تحقیق مقایسه الیاف فولادی با الیاف مصنوعی در مخلوط شاتکریت تر

چکیده :

همانطور که می دانیم شاتکریت عبارت است از ملات یا بتنی که بافشار هوا و سرعت زیاد به سطح کار پاشیده می شود یا به عبارت دیگر بتن بدون قالب میباشد. مزیت استفاده از شاتکریتدر پروژهای فراوانی در سرتاسر دنیا به اثبات رسیده است. زمانی که پیشرفته ترین تکنولوژی ها مورد استفاده قرار می گیرد کارایی الیاف بطور کلی برابر یا

بهتر از سیستم سنتی مش فولادی است. در این مقاله مزایای استفاده از الیاف در شاتکریتدر مقایسه با مشفولادی بیان شده. همچنین دو نوع الیاف قابل استفاده در شاتکریت( الیاف فولادی و الیاف مصنوعی) مورد مقایسه قرارکه به ( HPP) گرفته. در نهایتاین مقاله پاسخی به این سوال خواهد بود که چگونه الیاف با کارایی بالای پلی پروپیلن تازگی استفاده از آن ها رایج شده را با الیاف فولادی مورد مقایسه قرار دهیم. همچنین نتایج آزمایشات انجام شده  ارائه گردیده است.

کلمات کلیدی : الیاف- شاتکریت-مصنوعی فولادی-پلی پروپیلن

١-مقدمه

استفاده از الیاف به منظور تقویت بتن، از اوایل دهه ١٩٦٠ میلادی شروع شده است.در ابتدا از الیاف فولادی مستقیم جهت تقویت ماتریس استفاده شد که این امر موجب افزایش قابل توجهی در شکل پذیری و نیز طاقت شکست گردید .

یکی از مشکلات عمده در استفاده از الیاف در ابتدای کار مسئله تجمع و گلوله شدن الیاف و کاهش کارآیی بتن، در  مقادیر بالای استفاده بود که این مشکلات ب ا اصلاحاتی که در طرح مخلوط، ابداع الیاف با چسبندگی مکانیکی بیشتر  (الیاف قلابدار ) و در نتیجه امکان کاهش مقدار الیاف مورد نیاز و هم چنین گسترش استفاده از روان کننده ها و فوق روان کننده ها در بتن، تا حد زیادی حل شد.

و اما سرآغاز استفاده از الیاف پلیمری در سال ۱۹۶۵ بوده است. از این الیاف که معمولاً پلی پروپلین می باشند به علت پایین بودن مدول الاستیسته عمدتاً برای کنترل ترکهای بتن )ترکهای نشست و جمع شدگی پلاستیک ( که در ساعات اولیه بوجود می آیند استفاده می شود )دکتر باقری (

۲ تعریف شاتکریت و انواع آن :

شاتکریت عبارت است از ملات و یا بتنی که با فشار و سرعت بالا به سطح مورد نظر پاشیده می شود که به دو نوع شناخته شده است ( Dry Mix shotcrete) و مخلوط خشک ) Wet Mix shotcrete ) شاتکریت مخلوط تر مصالح شامل : ماسه وس یمان توسط پمپ شاتکریت بداخل لوله انتقال هدایت (DMS) در شاتکرت با مخلوط خشک منتقل می گردد. آب مورد نیاز در این حالت در حین خروج مصالح از سر ( Nozzle ) شده و به قسمت پاشنده ملات نازل به آنها اضافه می گردد که با توجه به سرعت بسیار زیاد خروج مصالح از سر نازل این عمل در کسری از ثانیه صورت می پذیرد که در این حالت ممکن است آب به بعضی از دانه های سیمان نرسیده و در نتیجه این دانه ها هیدراته نشوند تنها در عملیات تثبیت قبل از اجرای لاینینگ تونلها و کارهای روکش و تعمیراتی با صخامت DMS بهمین دلیل از روش شاتکریت با مخلوط تر) بتن آماده به داخل پمپ شاتکریت ) WMS ۱۰ استفاده می گردد . اما در روش cm کمتر از ریخته شده و پس از عبور از لوله انتقال به سر نازل رسیده و از آنجا به کمک فشار باد کمپرسور به سطح زیر کار پاشیده می شود از این روش در جاهایی می توان استفاده کرد که مقاومت فشاری مورد نظر است .از طرفی دیگر در این روش

۲۰ برای سقف در یک مرحله به راحتی امکان پذیر است . cm ۵۰ برای دیوار و cm امکان اجرای بتنی با ضخامت  مهمدی کرتلایی ۱۳۸۰

۳ مزیت اجرایی شاتکریت تر به خشک :

در روش شاتکریت تر در اغلب موارد برای احداث سازه های بتنی نیازی به قالب بندی نیست و در موا رد خاص نیز استفاده از یک سپر چوبی برای عملیات استقرار بتن کافی می باشد . شاتکریت مخلوط تر همچنین این امکان را فراهم می آورد تا دیگر اجرای سازه های بتنی با اشکال منحنی ، مدور و غیر منظم مانعی بر سر راه طراحان و مجریان نباشد.

شاتکریت مخلوط تر با حداقل هزینه و سرعتی بسیار بالا که از خصوصیات این روش است در عین بالا بودن کیفیت مشکل را حل می نماید.

تثبیت کوهها ، و صخره ها با استفاده از پوشاندن آنها با یک شبکه مش و پاشیدن بتن بر روی آن ، محافظت از لوله های فولادی و افزایش ضخامت لوله های بتنی یا پیچیدن یک شبکه مش به اطراف لوله و پاشیدن بتن و صیقلی کردن آن در محیط های خورنده و خطرناک در مقابل آتش سوزی ، روکش کردن دیوارها ، پایه پلها ، بدنه سدها و لاینینگ تونلها ،  است. مهمدی کرتلایی ۱۳۸۰ WMS تثبیت جداره رود خانه ها و … از جمله دیگر توانایی های روکش

۴-چه نوع الیافی را برای ساخت شاتکریت الیافی بکار گیریم؟

الیاف مختلفی از جمله الیاف فولادی، شیشه ای، نایلونی، پلی پروپلین، کربنی و … را می توان جهت ساخت بتن الیافید بکار برد ولی باید توجه داشت که جهت بکار بردن هر کدام از آنها نیاز به این می باشد که تعیین کنیم کدام نوع از الیاف ترکیب بهینه تری با توجه به مشخصات فرآورده و کاربری بنا به ما می دهد. برای این مهم ابتدا باید با مشخصات فیزیکی و مکانیکی الیاف آشنا باشیم، تا با توجه به این مشخصات بتوانیم از آنها در ماتریسهای سیمانی بهره کافی را ببریم .در شاتکریت از ۲ دسته الیاف فولادی و مصنوعی استفاده می شود .گروهی از الیاف مصنوعی مانند شیشه، استیل و کربن مدول بالاتری از بتن دارند و دسته ای مثل نایلون و پلی پروپیلن دارای مدول کمتری از بتن می باشند .که دسته دوم در سیستم شاتکریت مورد نظر می باشد .در ادامه مقاله خواهیم دید که کاربرد هر کدام در کجاست.__

٥-معرفی

مزیت استفاده از بتن الیافی در شاتکریت در پروژه های فراوانی در سراسر د نیا به اثبات رسیده است وقتی پیشرفته ترین تکنولوژی مورد استفاده قرار می گیرد کارائی بتن الیافی بطور کلی برابر یا بهتر از استفاده از سیستم مش فولادی وقتی یک ملات خالص یا یک تیر با بتن خالص تحت اثر نیروی قرار می (Knut .F بصورت سنتی می باشد.( 2000

گیرد، ترک خوردگی ناحیه کششی فورًا به گسیختگی تیر منجر می شود . اما باید بخاطر داشت که ترک خوردگی در بتن یک پدیده جدا از خاصیت بتن نیست . اندازه گیریهای دقیق تأئید کرده است که یک ترک اصلی در شکست یک تیر ناشی از رشد آهسته ترک های ریزی است که قبلاً وجود داشته است.

مثلاً در ترکیبات ساخته شده با الیاف فولادی چون مدول الاستیسته فولاد تقریباً ١٠ برابر مدول الاستیسته بتن خالص است، بنابراین افزایش حجم الیاف ، افزایش بار را بدنبال خواهد داشت و در اثر این بار، نمودار بار  تغییر شکل تیر از حالت خطی منحرف می شود . چنانچه درصد بسیار کمی از الیاف فولادی در بتن بکار رود تأثیر الیاف در حد جاری شدن یا مقاومت نخستین ترک بتن الیافی خیلی ناچیز خواهد بود.

حال پس از این بررسی شایان ذکر است که بیان کنی م با افزودن الیاف به بتن می توان مقاومت ضربه ای را که بتن الیافی بدست می آورد به نصف زمانی که همان مقاومت را بتن معمولی بدست می آورد کاهش داد و دوام آن را به اندازه ٣٠ درصد افزایش داد این یکی از مزایایی است که ما را به سوی استفاده از بتن الیافی ترغیب می کند، و به طور  ( کلی می توان مزایای بتن الیافی را نسبت به بتن معمولی در غالب موارد ذیل برشمرد : ( کیوانی ١٣٨٠ الف- مقاومت در مقابل تورق، سایش و هوازدگی سطح

ب- مقاومت زیاد در مقابل تنشهای خستگی

پ- مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه و در واقع توانایی بالای جذب انرژی

ت- قابلیت کشش عالی (بالا بردن ظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی)

ث- قابلیت باربری زیاد بعد از ترک خوردگی

ج- مقاومت کششی، خمشی و برش زیاد

چ- طاقت خیلی زیاد نسبت به بتن معمولی

ح- و یکی از مهمترین مزایا ظرفیت بالای بتن الیافی به منظور تبدیل کار خارجی به:

الف) انرژی کرنشی ذخیره شده قابل تغییر

ب) کار داخلی (که این عمل معمولاً با تشکیل ترکهای جدید، رها شدن و تغییر شکل الیاف و یا تولید حرارت می باشد)

علاوه بر این شاتکریت مصلح به الیافی مزیتهای شایان ذکر دیگری نیز دارد :

استعمال شا تکریت الیافی روی صخره های آسیب دیده و مجوف با حداقل بیشتر از دو بار پاشیدن تأثیر بسیار -aبیشتری دارد .

وقتی که از دستگاههای کنترل از راه دور خودکار برای پاشیدن شاتکریت استفاده می شود ایمنی و ضریب اطمینان –b را چندین برابر می کند ( کسی ریسک بستن شبکه مش را در زیر زمین مهار شده یا نشده نخواهد کرد)

با استفاده از شاتکریت الیافی هیچ ناحیه ای با تراکم پائین در جاهایی که ۳ تا ۴ لایه مش روی هم قرار دارند -cبوجود نخواهد آمد که در صورت عدم استفاده از شاتکریت الیافی بدلیل عدم امکان ویبراسیون مناسب بتنی با کیفیت بسیار پائین و ریسک بالای خوردگی آتی شبکه مش و پوسته پوسته شدن بتن وجود خواهد داشت .

ضخامت خواسته شده و بطور کلی کمیتهایی از شاتکریت را که می خواهیم با دقت خوبی بدست می آید همچنین -d

بیش از حد شبکه مش روی سطوح بنیادی جلوگیری می شود . (Cover) از مشکل پوشاندن__لایه مش در عمقهای مختلفی از یک لایه شاتکریت قرار می گیرد و نمی تواند در سطح مقطع ، در نواحی تحت -e

کشش قرار بگیرد