علاوه بر خصوصیات خوب بتن بااستحکام بالا بعضی از خواص عملکرد ضعیف در مورد چکش خواری و مقاومت به آتش را دارد. اخیراً کاربرد الیاف پلی پروپیلن برای برطرف کردن این ضعف ها بوده است و ناشی از خواص عالی آنها و قیمت کم آنها می باشد. استفاده از یک مقدار معین الیاف در مخلوط بتن، 2/0 درصد حجم بر روی خواص مکانیکی اصلی بتن های با استحکام بالا تاثیر نمی گذارد هم در بتن تازه و سخت شده ولی به شکست لاکتیل بتن ترد نیز منجر گردید.
1 مقدمه:
بتن با استحکام بالا مزایای بسیاری را در بهره برداری ناشی از خواص مکانیکی خوب و نفوذ پذیری کم و مقاومت بالاتر در برابر حملات مکانیکی یا شیمیایی به ساختار بتن نشان می دهد. با چنین خصوصیاتی شخص این ماده را استفاده می کند بویژه برای سازه هایی که تحت تاثیر شرایط محیط می‌باشند مثلاً سازه های دریایی و پل های بزرگ تا ظرفیت حمل بار ساختاری را افزایش دهد درحالی که دوام کافی برای سازه ها تضمین می‌شود. اگرچه بتن با استحکام بالا مزایای بسیاری را درباره خواص مکانیکی بتن و جنبه های اقتصادی ساختمان پیشنهاد می کند، رفتار ترد ماده برای کاربردهای زلزله باقی می ماند. چون استحکام و چکش خواری آنها نسبت معکوس دارند، بتن های با استحکام بالا تردتر از بتن های با استحکام معمولی می باشند. بخش الاستیک خطی در مرحله قبل از اوج منحنی تنش کرنش یک بتن مسلح با استحکام بالا بسیار افزایش می یابد. تقریباً 95% بار اوج. پس از حصول بار اوج منحنی تنش کرنش به سرعت افت می کند که برای یک ماده ترد نمونه می باشد. انرژی جذب شده در طی فاز الاستیک به نسبت یکنواخت در آغاز ترک و انتشار آن در فرایند شکست، پراکنده نمی‌شود طوری که یک رشد ترک پایدار تا شکست بتن، حاصل نمی شود. این امر یک شکست شدید بتن را سبب می شود و سطوح شکست زبر می باشد ودرهم قفل شدن سطوح ترک اساساً کاهش می یابد. بعلاوه، نفوذ پذیری بسیار کم بتن با استحکام زیاد باعث مشکلات بعدی می گردد. یکی از آنها مقاومت به آتش است. در آتش دمای بتن بسرعت افزایش می یابد. بنابراین بدلیل مقدار خیلی کمی از سوراخ های موئینه. آب که هنوز هیدراته نمی شود، می تواند خودش را در بخش داخلی بتن حبس نماید. در نتیجه، فشار بخار آب در حال توسعه نمی تواند بر روی تخلخل های موئینه ریلاکس شود که تا حدی به تنش های کشش داخلی منجر می شود. در این حالت، آب پیوند یافته شیمیایی توسط فرایند هیدراسیون نیز می تواند تبخیر شود. برای غلبه بر چنین مشکلاتی، الیاف پروپیلن اغلب در حال حاضراستفاده می شوند که ناشی از بهای سودمند و خواص مفید آنها است. الیاف پروپیلن اساساً باعث می شود که رفتار چکش خواری زیاد شود و از طرف دیگر برای بهبود مقاومت به آتش بتن با استحکام بالا بکار می رود. چون الیاف در 160 درجه سانتی گراد ذوب می شوند. آنها مجراهای انبساطی زیادی در حالت آتش سوزی تولید می‌کنند و انتقال مایع و بخار برای رها شدن فشارهای داخلی امکان پذیر می‌شود. ، این امر می تواند مانع از پوسته پوسته شدن سطح بتن
گردد، زیرا یک تخلخل اضافی در ساختار بتن وجود دارد که در آن حجم آن برای مقدار الیاف در مخلوط بتن تنظیم می گردد. اگر حرکات گاز در بخش داخل ساختمان بتن حبس گردد، آتش با 300 درجه سانتی گراد می تواند منجر به تنش های کششی داخلی حدود شود که خودشان را دو برابر بیشتر در طی یک گرم کردن بعدی تا 350 درجه سانتی گراد افزایش طول می‌دهد. بنابراین این تنش ها در استحکام تنش بتن به یک بتن در حدود بالغ می گردد. پلی پروپیلن هیدروفوبیک می باشند که آب جذب نمی کنند و خورنده نمی باشند. بعلاوه، الیاف پلی پروپیلن دارای مقاومت خوب در برابر مواد قلیایی، شیمیایی و کلرید می باشد و دارای هدایت حرارت کم است، با این مشخصات الیاف پلی پروپیلن تاثیر چندانی بر روی تقاضای آب بتن تازه ندارد. آنها هیدراسیون سیمان را مانع نمی شوند و تاثیرات تمام اجزای سازنده در مخلوط های بتن را تاثیر نمی گذارند. الیاف در روش کشش سیم با مقطع دایره یا توسط الکترود کردن فیلم پلاستیک با مقطع مستطیلی تولید می شوند. آنها بصورت الیاف تک یا دسته ظاهر می شوند. الیاف پلی‌پروپیلن با انبساط یک فیلم پلاستیک تولید می شود که به صورت نوارهایی جدا می شود و بدان وسیله دسته های الیاف شکل می گیرند. که مقطع مستطیلی دارند. این دسته های الیاف به طول های مشخص بریده می شوند. الیاف در 5/6 تا 5/63 میلی متر طول دارند.
2 اختلاط طراحی و آزمایش:
12 طراحی مخلوط: برای بررسی تاثیرات الیاف پلی پروپیلن بر روی
خواص بتن های با استحکام زیاد آزمایشات بسیاری درباره استحکام فشاری و مدول/الاستیسیته بر روی نمونه های بتن انجام شدند. انواع ذرات بازالت،دیاباز،گرانولیت، سنگ آهک، کواتزریت، سپرنتین و استیتت در دو مخلوط مختلف قرار داشتند:
1 بتن های معمولی و استحکام بالا 2 بتن های استحکام بالا با استفاده از سیلیس در دوغاب سوسپانسیون
شن ماسه از نواحی مختلف آلان جمع آوری شدند: باواریا، ساکسونی، تورنیجیا و رسه سیمان و سیمان برای مخلوط ها بکار برده شدند. ذرات درشت سنگ خرد شده با اندازه حداکثر اسمی 16 میلی متر و ذرات ریز، ماسه طبیعی معمولی از ( ساکسونی) بود. توزیع اندازه دانه مطابق با منحنی های بین A و B برای بود. الیاف پلی‌پروپیلن در حجمی بتن آمیخته شدند که معادل با بود. طراحی مخلوط برای این برنامه تحقیق انتخاب گردید. نسبت سیمان آب از تا ، برای بتن های معمولی با استحکام بالا متغیر بود و از تا برای بتن های استحکام بالا بود.
طراحی های مخلوط با درصد حجمی الیاف پلی پروپیلن بود یا الیافی نداشت. مخلوط های دارای الیاف پلی پروپیلن با تعریف شدند. نسبت های سیمان آب شدیداً به خصوصیات شن و ذرات ماسه بستگی داشت. بویژه دانسیته، جذب آب، و تخلخل و تمیز بودن. همان نسبت حجم بین شن و ماسه در تمام طراحی های مخلوط استفاده گردید طوری که تاثیر دانسیته متفاوت ذرات روی نسبت آب سیمان می توانست به حداقل برسد. برای ثابت نگه داشتن این نسبت حجم، دانسیته بزرگتر ذرات بطور متناسب برای مقدار ماسه توزیع گردید. هر دانسیته ذرات بزرگتر باشد. مقدار ماسه در بتن بیشتر است.
22 آزمایش: نمونه های مکعب 100 میلی متر از لحاظ استحکام فشاری و استوانه ها یا یک قطر 100 میلی متر و ارتفاع 200 میلی متر برای مدول الاستیسیته بتن آزمایش شدند. برای حصول منحنی تنش کرنش کلی نمونه های بتن تحت تنش های فشاری تک محوری مرکزی، استوانه ها با یک نسبت قطر به ارتفاع 1 به 2 انتخاب شدند تا از تاثیرات انبساط تنش جانبی در لبه نمونه های بالایی و پایینی، پرهیز گردد. بنابراین. ابعاد با یک قطر 100 میلی متر و ارتفاع 300 میلی متر ثابت حفظ شدند، این نمونه های استوانه أی امتحان شدند و از ماشین آزمایش هیدرولیک سروو تهیه شده توسط Schenck استفاده گردید. ماشین آزمایش دارای یک سختی و حداکثر بار بود. این وسیله قادر بود که تاثیرات رفتار تغییر شکل، بتن های با استحکام بالا را با اندازه گیری کرنش طولی و کرنش محیطی، ثبت کنند و این سیگنال ها را درترکیب برای کنترل کردن فشار تنظیم کرد. در نتیجه، از خرابی بسیاری از نمونه ها می توان پرهیز کرد که منجر به یک انشعاب از منحنی تنش کرنش گردد.