توضیحات
عنوان تحقیق: بتن مسلح شده با الیاف آرامید در مهندسی عمران
- مقدمه
- الیاف آرامید
- ویژگیهای کششی
- خزش
- گسیختگی ناشی از تنش
- خستگی کشش-کشش
- تاثیرات حرارتی
- کاربردهای الیاف آرامید
- میلگردهای الیافی
- پوشش الیافی
- مراجع
مقدمه:
بتن الیافی نوعی بتن است که در ساخت آن از الیاف استفاده می کنند و سیمان، آب، سنگدانه و مواد افزودنی را همراه با الیاف مخلوط می کنند ، الیاف باعث افزایش پیوستگی، مقاومت کششی، کاهش ترک های بتن و افزایش نرمی بتن می گردد. جنس الیاف و اندازه آنها به نوع مصرف بتن و مقاومت کششی مد نظر بستگی دارد. الیاف می تواند الیاف شیشه یا الیاف فلزی و یا الیاف پلیمری باشد و اندازه آنها معمولاً 3 الی 20 میلیمتر است.
بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوقالعاده افزایش می یابد . این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی شود.
شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفتة این تکنولوژی میباشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شدهاند.
امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلیپروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و بهکارگیری آنها درکشورهای پیشرفتة دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکلپذیری بالا، مقاومت فوقالعاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف سالنهای صنعتی، می توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاومبهضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بنای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنادار همچون تونل ها می باشد. بهکارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است. اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی بهصرفه تر و مناسبتر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد. تاکنون مشخص شده است که انواع الیاف ها می توانند ظرفیت کرنش مقاومت دربرابر ضربه میزان جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن را افزایش دهند. بطور کلی برای کاربرد در سازه الیاف فولادی می تواند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشد. الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله می کنند ومقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی و تنشهای حرارتی افزایش داده و بتن در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر مثبت می گذارد. جهت افزایش مقاومت کششی و جلوگیری از گسترش ترک و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده می شود. مقدار افزایش با تغییر این مقاومت ها بستگی به مقاومت بتن بدون الیاف شکل الیاف ودرصد الیاف دارد.
مزایا و نقش مهم الیاف در بتن الیافی باعث شده که مورد علاقه اکثر مهندسین و طراحان قرار بگیرد.امکان بکارگیری در اکثر مناطق جغرافیایی، استفاده از متریال طبیعی و ارزان ، دارای هزینه کم در مقایسه با حجم زیاد عملیات و شکل پذیری آن با توجه به اشکال هندسی طرح وكارايي مناسب و مقاومت بسيار بالا و مقاوم در برابر نيروهاي فشاري وکششی وقابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن از ویژگی های بارز این نوع بتن می باشد.
در مورد مزایای بتن الیافی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- كاهش ضخامت دال بتنی با حفظ استحكام آن
2- استحكام دال بتنی در گوشه ها و زوایای قائم دال بتنی
3- كنترل تركهای مویی در محدوده ی انقباض پلاستیك بتن
4- بهتر شدن خصوصیات فیزیكی ، شیمیایی و مكانیكی بتن
5- كاهش تركهای انقباضی در زمان اولیه بتن ریزی
6- جلوگیری از خرد شدن بتن در اثر مواجهه با ضربه و بارهای دینامیكی
7- افزایش مقاومت فشاری بتن تا 1000 كیلوگرم بر سانتی مترمربع در آزمایش تك محوری
8- مقاومت در مقابل تورق وسایش
9- مقاومت در مقابل تنش های خستگی
10- مقاومت عالی در مقابل ضربه
11- قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی
12- قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
13- افزایش در میزان جذب انرژی
قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف در جسم بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند.
وجود الیاف در بتن ضمن افزایش مقاومت فشاری و كششی یكی از عوامل بسیار مهم در دوام بتن می باشد. خطاهای حین ساخت بتن در اختلاط مصالح سنگی، میزان سیمان و نسبت آب به سیمان، اهمیت وجود الیاف را بجهت كاهش تركهای مویی و اهمیت بهره مندی از آن آشكار می سازد. پخش الیاف در حجم بتن بصورت نامنظم امكان مهار نیروهای داخلی را از جهات مختلف مهیا می سازد. ایجاد تنشهای برشی در گوشه و زوایای قائم بطور مثال نزدیكی درزها باعث ایجاد تركهای عمیق در دال بتنی میگردد كه با استفاده از الیاف می توان به نحو چشمگیری از ایجاد این تركها اجتناب نمود.
عموماً درصد حجم الیاف به بتن 3 ~ 1 درصد است ، اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی می باشد ، ازاین بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها وستون ها بهره گرفت ودر این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می باشد . لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن وعدم توجه به آن گردد.
نظر به اینکه برخي از آئين نامه هاي جديد استفاده از الياف فولادي يا كربني به جای میلگرد در بتن و شاتکریت را مجاز دانسته اند اما فعلاً آئين نامه بتن ايران يا مبحث نهم مقررات ملي ايران چنين جوازي را صادر نكرده اند . اگرچه در كشور ما تحقيقات تئوري و فعاليت هاي تجربي نسبتاً مناسبي در زمينة گسترش و كاربرد تكنولوژي هاي بتن اليافي صورت گرفته است، اما حقيقت آن است كه گسترش اين فناوري بيش از همه وابسته به اعلام نياز از سوي صنعت و مقرون بهصرفهنمودن كاربري آن از سوي محققان كشور مي باشد.
بر اساس مطالب ياد شده بتن اليافي با مزاياي ويژه خود مي تواند کاربردهاي وسیعی داشته باشد ، لیکن جهت به کار گيري آن در ايران لازم است که دو نكته اساسي در نظر باشد.
مورد اول:
لازم است که حداقل مقاومت براى بتن در کليه سازه هاي بتني اعمال شود , که اين خود در کيفيت بتن، بدون واردکردن هيچگونه الیافی نفش موثر دارد . بدین معنی که باید اول کیفیت بتن بدون الیاف را ارتقا دهیم.
مورد دوم:
نظر به اينكه بايد از پديده گلوله شدن در بتن اليافي جلوگيري به عمل آيد ، لذا لازم است نحوه صحيح مخلوط کردن الياف با بتن و همچنين استفاده از روان سازها جهت افزایش کارایی فراهم گردد.
اگر بتن از جمع شدن باز داشته شود ، تنشهای کششی ايجاد شده در آن باعث ترک خوردگی مقطع می شوند . در بتن استاندارد با نسبت آب به سیمان بالاتر از 45 درصد جمع شدگی ناشی از خشک شدن به عنوان مهمترین دلیل ایجاد ترک در سنین اولیه توصیف شده است . دربتن خودتراکم در سنین اولیه به دلیل چسبندگی بالاى مواد ريز موجود ، جمع شدگی و خزش بيشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده می شود ولی در مرحله سخت شدن تاخيرى در شروع جمع شدگی بتن خود تراکم به وجود می آید که به دلیل پایین بودن سرعت تبخير از سطح خارجی اعضاء بتنى می باشد. جمع شدگى ناشی از خشک شدن از همان ابتدا یعنی زمان هاى اوليه بتن ريزى و حتی قبل از افزايش ظرفيت مکانيکى بتن آغاز می شود که بستگی به خواص بتن (طرح اختلاط، طريقه ى بتن ريزى و روش های عمل آوری ) شکل وچگونگی اعضاء بتنی وشرایط محیطی (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. .چون جمع شدگی به دلیل کمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحمیل می شود ، کرنش در این قسمت از اعضاء ایجاد شده وترک هائی با منشاء خشک کردن انقباض از نواحى سطحی که در تماس با محيط هستند آغاز مى شود، در نتيجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال ها و پانل هاى پيش ساخته) در تماس با یک محیط مهاجم بیشترین آسیب را در اثر به وجود آمدن ترک ها می بینند واین امر با عبور هوا از روی نمونه ها ی تازه تشدید می یابد اما از نتايج آزمايش ها مشاهده مي شود كه با استفاده از مقادير مناسب الياف جمع شدگى و به تبع آن ترک ها به ميزان قابل توجهی كاهش مى يابند. براى كنترل ترك هاى بتن تحت اثر جمع شدگی دو روش متفاوت پيشنهاد می شود:
1-اندازه گيرى كاهش جمع شدگى با توجه به حدود آب از دست رفته از سطح در معرض هوا(بدون پوشش)اعضاء
2-توسط اتصال اجزا بتن كه مي تواند رشد ترك ها را كنترل کرده و از انتشار خرابى در اعضا در سنين اوليه جلوگيری کند.
اولين روش بررسى نحوه ى عمل آورى بتن و آب نگهدارى و يا افزودني هاى تقليل دهنده ى جمع شدگى بوده كه هدف اين روش كاهش تنش كششي روی بتن است. دومين روش استفاده از افزودنی ها و اليافى هستند كه با بتن تازه تركيب مى شوند و ظرفيت مكانيكى مخلوط را در سنين كم تعيين كرده در نتيجه از رشد و انتشار ترك ها جلو گيرى مى كنند به اين معنا كه با حضور الیاف تعداد بيشتری ترک ايجاد شده و اين امر باعث انتقال تنشهای کششی از ميان ترکها و کاهش تمرکز تنش می شود. حركت ترك ها در هر دو نوع بتن استاندارد و خود تراكم جهت مشخصى نداشته و عمود بر هم از طرفى به طرف ديگر عبور مي كنند.
اجرای بتن الیافی دارای حالات مختلفی است. 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.
امزوزه کار برد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش تونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده اس..
در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.