تحقیق رایگان درباره الياف، فولادي، افزايش، ميشود.

دانلود پایان نامه ارشد

ساختمانها)
پودر ميکا
به عنوان ماده جايگزيني بخشي از آزبست در ورقههاي سيماني و لولههاي بتني و مواد تعميراتي
الياف گياهي
مواد ارزان قيمت جهت پوشش سقف و پانلهاي نما

2-13-5- ضرورت استفاده از الياف
هدف از مسلح نمودن بتن با الياف، افزايش مقاومت کششي، جلوگيري از توسعه ترکها و افزايش سختي به وسيله انتقال تنش در عرض يک مقطع ميباشد [40]. به اين ترتيب، در مقايسه با بتن بدون الياف، امکان تغيير شکلهاي بزرگتري فراهم ميشود. اگر بتن از جمع شدن بازداشته شود، تنشهاي کششي ايجاد شده در آن باعث ترک خوردگي مقطع ميشوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سيمان بالاتر از 45%، جمعشدگي ناشي از خشک شدن به عنوان مهمترين دليل ايجاد ترک در سنين اوليه توصيف شده است. در بتن خود متراکم در سنين اوليه به دليل چسبندگي بالاي مواد ريز موجود، جمعشدگي و خزش بيشتري نسبت به بتن استاندارد مشاهده ميشود ولي در مرحله سخت شدن، تأخيري در شروع جمعشدگي بتن خودمتراکم به وجود ميآيد که به دليل پايين بودن سرعت تبخير از سطح خارجي اعضاء بتني ميباشد. جمعشدگي ناشي از خشک شدن از همان ابتدا يعني زمانهاي اوليه بتنريزي و حتي قبل از افزايش ظرفيت مکانيکي بتن آغاز ميشود که بستگي به : خواص بتن (طرح اختلاط، طريقهي بتن ريزي و روش هاي عمل آوري) شکل و چگونگي اعضاء بتني و شرايط محيطي (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. چون جمعشدگي به دليل کمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحميل مي شود، کرنش در اين قسمت از اعضاء ايجادشده و ترک هائي با منشاء Drying Shrinkage از نواحي سطحي که در تماس با محيط هستند آغاز ميشود. در نتيجه اعضاء با سطح خارجي بالا (مانند دال ها و پانل هاي پيش ساخته) در تماس با هوا، ترک ميخورند و اين امر با عبور هوا از روي نمونههاي تازه تشديد مييابد ولي از نتايج آزمايشها مشاهده ميشود که با استفاده از مقادير مناسب الياف، جمعشدگي و به تبع آن ترکها به ميزان قابل توجهي کاهش مييابند. با حضور الياف تعداد بيشتري ترک ايجاد شده و اين امر باعث انتقال تنشهاي کششي از ميان ترکها و کاهش تمرکز تنش ميشود [41].
اگر طول الياف کوچکتر از طول بحراني باشد (LLC)، آنگاه خود الياف در کشش گسيخته خواهد شد [40].
هرچه مقاومت پيوستگي بيشتر باشد، ماکزيمم تنش قابل تحمل توسط الياف بيشتر خواهد شد. آجدار و زبر کردن سطح الياف، بزرگ کردن يا خم کردن انتهاي آنها، همچنين چيندار نمودن الياف، موجب افزايش مقاومت پيوستگي ميشود.
همچنين روشن است که موقعيت و جهت الياف نسبت به صفحه ترک در بتن، ظرفيت تقويتکنندگي الياف را تحت تأثير قرار ميدهد و بهترين بهره زماني حاصل ميشود که الياف با امتداد تنش کششي اعمال شده، موازي باشد. بتن معمولي يک ماده نسبتاً ترد و شکننده است، در حاليکه بتن اليافي چون داراي مقاومت بيشتر و خاصيت جلوگيري از ترك خوردگي را داراست، لذا نسبت به بتن معمولي برتريت دارد.
مزاياي بتن اليافي در مقايسه با بتن معمولي را ميتوان بطور خلاصه به شرح ذيل بيان داشت:
– مقاومت در مقابل تورق، سايش و هوازدگي سطح
– مقاومت زياد در مقابل تنشهاي خستگي
– مقاومت بسيار عالي در مقابل ضربه و انفجار
– قابليت کشش عالي (ظرفيت زياد تغيير شکل نسبي)
– قابليت باربري زياد بعد از ترك خوردگي
– مقاومت کششي، خمشي و برشي زياد
– قابليت انعطافي
2-13-6- انواع الياف از لحاظ شکل و اندازه قطري آنها
الياف از لحاظ شکل، به شکلهاي صاف، موجدار، خمشده (قلابدار)، مقطع گرد و استخواني توليد ميشوند. در شکلهاي2-16 و 2-17 و جدول 2-11 انواع الياف از لحاظ شکل ظاهري و قطر الياف مشاهده ميگردد.

شکل 2-17- انواع الياف از لحاظ شکل فيزيکي [40]

شکل 2–18- الياف فولادي دوپا [40]

جدول 2–11- محدوده قطر انواع الياف [40]
الياف
محدوده قطر الياف (μ)
الياف فلزي صاف
150-410
الياف فلزي با مقطع گرد
200-1000
الياف فلري شيشهاي
55-150
الياف فلزي پيوند داده شده بهم
13-1300
الياف پلاستيکي (نايلون، پليپروپيلن، پلي استر، پلي اتين، راين)
10-1000

همانگونه که ذکر شد، شکل ظاهري الياف، به منظور ايجاد تکيهگاه مکانيکي درون بتن و عملکرد بهينه الياف در بتن، بسيار حائز اهميت ميباشد و با انتخاب بهترين شکل ممکن الياف، ميتوان نتيجه بهتري از افزودن الياف به بتن حاصل نمود.
2-14- بتن مسلح به الياف فولادي
بتن اليافي (الياف فولادي) ترکيبي است که شامل يک کالبد بتني مرکب از سيمان، مصالح سنگي و آب و همچنين درصدي از الياف فولادي کوتاه که بطور درهم و کاملاً اتفاقي و در جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده که وجود الياف فولادي مشخصات بتن را نسبت به حالت خالص بهبود ميبخشد. از جمله آنها الياف فولادي، پليمري، شيشه اي و … ميباشد که در اين تحقيق به الياف فولادي پرداخته شده است.
الياف فولادي در مخلوط شکننده، تمرکز تنش را در محل ترکهاي بوجود آمده کاهش ميدهد. الياف فولادي، سبب بهبود مقاومت سازه در برابر نيروي زلزله ميشود، اما تاکنون هيچ جزئيات مرتبط براي استفاده از بتنهاي مسلح با الياف فولادي براي کاربرد سازهاي در کدها و آييننامههاي طراحي نيامده است. تحقيقات گوناگوني نشان داده است که بيشترين پتانسيل بتن مسلح به الياف فولادي، در کاربردهاي سازهاي و زلزلهاي و روبرويي با نيروهاي ديناميکي ميباشد.
2-14-1- مزايا و خواص بتن اليافي مسلح به الياف فولادي
بتن معمولي يک ماده نسبتاً ترد و شکننده است، در حاليکه بتن اليافي چون داراي مقاومت زيادتر و خاصيت جلوگيري از ترك خوردگي را داراست، لذا نسبت به بتن معمولي برتريت دارد [41].
مزاياي بتن اليافي در مقايسه با بتن معمولي را ميتوان بطور خلاصه به شرح ذيل بيان داشت.
– مقاومت در مقابل تورق، سايش و هوازدگي سطح
– مقاومت زياد در مقابل تنشهاي خستگي
– مقاومت بسيار عالي در مقابل ضربه
– قابليت کشش عالي (ظرفيت زياد تغيير شکل نسبي)
– قابليت باربري زياد بعد از ترك خوردگي
– مقاومت کششي، خمشي و برشي زياد
– قابليت انعطافي
از خواص بتن مسلح به الياف فولادي در مقايسه با بتن معمولي، ميتوان موارد زير را نام برد:
– مقاومت خمشي: الياف فولادي مقاومت خمشي نخستين ترک بتن اليافي را تا چندين برابر مقاومت نخستين ترک بتن معمولي افزايش ميدهد.
– مقاومت برشي: اين مزيت باعث حذف خاموت به عنوان آرماتور برشي ميشود.
– مقاومت ترک خوردگي: با شروع ترکخوردگي، الياف نقش خود را در دوختن ترک و محدود کردن اندازه ترک بازي کرده و از ادامه ترکخوردگي، حتي با ادامه بارگذاري نيز، جلوگيري به عمل ميآورد. اين ويژگي سبب ميشود که هنگام اعمال بار در وسط دهانه، ترک وسط تير، از نصف ارتفاع تير به بالا ادامه پيدا نکرده و با باز شدن ترک، الياف اين فاصله را به دو طرفين محل گسيختگي ارتباط دهد و از فروريختن تير جلوگيري کند.
– قابليت هدايت حرارتي: الياف فولادي ضريب هدايت حرارتي بتن را 25% تا 50% افزايش ميدهد و باعث افزايش مقاومت بتن در تغييرات ناگهاني و زياد درجه حرارت ميشود.
– افزايش مقاومتهاي مکانيکي بتن: به طور کلي الياف فولادي خواص مکانيکي بتن را تحت شعاع قرار ميدهد و سبب افزايش اين مقاومتها ميشود. در زير گزيدهاي از اثر الياف بر 3 مقاومت فشاري، کششي و خمشي آورده شده است [40].

– مقاومت فشاري:
افزايش مقاومت فشاري بتن بر اثر استفاده از الياف فولادي بندرت از25% بيشتر ميگردد. درصد استفاده از الياف فولادي قلابدار در بتن معمولاً 75/0% حجمي است و در اين درصد استفاده، تأثير الياف فولادي بر مقاومت فشاري بسيار كم است و ميتوان از آن صرفنظر كرد. اثر مهم استفاده از الياف فولادي افزايش شكلپذيري بتن است. با افزايش نسبت ظاهري الياف تأثير الياف روي شكلپذيري بيشتر ميگردد. كاربرد الياف قلابدار، جذب انرژي و شكل پذيري را افزايش مي دهد. با توجه به تردي بيشتر بتنهاي با مقاومت بالا، براي اين بتنها و بتنهاي حاوي خاكستربادي و ميكروسيلس درصد بالاتري از الياف جهت ايجاد شكلپذيري مورد نظر لازم ميباشد. طبق مرجع [40] استفاده از الياف موجب افزايش كرنش متناظر يا تنش حداكثر ميشود. همچنين شيب منحني بار- تغيير شكل ، بعد از رسيدن به حداكثر بار به شدت كاهش مييابد و قابليت تحمل بار بعد از بار حداكثر، افزايش مييابد.
– مقاومت کششي:
مقاومت كششي توسط كشش مستقيم قطعات و يا روش غيرمستقيم (شكافت نمونه) انجام ميپذيرد. در درصدهاي استفاده معمولي كه كمتر از 2% ميباشد، الياف تأثيري روي مقاومت كششي حداكثر بتن ندارد. بر اثر استفاده از ميكروسيلس، چسبندگي الياف به ميكروسيلس زياد شده و تخريب نمونه از حالت بيرون كشيدگي الياف به سمت گسيختگي الياف ميل كرده و در نتيجه افزايش مقاومت كششي حاصل ميگردد.
– مقاومت خمشي:
رفتار بتني حاوي الياف در خمش، معيار عمده ارزيابي عملكرد اين بتنها ميباشد. زيرا براي بيشتر كاربردهاي عملي، تركيب تحت خمش قرار ميگيرد. استفاده از الياف تأثير بسيار قابل توجهي در افزايش طاقت خمشي بتن دارد. براي بررسي رفتار بتن اليافي در خمش از روش آزمايش ASTM C 293 [42] كه طي آن منشورهايي به ابعاد mm 100mm × 100mm × 350 تحت بار يک و دو نقطهاي قرار ميگيرند، استفاده ميشود. علاوه بر تنش حداكثر بدست آمده ، رفتار نمونه بعد از ترك و ارزيابي شكل پذيري آن مد نظر است. در حالت كلي ميتوان گفت كه افزايش در مقاومت حداكثر خمشي به علت استفاده از الياف، بيشتر از افزايش در مقاومتهاي فشاري و كششي است.

2-14-2- نحوه ساخت الياف فولادي
الياف فولادي داراي شکل و قطرهاي متفاوتي بوده و نحوه ساخت آنها نيز متفاوت ميباشد. الياف فولادي که در حال حاضر در بازارهاي جهاني موجود ميباشند، عمدتاً بر اساس چهار روش زير توليد ميشود:
– کشيدن و بريدن سيمهاي فولادي – الياف سيمي
– نورد و برش ورقهاي فولادي – الياف برشي يا نواري
– با استفاده از مواد مذاب – الياف ريخته گري
– تراشيدن سطح ورقهاي فولادي با استفاده از دستگاه صفحه تراش – الياف ماشيني
2-14-3- کاربردهاي بتن مسلح به الياف فولادي
موارديکه ميتوان بتن اليافي را به تنهايي بکار گرفت ، عبارتند از:
– روسازي بتني بزرگراه ها، جاده ها و فرودگاه ها
– لولههاي بتني
– گاراژهاي پيش ساخته
– فونداسيونها
– ديواره و کف کانالها
– قطعات پيش ساخته
– دريچه هاي بازديد و ديوارة آنها
– در ساختمان تونلها يا معابر معادن بصورت بتن پاشي
– تثبيت شيب ها و همچنين تثبيت تراشه هاي سنگي و ريزشي با بتن پرتابي
– آسفالت اليافي
– کف سالنهاي صنعتي
به منظور بهبود در معيارهاي تکنولوژيکي بتن، الياف را ميتوان با بتن آرمه معمولي و يا بتن پيش تنيده نيز بکار گرفت.
اين مواد عبارتند از:
– فونداسيون موتورها و ماشين آلات صنعتي بزرگ (توربينها، پرسهاي بزرگ، ژنراتورهاي ديزلي و ..)
– ديوارهاي حفاظتي، پناهگاه ها و آشيانه هواپيماها
– ساختمان راکتورهاي اتمي
– قطعات مربوط به تونل سازي و حفاري معادن
– تيرهاي پيش تنبيده بتني
– شمع هاي ضربه گير
– قطعات نسوز با الياف فولادي اعلاء
و به طور کلي، هدف از کاربرد الياف فولادي در بتن، تسطيح اضافي، جهت افزايش مقاومت بتن مسلح يا بتن پيش تنبيده به منظور کاهش ترك خوردگي و افزايش قدرت جذب انرژي تحت اثر:
– بارهاي ضربه اي
– موج هاي انفجاري
– وضعيتهاي پيچيدة تنش ميباشد.
2-14-4- تاريخچه الياف فولادي و تحقيقات انجام شده در اين زمينه
در زمانهاي گذشته، از الياف جهت تقويت ملاتهاي ترد و شکننده استفاده ميشد. از موي گوساله، بز و يا موي دم اسب نيز براي تقويت مقاومت کششي، خمشي و ترك خوردگي ملاتهاي گچي و ساروج در قرون گذشته بطور وسيع استفاده ميشده است و در حال حاضر از رشته هاي پنبه کوهي (آزبست) براي تقويت سيمان پرتلند استفاده ميشود. کاربرد گسترده بتن با الياف فولادي از اواسط سال 1960 براي روسازي جادهها، کف سالنهاي صنعتي، جدارة کورهها و … انجام گرفته است [41]. امروزه نيز بسياري از محققان به بررسي تأثير اين نوع از الياف، بر وجوه مختلف بتن پرداختهاند که در ادامه به برخي از آنها، اشاره ميشود.
طي تحقيقي که علي قدسي و

پایان نامه
Previous Entries تحقیق رایگان درباره اسم مستعار Next Entries تحقیق رایگان درباره آزمايش، اسلامپ، جريان، ميباشد.