بتن مسلح به الیاف آرامید

آرامید (آروماتیک پلی آمید) یک مصالح پلیمتر مصنوعی با مدول بالا است که اولین بار در سال 1965 کشف شد. بعد از سال ها تحقیقات آزمایشی نهایاً روشی برای تولید این مواد به شکل الیاف پیدا شد. تولید الیاف آرامید برای کاربردهای تجاری از اوایل دهه 1970 آغاز شد و تلاش ها برای مخلوط کردن این الیاف در بتن به عنوان نوعی تقویت کننده در اواخر دهه 1970 آغاز گردید. والتون و ماجودار نتیجه گرفتند که به دلیل جذابیت خصوصیات مکانیکی ملات سیمانی مسلح به الیاف آرامید می توان مطالعات بعدی را توجیه نمود.
الیاف آرامید
الیاف آرامید مقاومت کششی بالا و مدول کششی بالایی دارند. الیاف ارامید 5/2 برابر مقاوم تر از الیاف
 E-glass و 5 برابر مقاوم تر از الیاف فولادی هستند. الیاف آرامید تحت دو نام تجاری مختلف Kevlar و Technora به فروش می رسند. الیاف (Kevlar 29, Kevlar 49) Kevlar توسط Dupont و الیاف (Hm0) Technora توسط Teijin تولید می شوند. مقایسه ای از خصوصیات مکانیکی انتخابی برای این الیاف در جدول 1 آمده است.

علاوه بر ویژگی های مقاومتی بسیار خوب، این الیاف نگهداشت مقاومتی بسیار خوبی تا دمای F˚392 (C˚200)، مقاومت خستگی استاتیکی و دینامیکی بسیار خوب و مقاومت خزشی بسیار خوبی دارند. رشته های آرامید با قطرهای متنوع، در دسترس هستند. قطر رشته ها، تاثیر ویژه ای بر روی قیمت های واحد الیاف دارد.

الیاف آرامید تولید شده توسط Teijin مقاومت بالایی در مقابل اسیدها، بازها و حلال های آلی دارند. تاکنون این ویژگی در مقایسه با سایر الیاف ارامید منحصر به فرد بوده است. در ابتدا مقاومت شیمیایی الیاف ارامید Kelvar تنها در طبقه بندی “خوب” قرار می گرفت. مقاومت کششی الیاف 49 Kelvar بعد از 30 روز قرار گرفتن در دوغاب سیمان در F˚176 (C˚80)، حدود %30 کاهش یافت. البته الیاف آرامید اصلاح شده ای در Dupont تولید شده است که ادعا شده است این الیاف به هنگام قرارگیری در شرایط ذکر شده %100 مقاومت کششی خود را حفظ می کنند.

جدول 1 ویژگیهای شاخص الیاف آرامید

الیاف	مقاومتکششی،ksi	مدول یانگ،ksi	افزایش طول در شکست،%
Dupont Kevlar 29 Dupont Kevlar 49 Teijin Technora	525 525 440	9000 17000 10200	3.6 2.5 4.4

                                                                                      معادل متریک : 1ksi=6.895MPa

 

 

ساخت Aramid FRC

ترکیبات سیمانی مسلح به الیاف آرامید را می توان با استفاده از روش های معمول اختلاط و قالب ریزی و یا با استفاده از فرایندهایی شبیه آنچه برای ساخت محصولات سیمان آزبستی به کار می رود، ساخت. از آنجا که الیاف آرامید نسبتاً گرانتر از سایر الیاف پلیمری هستند، عمدتاً در کاربردهای خاصی که تنش ها زیاد است، جایگزین سیمان های آزبستی می شوند. الیاف آرامید همانند سایر الیاف جایگزین آزبست، به هنگام استفاده در فرایند ساخت هات چست، ویژگی های تصفیه ای ضعیفی از خود نشان می دهند. بنابراین در موقع استفاده از روش هات چست، ویژگی های تصفیه ای ضعیفی از خود نشان می دهند. بنابراین در موقع استفاده از روش هات چست، یا روش های مشابه، باید آنها را با الیاف پردازش شده مناسب ثانویه ای به کار برد.

ترکیبات Aramid FRC با به کارگیری روش افشانه- مکش که موسسه تحقیقات ساختمان (BRE) در انگلستان آن را توسعه بخشیده، تولید می شوند. در این روش الیاف قطعه قطعه شده آرامید و دوغاب سیمان بسیار ریزدانه از منبع های جداگانه ای فراهم شده و به طور همزمان بر روی یک سطح صاف پاشیده شدند. در طی عمل پاشیدن، الیاف به طور تصادفی در دوغاب سیمان توزیع شدند. نهایتاً آب اضافه با استفاده از مکنده آب زدا خارج شده و سطح رویی ماله کشی شد. با به کارگیری این روش مقادیر تا 2 درصد حجمی الیاف به دست آمد.

خصوصیات Aramid FRC

آزمایش های وسیع اولیه Aramid FRC در موسسه تحقیقات ساختمان (BRE) انجم شدند. نمونه های آزمایشی به روش افشانه- مکش که در همین موسسه توسعه یافته بود، آماده سازی شدند. نسبت های اختلاط همان طور که ذیلاً آمده است، متغیر بود :

1. برای نمونه های اتوکلاو، دوغاب از %30 ماسه و %70 سیمان پرتلند تشکیل شده بود. مقدار الیاف آرامید %78/1 حجمی بود.
2. برای نمونه های آزمایش فشاری عمل آوری شده بدون اتوکلاو، %100 دوغاب از سیمان پرتلند تشکیل شده و مقدار الیاف آرامید %93/1 بود.

نتایج آزمایش های کششی، خمشی و ضربه ای ایزد برای نمونه های آزمایشی در شرایط مختلف عمل آوری در جدول  1 نشان داده شده است.

در آزمایش های کشش، حد تناسب الاستیک PEL بین 530  و 1340psi (3.7  و 9.2Mpa ) ،مقاومت کششی نهایی UTS بین 1365 و 2390psi ( 9.4 و 16.5Mpa) و مدول الاستیسیته کششی بین 2335 و 5380ksi ( 16.1 و 37.1Gpa ) قرار داشت. در آزمایش های خمشی، PEL بین 1395 2990psi ( 9.6 و 20.6Mpa )، مدول گسیختگی Mor بین 3610 و6775psi ( 24.9 و 46.7Mpa )  و مدول الاستیسیته خمشی بین 1535 و 3320ksi ( 10.6 و 22.9Gpa) قرار داشت. بزرگی محدوده نتایج آزمایشی ممکن است به توزیع غیر یکنواخت الیاف آرامید درون مخلوط و مخلوط متفاوت به کار رفته برای نمونه های اتوکلاو نسبت داده شوند.

همان طور که در جدول  1 مشخص شده، شرایط عمل آوری- افزایش سن برای نمونه های آزمایشی متفاوت بود. نتایج آزمایش نمونه های واقع شده در شرایط مختلف عمل آوری- افزایش سن با نتایج انجام شده روی نمونه های کنترلی مقایسه شدند تا از این طریق پایداری مقاومت ترکیبات Aramid FRC در دراز مدت ارزیابی گردد. نمونه های کنترل قبل از آزمایش 28 روز در شرایط عمل آوری مرطوب قرار گرفتند. نتایج آزمایش بیان شده در جدول 1 نشان می دهد که :                                   

 به منظور مطالعه اثرات محیطی پساز دوسال کهنگی،سه محیط مختلف انتخاب شدند. اولین گروه در آبF˚68 یا C˚20 مسن شدند، گروه دوم در هوای F˚68  یاC˚20  مسن شدند و گروه سوم در آب و هوای طبیعی در گارستن انگلستان قرار گرفتند. برای این سه گروه UTS و MOR کاهش نیافت. در شرایط نگهداری نمونه در هوا، کرنش تا لحظه شکست و نیز مقاومت ضربه ای کاهش یافت.

1. بعد از قرارگیری نمونه ها درآبF˚140  یا C˚60، رفتار مصالح شبیه به نتایج نمونه های قرار گرفته در آب F˚68   یاC˚20 بود.
2. -پساز 45 روزقرارگرفتننمونهدرهوایF˚300  یاC˚150 ،  PELوUTS کششی، کمی کاهش یافتند.
3. مقاومتهای کششی،خمشی و ضربه ی برای نمونه های قرار گرفته در اتو کلاوتقریباً 30 درصد کمتر از مقاومتهای نمونه های کنترل بود.

 

جدول1 ویژگیهای شاخص ترکیبات Aramid FRC

مقاومتضربه ای Ft-lb/in2	خصوصیات خمشی				خصوصیات کششی					شرایط عمل آوری- سن
مدول الاستیسیته خمشیksi	PEL کرنش millionths	PEL کرنش millionths	MOR psi	مدول یانگ ksi	PEL کرنش millionths	PEL تنش psi	UTS کرنش %	UTS تنش psi
1/8 0/7 7/5	2900 3115 3250	819 773 850	2235 2365 2565	6440 6440 6310	4045 5380 4915	318 252 210	1285 1340 1030	53/1 28/1 08/1	2335 2178 1970	28 روز 180 روز 2 سال	آبF˚68
4/8 5/10	2235 2540	853 587	1825 1395	6775 6585	3990 3495	265 167	1050 554	79/1 69/1	2088 2146	180 روز 2 سال	هواF˚68
7/6	3205	768	2275	6315	4105	168	685	40/1	2088	2 سال	آب و هوایطبیعیانگلستان
1/8 9/5 2/5	2725 2320 3320	713 785 710	1915 1855 2305	5730 6020 5540	4945 4555 4915	258 230 158	1295 1045 910	24/1 26/1 11/1	2130 2390 1780	7 روز 50 روز 180 روز	آب F˚140
1/7 5/9	1665 2405	1300 964	1985 2990	4990 5455	3335 2335	348 252	1075 530	69/1 91/1	1900 1755	7 روز 45 روز	هواF˚300
5/7	1535	1290	1915	3610	3990	212	805	14/1	1365	16 ساعت در اتوکلاو F˚180
9/10	1985	883	1740	5280	3930	283	1110	41/1	1940	کنترل

                                                                                      معادل متریک : 1ksi=6.895MPa

شکل 1 رفتار ترکیب در خمش را پس از 2 سال از افزایش سن نمونه در محیط های مختلف نشان می دهد. شکل 2 رفتار ترکیب در خمش را پس از اتوکلاو کردن و پس از گذشت چند هفته از افزایش سن در محیط های مختلف نشان می دهد. نتایج این آزمایش نشان داد که می توان انتظار داشت ترکیبات Aramid FRC بیشتر مقاومت اولیه و انعطاف پذیری خود را پس از مدت طولانی قرار گرفتن در محیط های نامطلوب حفظ کند.

 

تغییرمکانپیچ،in

شکل1 مقاومتکششیپساز 2 سالکهنگی

 

تغییرمکانپیچ،in

شکل2 مقاومتخمشیپسازاتوکلاووچندهفتهکهنگی

 

آزمایش های بیشتری در BRE برای ارزیابی مقاومت در برابر آتش و مقاومت خستگی Aramid FRC انجام شده است. نتایج آزمایش های مقاومت در مقابل آتش در حداکثر دمای F˚1688 (C˚920) نشان داده است که ترکیبات Aramid FRC مقاومت کمتری نسبت به ترکیبات SFRC و GFRC داشته اند. آزمایش نمونه ها نشان داد که بیشتر الیاف واقع بر روی سطوحی که در معرض حرارت قرار گرفته بود، تبدیل به زغال شدند. یکپارچگی نمونه آنقدر حفظ شده بود که بتوان پس از آزمایش آن را جابجا کرد. در طی آزمایش گازهای سمی مشاهده نشد. البته باید آزمیش های بیشتر برای تعیین مقاومت در برابر آتش ترکیبات Aramid FRC انجام شود.

به منظور ارزیابی مقاومت خستگی ترکیب Aramid FRC، لازم است بارگذاری خمشی چرخه ای اعمال گردد. نتیجه آزمایش ها نشان داد که ترکیب در برابر خستگی در تنش هایی بسیار بزرگتر از حد تناسب الاستیک (PEL) کاملاً مقاوم بوده است. هیچ گسیختگی در زیر حد تناسب الاستیک (تقریباً psi2175 (Mpa15)) بعد از یک میلیون چرخه بارگذاری ثبت نشد.

به منظور ارزیابی اثرات مختلف مقادیر الیاف روی مقاومت کششی ترکیبات خصوصیات  Aramid FRC، آزمایش های کششی در دانشگاه واترلو و انتاریو انجام شد. مقادیر الیاف بین 0 و 2 درصد حجمی قرار داشت و جهت گیری الیاف در ترکیبات آزمایشی، تک راستا بود. نتایج آزمایش نشان داد که نقطه غیر خطی شدن (BOP) برای مقادیر الیاف بیشتر از %45/1 کاهش یافت. البته UTS، مدول یانگ و طاقت با افزایش مقدار الیاف کاهش یافت.

نتایج موجود نشان می دهند که ترکیبات Aramid FRC خصوصیات مصالحی بسیار مطلوبی از خود نشان می دهند. هر چند که الیاف آرامید در مقایسه با سایر الیافی که در حال حاضر برای تولید ترکیبات FRC به کار می روند گرانترند، اما استفاده وسیع از آنها در کاربردهایی که نیازمند مقاومت، دوام و خصوصیات مقاومتی الیاف آرامید هستند، سبب افزایش تقاضا و در نتیجه کاهش قیمت آنها خواهد شد.

ترکیبات سیمانی ( درصد بالا الیاف پلی پروپلین)

محققان زیادی ثابت کرده اند که افزودن الیاف پلی پروپلین به بتن منجر به بهبود انعطاف پذیری و طاقت می شود. همان طور که تحقیقات هانا نیز نشان می دهد، از آنجایی که با درصدهای پایین الیاف، بهبود فراگیری در مقاومت کلی ترکیب به وجود نمی آید، بهبود در انعطاف پذیری و طاقت معمولاً ناچیز است. با این حال بهبودهایی در مقاومت نهایی ترکیبات مسلح به الیاف پلی پروپیلن در درصدهای بالاتر الیاف ،معمولاً بیشتر از %2 حاصل شده است. درصد حجمی بحرانی الیاف که برای تامین تقویت کافی جهت مقاوم کردن ترکیب لازم است، بستگی به چندین عامل مختلف دارد. همانند بسیاری دیگر از انواع بتن مسلح به الیاف، پیوستگی الیاف با ملات سیمان احتمالاً مهمترین عامل در تعیین میزان اثرگذاری الیاف پلی پروپیلن دربتن می باشد.

در تحقیقی که توسط نامان، شاو ترون انجام شد، مشخص شد که ترکیبات مسلح به الیاف پروپیلن قطعه قطعه شده اگر در شرایط بهینه خاصی تولید شوند، رفتار پس ترک خوردگی بسیار خوبی از خود نشان می دهند. خصوصیات پیوستگی الیاف پروپلین قطعه قطعه شده با پیچاندن سرتاسری هر قطعه یا اضافه کردن بست دکمه مانندی در انتهای الیاف، بهبود قابل ملاحظه ای می یابد. همچنین مشخص شد است که اختلاط از پیش الیاف در ماتریس نسبت به قرار دادن الیاف در یک وضعیت سه بعدی، ترکیبات سخت تر و قوی تری را به دست می دهد. نمودار شخص بار- تغییر مکان در خمش برای یک ترکیب تقویت شده با الیاف پلی پروپیلن که مشخصات بهبود یافته بالا را داراست، در شکل 1 نشان داده شده است. ترک خوردگی چند شاخه ماتریس به رفتار پس ترک خوردگی ترکیب مربوط می شود.

همچنین داو و الیس نتیجه گیری کردند که ترکیبات تقویت شده با الیاف پلی پروپیلن قطعه قطعه شده می توانند بارهایی بیشتر از بار اولین ترک را تحمل کنند. تحقیق آنها با استفاده از ترکیبات تقویت شده با هر یک از الیاف تک رشته ای یا نوارهای رشته ای انجام شد. آزمایش هایی به منظور تعیین تاثیر میزان الیاف و نیز سایر متغیرها بر روی خصوصیات فیزیکی ترکیبات انجام شد و نشان داده شد که با افزایش میزان الیاف مقاومت اولین ترک کاهش و مقاومت نهایی ترکیبات در خمش افزایش می یابد.

شکل 1 منحنی شاخص بار- تغییر مکان برای مخلوط های بهینه شده حاوی الیاف قطعه قطعه شده پلی پروپیلن

در مواردی که الیاف پلی پروپیلن به شکل نوارها یا صفحات نازک رشته ای و شبکه های به هم بافته به کار رفته اند، بیشترین تاثیر را در تقویت بتن داشته اند. تحقیق انجام شده توسط هان نات، زانس ولد و اوگس و کیر و ترون نشان داده است که در صورت استفاده از شبکه های پیوسته الیاف، درصد حجمی لازم الیاف برای به دست آوردن ظرفیت بار پس ترک خوردگی و انعطاف پذیری، اساساً کمتر از مقدار لازم برای الیاف ناپیوسته است. به دلیل خصوصیات بهبود یافته پیوستگی مکانیکی در نتیجه استفاده از شبکه پیوسته الیاف و متعاقباً حذف کامل بیرون کشیدگی الیاف، تنش های کششی به طور موثرتری از الیاف به ماتریس (ملات) منتقل می شوند. می توان حتی با به کارگیری مقدار کمی از الیاف همچون %3/2 حجمی، به مقاومت ترکیب بزرگتری از مقاومت ترک خوردگی ماتریس، دست یافت.

نشان داده شده که ترکیبات تقویت شده با درصد حجمی بیشتری از الیاف پلی پروپیلن، بر روی آب رفتگی محدود شده و ترک خوردگی ناشی از آب رفتگی تاثیر دارند. سوآمی و استاوریدس نشان دادند که ترکیبات تقویت شده با %2 حجمی الیاف پلی پروپیلن، %25 بیشتر از ملات معمولی تنش های آب رفتگی را تحمل می کنند. آزمایش های آب رفتگی محدود به صورت حلقه فولادی ای بود که بتن یا ملات دور آن ریخته می شد و به این طریق شرایط لازم برای ایجاد آب رفتگی خشک محدود تامین می شد. ترک خوردگی های ترکیبات سخت شده در طی آزمایش های آب رفتگی محدود، نشان دهنده توانایی الیاف در توزیع ترک های ناشی از آبرفتگی است. البته باید متذکر شد که مقدار پلی پروپیلن به کار رفته توسط سوآمی و استاوریدس، 20 برابر %0.1 حجمی بود که این مقدار عموماً به منظور کنترل ترک خوردگی های ناشی از آبرفتگی خشک در صنعت توصیه می شود.

بتن مسلح به الیاف پلی اتیلن

الیاف پلی اتیلن اولین بار توسط شرکت ژاپنی صنایع پتروشیمی میتسویی به عنوان مصالح تقویت کننده بتن به کار گرفته شد. به دلیل نتایج امیدوار کننده حاصل از مخلوط کردن انواع الیاف پلیمری از قبیل پلی پروپیلن و نایلون در بتن، استفاده از الیاف پلی اتیلن برای این منظور گسترش یافته است. ظاهراً الیاف پلی اتیلن تولید شده توسط شرکت ژاپنی صنایع پتروشیمی مستسویی، تنها الیاف تقویت کننده بتن از این نوع بود که در زمان انجام این مطالعات تولید شد. به همین دلیل مبحث بعدی از خصوصیات ترکیبات ملات سیمان حاوی الیاف به این نوع خاص از الیاف محدود خواهد شد.

 

 الیاف پلی اتیلن

پلی اتیلن همانند پلی پروپیلن یک پلیمر هیدروکربنی ساخت دست بشر است. الیاف پلی اتیلن شرکت ژاپنی صنایع پتروشیمی میتسویی که بنفیکس نامیده شد، برای استفاده در بتن تولید گردید. این الیاف تک رشته های پلی اتیلن قطعه قطعه شده با چگالی بالا هستند که توسط تغییر شکل زگیل مانندی در طول محور الیاف مشخص می شوند. این تغییر شکل های زگیل مانند اختصاصاً برای بهبود خصوصیات مکانیکی پیوستگی فصل مشترک مصالح است که در غیر این صورت، پیوستگی شیمیایی ضعیفی با ملات سیمانی دارند. این الیاف عموماً 1.6 اینچ (40 میلیمتر ) طول و 0.04 اینچ (1 میلیمتر) قطر دارند (با فرض مقطع عرضی دایره ای).خصوصیات عمومی الیاف بنفیکس در جدول 1 نشان داده شده است.

سایر اشکال الیاف پلی اتیلن با خصوصیات مکانیکی بسیار بهتر از نسبت به الیاف بنفیکس تولید شده است. برای مثال الیاف به شکل تک رشته های قطعه قطعه شده یا الیاف به هم بافته متصل به هم، مقاومت و مدول الاستیسیته بالایی) طیف 900 و طیف 1000) ایجاد کرده اند. این الیاف مقاومتی کششی ای 13 تا 15 بار بزرگتر از الیاف بنفیکس دارند. مدول های الاستیسیته برای این الیاف 24 تا 35 بار از الیاف بنفیکس بزرگتر است. البته تاثیرات این الیاف به عنوان تقویت کننده های بتن در این دوره از مطالعات مشخص نشده است.

جدول 5-3- ویژگی های شاخص الیاف پلی اتیلن

الیاف	وزنمخصوص	مقاومت کششی،ksi	مدول یانگ،ksi
پلی اتیلن	0.96	29	725

                                                                                        معادل متریک : 1psi=6.895KPa 

ساخت بتن مسلح به الیاف پلی اتیلن

کاربرد الیاف پلی پروپیلن از ترک خوردگی و جمع شدگی بتن بخصوص در سنین اولیه آن جلوگیری می‌کند. تولید بتنی شکل پذیر با الیاف پلی پروپیلن در بتن الیافی دارای شکل پذیری بسیار زیادی می‌باشد و هرگز خرد نمی‌شود. الیاف پلی پروپیلن آب گریز است و درصد جذب آب آن صفر می‌باشد؛ بنابراین هرگز نباید از افزودن آب اضافی جهت افزایش روانی بتن استفاده کرد.

تنها روش شناخته شده برای تولید بتن مسلح به الیاف پلی اتیلن، افزودن الیاف در طی عمل اختلاط بتن می باشد. گزارش شده است که الیاف پلی اتیلن تا درصدهای حجمی %4 با روش های معمول مخلوط کردن به راحتی در بتن توزیع می شوند.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی اتیلن

کوبایاشی و چو به منظور تعیین رفتار خمشی نمونه های مسلح به الیاف قطعه قطعه شده پلی اتیلن چندین آزمایش انجام داده اند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، بتن مسلح به الیاف پلی اتیلن تقریباً تا وقوع اولین ترک رفتار کاملاً الاستیک دارند. بعد از وقوع اولین ترک، ظرفیت تحمل بار ترکیب فوراً افت می کند که حاکی از انتقال نیروهای کششی به الیاف می باشد. پس از اینکه نیروهای کششی به الیاف منتقل شدند، ظرفیت تحمل بار ترکیب مجدداً تا لحظه شکست الیاف تا یک مقدار حداکثر افزایش می یابد.

همچنین در شکل 1 دیده می شود که ظرفیت تحمل بار ترکیب با افزایش درصد حجمی الیاف افزایش می یابد و در درصدهای حجمی بالاتر ممکن است ترک خوردگی ها در ترکیب چند شاخه شوند. به نظر می رسد که به منظور بالاتر بردن ظرفیت تحمل بار از مقاومت ترک خوردگی ماتریس، درصد حجمی بیشتر از %3 از الیاف لازم است. با این حال افزایش درصد حجمی الیاف منجر به کاهش اندکی در مقاومت ترک خوردگی ماتریس می شود.

شکل 1 نمودارهای شاخص بار- خیز خمشی بتن مسلح به الیاف پلی اتیلن و مقادیر مختلف محتوای الیاف

 

بتن مسلح به الیاف پلی استر

الیاف پلی استر اولین بار توسط شرکت فایبر- اد از شارلوت.ان.سی برای استفاده به عنوان مصالح تقویت کننده بتن توسعه یافت. این الیاف ابتدا به عنوان تقویت کننده ثانویه بتن به کار برده می شدند. این الیاف در درصدهای حجمی کم اضافه می شوند و به منظور جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از آب رفتگی به عنوان جایگزینی برای شبکه آرماتور در نظر گرفته می شوند. در زمان انجام این مطالعات، الیاف پلی استر تولیدی شرکت فایبر-اد، تنها الیاف پلی استری بودند که اختصاصاً برای استفاده در بتن تولید می شدند. بنابراین بحث های بیشتر به این الیاف خاص محدود خواهد شد.

بتن مسلح به الیاف پلی استر

پلی استر، پلیمری مصنوعی است که ماده اصلی آن اتیل استات است. الیاف پلی استر فایبر- اد، تنها به شکل تک رشته ای در دسترس هستند. شرکت فایبر- اد، در حال حاضر این الیاف را در قطعه هایی به طول 0.75 اینچ ( 19 میلیمتر) و 1.5 اینچ ( 38 میلیمتر ) یا 2 اینچ ( 50 میلیمتر)عرضه می کند. خصوصیات عمومی الیاف پلی استر Fiber-Ad در جدول 1 داده شده است.

جدول 1 ویژگیهای شاخص الیاف پلی استر

الیاف	وزن مخصوص	مقاومت کششی،ksi	مدولیانگ،ksi
پلی استر	1.34	130- 160	2500

                                                                                        معادل متریک : 1psi=6.895KPa

 

 

ساخت بتن مسلح به الیاف پلی استر

الیاف پلی استر معمولاً بعد از اختلاط تمامی اجزاء تشکیل دهنده بتن اضافه می شوند. معمولاً این الیاف به سادگی در داخل میکسر حمل بتن در کارخانه یا کارگاه ریخته می شوند. مقدار معمول الیاف که توسط کارخانه توصیه شده lb/yd35/1(kg/m389/0) می باشد که تقریباً %07/0 حجمی است.

 

خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی استر

نتایج آزمایشگاهی مربوط به خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی استر بسیار محدود و بنابراین تا اندازه ای غیر قطعی است. انواع مختلفی از آزمایش ها توسط شرکت مهندسان ماکسیم بر روی ترکیبات مسلح با %07/0 حجمی الیاف پلی استر در کنار نمونه های بتنی معمولی انجام شده است. در طی ساخت نمونه های آزمایشی، بتن الیافی اسلامپ پایین تری  حدود 2 اینچ 50  )میلیمتر( و در مواردی کمتر نسبت به نمونه های بتن معمولی داشته است. همچنین مشاهده شده است که بتن الیافی آب بیشتری را نسبت به بتن غیر مسلح حفظ می کند شیره دهی کمتری دارد.

نتایج آزمایش های انجام شده توسط شرکت مهندسان ماکسیم، نشان دهنده افزایش نسبتاً کمی در مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و مقاومت کششی ترکیدگی 28 روزه برای ترکیبات مسلح به الیاف پلی استر در مقایسه با نمونه های بتنی معمولی می باشد. همچنین افزایش نسبتاً کمی در مدول الاستیسیته ترکیبات مسلح به الیاف نسبت به بتن غیر مسلح ذکر شده است. این یافته ها بر مبنای نتایج تعداد کمی از آزمایش ها و حتی در بسیاری موارد تنها یکی بوده اند و بنابراین تا اندازه ای غیر قطعی هستند. به طور کلی به نظر نمی رسد که افزودن الیاف پلی استر در چنین درصدهای حجمی پایینی، تغییر عمده ای در خصوصیات مکانیکی بتن سخت شده ایجاد کند.

روش های طراحی GFRC

در ایالات متحده تاکنون تنها روش های طراحی پانل های دیوار مخلوط های AR-GFRC توسعه یافته است. سطوح تنش طراحی بر مبنای پیش بینی خصوصیات دراز مدت تعیین می شود. هیچ روش طراحی قطعی ای برای مخلوط های GFRC وجود ندارد تا بتوان از طریق آن  حفظ شدن ممکن مقاومت در دراز مدت را  حساب کرد. تا به امروز روش هایی که برای طراحی پانل های AR-GFRC استفاده می شده برای پانل های P-GFRC نیز کاربرد داشته است.

مقاومت خمشی دراز مدت مخلوط های AR-GFRC که در معرض شرایط طبیعی آب و هوای محیط قرار گرفته اند، با زمان کاهش می یابد تا ب عددی نزدیک و نه کمتر از تراز مقاومت در حد تناسب الاستیک در سن بالا (PEL) برسد. مقاومت PEL مخلوط های GFRC ضدقلیا با افزایش سن نمونه اندکی کاهش می یابد. با این حال طراحی با این فرض انجام می شود که مدول گسیختگی دراز مدت (MOR در سن بالا( مساوی با PEL در 28 روز است.

در هنگام طراحی پانل های GFRC، باید حداقل بارهای آیین نامه ساختمان، همچنین شرایط و ملاحظات اضافی برای بارهای سرویس در نظر گرفته شود. ضرایب بار و ترکیب بارهای زیر باید به عنوان یک حداقل مدنظر قرار گیرند.

 [ ( بزرگترین M یا T)1/6  + ( بزرگترین L،W یا E 1/1 )  1/7 + 1/4D ] 0/75

 

که در آن :

D : بار مرده

E : بار زلزله

L : بار زنده

M : نیروهای خود – کرنش و تاثیرات ناشی از انقباض یا انبساط به دلیل تغییرات رطوبت

T : نیروهای خود – کرنش و تاثیرات ناشی از انقباض یا انبساط به دلیل تغییرات دما

W : بار باد

• تنش های طراحی

1. خمشی

 

با توجه به تئوری خطی تنش و کرنش در خمش، تنشهای ناشی از بارهای ضریب دار نباید از  f'u تجاوزکند :

که در آن،ɸ  ضریب تقلیل مقاومت

S : ضریب شکل

f'u : مدول گسیختگی [ دراز مدت]  فرضی و یا مقاومت خمشی نهایی

ضریب تقلیل مقاومت ɸ برابر با0.67  درنظر گرفته می شود. مقدار این ضریب با تجربه و قضاوت به دست آمده و مقدار دقیقی نیست. ضریب شکل نیز یک ضریب تقلیل دهنده برای تخمین باز توزیع تنش که در مقاطع عرضی بخصوصی رخ می دهد، می باشد. در آزمایش اصلی مقاومت در خمش برای مخلوط های GFRC از یک نمونه مستطیلی صلب استفاده می شود. ضریب شکل برای این مقطع عرضی، که برای طراحی پانل های پوسته ای تک نیز استفاده می شود، برابر1  است. ضریب شکل برای مقاطع بال دار، قوطی، و I شکل برابر با0.5  پیشنهاد شده است. اگر مقادیر دیگری از طریق آزمایش بدست آمده باشند،

می توان از آنها نیز استفاده نمود.

مدول گسیختگی )درازمدت (  فرضی برای f'u مقاصد طراحی باید یکی از مقادیر کوچکتر زیر باشد : 

 

 

 

 

 

1300psi  9Mpa

که در آن

fyr متوسط مقاومت 28 روزه PEL 20 آزمایش متوالی

fur متوسط مقاومت 28 روزه MOR 20 آزمایش

t = t“  دانشجویان”، یک ثابت آماری که بخشی از آزمایش هایی را که زیر  می افتند، مجاز می داند. این مقدار برای 20 آزمایش پیشنهادی،2.539 است.

vy , vu  به ترتیب ضریب پراکندگی مقاومت های آزمایشی MOR و  PEL   می باشند.

2. برشی

مرجع بیان می کند که برش مستقیم به ندرت در طراحی اعضای GFRC کنترل کننده است. برش میان پوسته ای به ندرت در طراحی کنترل کننده است مگر این که نسبت دهانه به ارتفاع برشی کمتر از 16 باشد. برش های در صفحه که در دیافراگم ها و جان ها ایجاد می شوند، به ندرت در طراحی کنترل کننده است. با این وجود تنش های برشی در صفحه باید بر مبنای تنش های کششی اصلی که به تنش های مجاز کششی محدود می گردند، کنترل شوند. تنش کششی مجاز برابر باf'u  ɸ 4/0 فرض می شود.

3 .خیز

به طور کلی خیز ناشی از بار سرویس به یک بروی 360 دهانه محدود می شوند. در صورتی که تحقیقات نشان دهند که ساختمان مجاور با این خیز صدمه نمی بیند، می توان مقدار خیز را افزایش داد.

4. اتصالات

چندین روش برای متصل کردن پانل های GFRC به ساختمان وجود دارد. جزئیات اتصال باید برای حرکت سه بعدی تدارک دیده شود تا خزش، تغییرات دما و رطوبت، رواداری کارگاهی و تغییرات ابعاد در قاب سازه ای ساختمان، سازگاری داشته باشند.
هر تولید کننده لازم است اتصالات تولیدات خود را آزمایش کند داده های آزمایش را برای استفاده در طراحی آماده نماید. مقادیر آزمایش با یک ضریب اطمینان مناسب کاهش می یابند تا مقاومت اتصالات برای استفاده در طراحی معین شوند.

 

بتن مسلح به الیاف پلیمری

تاریخچه بتن مسلح به الیاف پلیمری

انواع مختلف الیاف پلیمری به منظور تقویت مواد با پایه سیمانی به کار گرفته شده است. بسیاری از این الیاف از قبیل پلی پروپلن، پلی اتیلن و پلی استر و اکریلیک نشان داده اند که به طور چشمگیری امکان تقویت را دارند و در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس می باشند. انواع دیگر الیاف پلاستیکی از قبیل پلی آمیدهای با مقاومت بالا (نایلون)، الیاف آرامید و الیاف پلی اتیلن با مدول الاستیسیته بالا، کمتر مورد استفاده قرار می گیرد اما نباید نقش تجاری حال حاضر آنها برای تقویت ملات های با پایه سیمانی، ناچیز و بی اهمیت شمرده شود.

بتن مسلح به الیاف پلی پروپلین

در سال 1965 گروه مهندسین ارتش آمریکا الیاف پلی پروپلین را به عنوان تقویت کننده بتن در ساخت سازه های مقاوم در برابر انفجار به کار بردند. آنها دریافتند که اضافه کردن مقدار کمی از الیاف پلی پروپلین به بتن (کمتر از %0.5 حجمی) منجر به افزایشی اساسی در انعطاف پذیری و مقاومت ضربه ای می شود. از زمان کار گلدفین در سال 1965 الیاف پلی پروپلین نه تنها به عنوان یک منبع اولیه در تقویت بتن، بلکه به عنوان مکملی جهت بهبود برخی خصوصیات مصالح بتن به کار رفته است.

الیاف پلی پروپلین

پلی پروپلین نوعی پلیمر مصنوعی هیدروکربنی است. الیاف پلی پروپلین با فرایند بیرون کشیدن مصالح به حالت داغ از میان روزنه های قالب ساخته می شود. نسبت کشش که میزان کشیدگی است در طول ساخت الیاف اعمال می شود، عامل جهت گیری مولکولی و تبلوری است، که خصوصیات فیزیکی الیاف را مشخص می کند. نسبت های کشش معمولاً برای الیاف پلی پروپلین در حدود 8 می باشد.

الیاف پلی پروپلین یا به شکل تک رشته های استوانه ای پیوسته است که می توانند در طول های خاصی قطعه قطعه شوند تولید می گردد و یا به شکل صفحات نازک یا نوارهایی هستند که می توانند به صورت الیاف کوچکی با مقطع عرضی مستطیلی رشته رشته شوند. منظور از رشته رشته کردن صفحات نازک پلی پروپلین، قسمت کردن به قطعات باریک است به طوری که به صورت شبکه باز شده ای از الیاف گسترش یابند. الیاف تک رشته ای پلی پروپلین گرانتر از الیاف حاصل از صفحات نازک رشته ای یا الیاف نواری هستند و به دلیل سطح نسبتاً کوچکشان، پیوستگی ضعیفی با ملات سیمان دارند.

در حال حاضر چندین تولید کننده از جمله شرکت فرتا و شرکت فایبرمش، الیاف پلی پروپلین خصوصیات مختلفی دارند که آنها را به طور ویژه ای برای استفاده در بتن سازگار می سازد. به خصوص که الیاف پلی پروپلین به طور شیمیایی بی اثر و سبک وزن هستند و از نظر هزینه با سایر انواع الیاف رقابت می کنند. علاوه بر آن الیاف پلی پروپلین آبگریز هستند بنابراین نمی توانند آب جذب کنند و تاثیری بر روی آب لازم برای مخلوط بتن ندارند. با این حال برخی معایب الیاف پلی پروپلین پیوستگی شیمیایی ضعیف با ملات سیمانی، نقطه ذوب پایین (تقریباً F˚329 ، C˚165 ) ، قابلیت احتراق و مدول الاستیسیته نسبتاً پایین می باشند.

برخی از خصوصیات الیاف پلی پروپلین در جدول 1 داده شده اند :

جدول 1 ویژگی های شاخص الیاف پلی پروپلین

الیاف	مدول یانگ (kg/cm2)	مقاومت کششی (kg/cm2)	وزن مخصوص
پلی پروپلین	34475	7000500	9/0

معادل متریک : ksi=6.895MPa

 

جهت مطالعه مقاله بتن مسلح به الیاف پلیمری می توانید به وب سایت کلینیک بتن ایران مراجعه نمایید .

 

ساخت و خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی پروپلین

الیاف پلی پروپیلن با اشکال مختلف و به طرق متفاوت در بتن آمیخته می شوند. الیاف می توانند به صورت الیاف قطعه قطعه شده کوتاه و مجزا(تک رشته یا نوار رشته ای)، به شکل شبکه پیوسته از صفحات نازک رشته ای و یا مانند شبکه به هم بافته، در بتن مخلوط شوند. واضح است که روش تولید به مقدار زیادی وابسته به شکل الیاف می باشد.

والتن و ماجومدار با استفاده از روش آب زدایی افشانه- مکش، اقدام به تولید صفحات بتنی مسلح با الیاف تک رشته ای قطعه قطعه شده پلی پروپیلن کردند. داو و الیس با به کارگیری روش مخلوط کردن، آب زدایی و تراکم، ترکیبات حاوی تک رشته های قطعه قطعه شده و صفحات نازک رشته ای از الیاف پلی پروپیلن را تولید کردند. هان نات با به کارگیری روش قراردهی دستی، شبکه های پیوسته صفحات نازک رشته ای پلی پروپیلن را وارد ساختار بتن کرد. همچنین رایت بای، گالووی و ویلیامز روش قراردهی دستی را به منظور قرار دادن شبکه به هم بافته پلی پروپیلن در داخل ملات سیمان به کار بردند.

با به کارگیری روش های ساخت قراردهی دستی شبکه هایی از صفحات نازک و پیوسته پلی پروپیلن یا شبکه های به هم بافته، می توان به درصدهای حجمی بالایی از الیاف تا %12 دست یافت. الیاف با حجم های تا %6 با به کارگیری روش های آب زدایی با اسپری مکنده حاصل می شوند. حجم های تا %11 با استفاده از الیاف قطعه قطعه شده ای به دست می آید که به طور مستقیم در داخل ماتریس با نسبت آب به سیمان بالا مخلوط شده و سپس با مکش یا تراکم، آب اضافی آن خارج می شود.

وقتی الیاف قطعه قطعه شده پلی پروپیلن در داخل مخلوط بتن با مصالح معمولی ریخته می شود، درصد حجمی الیاف باید نسبتاً پایین نگه داشته شود.

چندین محقق تصدیق کرده اند که اضافه کردن الیاف پلی پروپیلن به بتن، روی اسلامپ بتن تاثیر داشته است. اسلامپ بتن مسلح به الیاف به طول الیاف و تمرکز الیاف بستگی دارد. یکی از محققین متذکر شد هنگامی که الیاف پلی پروپیلن رشته رشته شده که به طول 2 اینچ 51) میلیمتر ) با 0.1 درصد حجمی به مخلوط بتن با مصالح معمولی اضافه شوند، اسلامپ بیش از 3 اینچ 75) میلیمتر) کاهش می یابد.

به دلیل آبگریز بودن الیاف پلی پروپیلن، لازم است مدت اختلاط تنها به اندازه ای باشد که از توزیع یکنواخت آنها در مخلوط بتن اطمینان حاصل شود. در مورد صفحات نازک رشته ای یا الیاف های نواری زمان مخلوط کردن باید آنقدر کم باشد که از پاره شدن غیر ضروری الیاف جلوگیری شود. الیاف پلی پروپیلن معمولاً بعد از اینکه همه اجزای معمول بتن به طور کامل مخلوط شدند، اضافه می شود.

مخلوط بتن آماده حاوی الیاف پلی پروپیلن را می توان با استفاده از روش های معمول، بتن ریزی نمود. اگر چه مراقبت های زیادی باید اعمال شود تا از خارج شدن همه هوای محبوس در بتن و حصول چگالی مطلوب اطمینان حاصل شود. به طور معمول مخلوط بتن آماده دارای الیاف پلی پروپیلن به تراکم کامل (کمی بیشتر از بتن غیر مسلح) نیاز دارد. بتن های مسلح به الیاف پلی پروپیلن به خوبی به روش های معمول تراکم، پاسخ می دهند و الیاف به راحتی از مخلوط جدا نمی شود.

تحقیقات قابل ملاحظه ای در مورد بتن مسلح به الیاف پلی پروپیلن انجام شده است. نتایج آزمایش برای ترکیبات مسلح به الیاف پلی پروپیلن در محدوده درصدهای حجمی %0.1 تا %10 گردآوری شده است. خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی پروپیلن تا حدی متغیر است و به میزان زیاد به میزان آب رفتگی و شکل الیاف به کار گرفته شده بستگی دارد.

 

مقاومت پیوستگی بتن

به طور کلی تاثیر الیاف پلی پروپیلن به عنوان تقویت کننده بتن بستگی به پیوستگی میان ملات و الیاف دارد. پیوستگی شیمیایی میان الیاف پلی پروپیلن و ملات سیمان، ضعیف و معمولاً نزولی است.

 در حقیقت قالب های بتن، معمولاً از پلی پروپیلن ساخته می شوند زیرا بتن سخت شده به راحتی از آن جدا می شود.

 برای آنکه بتن مسلح به الیاف از دیدگاه سازه ای عملکرد رضایت بخشی داشته باشد، باید پیوستگی خوبی میان الیاف و ملات سیمانی وجود داشته باشد.

الیاف پلی پروپیلن به شکل صفحات نازک رشته ای و نوارها یا شبکه های به هم بافته، پیوستگی بهتری را با ملات سیمانی نسبت به الیاف تک رشته ای قطعه قطعه شده، تامین می کنند. 

البته بهبود پیوستگی اغلب به طور کامل مکانیکی است و نتیجه مستقیمی از نفوذ ملات های سیمانی به داخل تک رشته های الیاف است که به وسیله رشته رشته شدن، تولید شده اند.

فساد حرارتی الیاف پلی پروپیلن در ترکیبات سیمانی

اندونین، مایی و کنترل داده اند که بتن مسلح به الیاف پلی پروپیلن ممکن است با برخی روش های عمل آوری با بخار سازگار نباشند.

نتایج آزمایش های آنها نشان می دهد ترکیباتی که در اتوکلاو در فشار Mpa0.4 و دمای C˚140 به مدت 24 ساعت عمل آوری شده اند و سپس در کوره با دمای C˚116 به مدت 24 ساعت خشک شده اند، به دلیل فساد حرارتی ناشی از اکسایش الیاف، انعطاف پذیری خود را به طور چشمگیری از دست داده اند.

بعدها ثابت شد که فساد حرارتی به دلیل حرارت بالای کوره خشک کننده بوده است و اگر دمای خشک کردن به میزان زیادی کاهش یابد، می توان از عمل آوری با اتوکلاو به همراه خشک کردن در کوره استفاده نمود.

ترکیبات سیمانی (درصد پایین الیاف پلی پروپیلن)

در بسیاری از کاربردهای تجارتی از بتن مسلح به الیاف پلی پروپیلن، مقادیر کمی از الیاف)عموماً در حدود %0.1 حجمی(به کار رفته است. در چنین درصدهای حجمی پایینی، الیاف پلی پروپیلن عمدتاً به منظور کنترل ترک های ناشی از آب رفتگی پلاستیک به کار می روند. البته تاثیرات مقادیر کم الیاف پلی پروپیلن بر روی خصوصیات بتن تا حدودی غیر قطعی است.

زولو، ایلتر و بوچاکرت آزمایش هایی به منظور تعیین مقاومت فشاری ASTMC39، مقاومت کشیدگی ترکیدگی ASTMC496 و مقاومت خمشی ASTMC78  بتن غیر مسلح و بتن مسلح به الیاف پلی پروپیلن انجام داده اند. نمونه های آزمایشی حاوی حدود 0 تا %0.3 حجمی از الیاف بودند. مطابق جدول 1 نتایج این آزمایش ها نشان داده اند که وجود الیاف پلی پروپیلن تاثیر کمی بر روی خصوصیات ذکر شده در بالا دارد. به طور معمول مقاومت فشاری با افزایش مقدار الیاف، اندکی کاهش و مقاومت کششی ترکیدگی و مقاومت خمشی با افزایش مقدار الیاف، اندکی کاهش و مقاومت کششی ترکیدگی و مقاومت خمشی با افزایش مقدار الیاف اندکی افزایش می یابد. البته برای نمونه های حاوی %0.1 حجمی از الیاف (مقدار توصیه شده در صنعت)، مقاومت خمشی و مقاومت کششی ترکیدگی به ترتیب تنها 0 و 2.7 درصد افزایش یافته اند.

جدول1 خصوصیات مصالحی بتن مسلح به الیاف پلی پروپیلن در مقابل بتن غیر مسلح

محتوای حجمی الیاف	مقاومت فشاری ، psi	مقاومت کششی، psi	مقاومت خمشی، psi
0 1/0 2/0 3/0	5700 5268 5165 5226	408 408 411 508	866 889 942 900

مقادیر مقاومت براساس متوسط حداقل سه آزمایش می باشد.

معادل متریک : psi=6.895kPa

لیتوین و هانا هم آزمایش هایی برای تعیین خصوصیات ترکیبات مسلح با درصدهای پایین الیاف پلی پروپیلن انجام داده اند. نتایج آزمایش ها آنها عمدتاً مطابق با یافته های زولو، ایلتر و بوچاکرت می باشد. همچنین تحقیقات هانا نشان داد که اضافه کردن الیاف پلی پروپیلن به بتن، تاثیر مطلوب ناچیزی روی طاقت، مقاومت ترک خوردگی و مقاومت ضربه ای داشته است.

نتایج آزمایش ا که نشان دهنده ی تاثیر مقادیر کم الیاف پلی پروپیلن بر روی آب رفتگی بتن می باشد، غیر قطعی است. تولید کنندگان الیاف پلی پروپیلن ادعا می کنند مخلوط کردن الیاف پلی پروپیلن در درصدهای حجمی پایین به طور عمه ای ترک های ناشی از آبرفتگی را کاهش می دهد. اگر چه اغلب نتایج آزمایشگاهی این ادعا را تایید می کنند، اما کمبود روش های آزمایش استاندارد شده و محدود بودن تعداد آزمایش ها بسیاری از نتایج را غیر قطعی می سازد.

آزمایش های انجام شده توسط لیتوین بر روی نمونه هایی با مقاومت فشاری به ترتیب Mpa20.7) psi3000 و (Mpa31) psi4500 حاکی از این هستند که آب رفتگی خشک محدود نشده (آزاد( بتن با اضافه کردن % 0.1 الیاف پلی پروپیلن به میزان %-1.1 %3.7 کاهش می یابد. این نتایج بعد از اینکه نمونه ها به مدت یک سال در هوایی با رطوبت نسبی %50 و C˚23 F˚73 خشک شدند، به دست آمد. آزمایش های لیتوین مطابق با ASTMC157 انجام شد. او نتیجه گیری کرد که تفاوت عمده ای در آب رفتگی نامحدود )آزاد( بتن ساخته شده با یا بدون الیاف پلی پروپیلن وجود ندارد. نتایج مشابهی توسط گرزی بوسکای و شا، گزارش شد.

همچنین آزمایش های آب رفتگی نامحدود پلاستیک توسط زولو و ایلتر و بوچاکرت انجام شد. این آزمایش ها نشان داده اند که بعد از 180 دقیقه، آبرفتگی برای حجم های به ترتیب %0.1 تا %0.3 از الیاف پلی پروپیلن، بین 12 تا %25 کاهش می یابد. آزمایش های آب رفتگی نامحدود پلاستیک مطابق با ASTMC827 انجام شدند. در طی این آزمایش ها مشاهده شده است که مقدار آب شیره دهی سطح با افزودن الیاف، کاهش چشمگیری یافته است. به عقیده زولو این احتمال وجود دارد که الیاف، تراکم ترکیبات را کاهش دهند و بنابراین منجر به نگهداشت بیشتر آب در مراحل اولیه هیدراسیون شوند.

آزمایش های آب رفتگی نامحدود بتن که توسط زولو انجام شد نشان دادند که آب رفتگی به ترتیب %33، %47 و %10 برای بتن هایی با 0.1، 0.2و 0.3 درصد حجمی از الیاف کاهش یافته است. نمونه های آزمایشی به مدت 14 روز در زیر آب نگهداری شدند و سپس به مدت 7 روز در شرایط خشکاندن سریع قرار گرفتند. منحنی کرنش آب رفتگی در مقابل زمان برای نمونه های بتنی معمولی و برای نمونه هایی با درصد الیاف مختلف در شکل 1 نشان داده شده است. علیرغم اینکه نمونه های الیاف دار، آب رفتگی نامحدود کمتری را برای هر کدام از درصدهای به کار رفته از الیاف نشان دادند، با استفاده از این نتایج نمیتوان به هیچ روند قطعی ای دست یافت. همچنین نتایج گردآوری شده از تلاش های سایر محققان در رابطه با آب رفتگی نامحدود، غیر قطعی و متناقض بوده اند.

هر چند آزمایش های آب رفتگی نامحدود، اطلاعاتی پیرامون مشخصات آب رفتگی ترکیبات مسلح فراهم می کنند، اما اطلاعات مفیدی در رابطه با چگونگی پاسخ ترکیبات به تنش های ناشی از آبرفتگی در شرایط محدود شده بدست نمی دهند. در عمل، آب رفتگی نامحدود به ندرت اتفاق می افتد و همیشه مقداری محدود شدگی به دلیل طبیعت یکپارچه ساختار بتن وجود دارد.

در تحقیق اخیر گرزی بوسکای و شا، یک نمونه حلقه مانند  به منظور شبیه سازی ترک خوردگی ناشی از آب رفتگی محدود به کار برده شد و نتایج زیر به دست آمد :

1. مقادیر پایین 0.25 درصدی از الیاف فولادی یا پلی پروپیلن، می تواند به طور اساسی عرض ترک های ناشی از آب رفتگی خشک محدود شده را کاهش دهد.
2. الیاف فولادی تاثیرگذارتر از الیاف پلی پروپیلن هستند.
3. مشاهده شد که افزودن %0.1 حجمی الیاف پلی پروپیلن تاثیری ندارد.

 

شکل (الف) : الیاف 0.1درصد حجمی

 

شکل (ب) : الیاف 0.2 درصد حجمی

 

شکل (ج) : الیاف 0.3 درصد حجمی

 

جهت مطالعه مقاله ترکیبات سیمانی (درصد پایین الیاف پلی پروپیلن) به صورت کامل می توانید به وب سایت کلینیک بتن ایران مراجعه نمایید .