش بايد به صورت خشك وارد مخلوط شود. البته بايد توجه داشت در فرآيند ساخت بتن اليافی بايد از ايجاد پديده گلوله ای شدن(Balling) كه به دليل استفاده از مقادير زياد و نادرست الياف رخ مى دهد جلوگيری بعمل آيد زيرا در اين صورت پديده انسداد در بتن صورت گرفته و اثر الياف عملا از بين خواهد رفت.

 

به دليل اينكه مقدار الياف مورد استفاده در بتن برای جلوگیری از پدیده بسیار كم مى باشد(تقريبا 0.1%), مقاومت فشارى به اندازه زيادی افزايش پيدا نمى كند زيرا الياف نيروى مكانيكى ماكروسكوپى نبوده و تنهايك نيروى كمكى محلى به حساب آورده مى شوند. براى مقايسه هزينه ساخت بتن اليافي با با بتن مسلح به آرماتور مي بايد مزاياى بتن اليافي از جمله مقاومت ضربه اى بسيار بالاتر، جمع شدگي و عرض ترك كمتر، دوام بيشتر و كاهش هزينه هاي مربوط به تعمير ، حفظ و نگهداري، كنترل شكستهاي موضعي، ايجاد ترك و گسترش ترك، عمر مفيد بيشتر، كنترل نفوذپذيرى بيشتر و بويژه زمان اجراى بسيار كمتر را (در مقايسه با بتن مسلح به ميلگرد) در نظر داشت..


دیدگاه خود را بیان کنید

نظر سنجی

آمار سایت

بازدید روز

17

بازدید دیروز

186

بازدید ماه

5865

بازدید کل

525686

افراد آنلاین

9