180560
نقشه و دتیال
130560
کاربر
1969600
دانلود فایل
شما در این مسیر هستید :خانه / محصولات / / بتن های الیافی وکاربردآن درسازه های بتنی به صورت word (کد1588)
بتن های الیافی وکاربردآن درسازه های بتنی به صورت word (کد1588)
شناسه محصول و کد فایل : 1588
نوع فایل :
پشتیبانی 09164470871
پشتیبانی 09164470871
با یک خرید میتوانید 25 نقشه پلان جزییات و ... را بین 180560 نقشه به مدت 30 روز دانلود کنید
سفارش انجام نقشه کشی بهترین طراحی - کم ترین زمان و هزینه 09170547167
توضیحات محصول بتن های الیافی وکاربردآن درسازه های بتنی به صورت word (کد1588)
بتن های الیافی وکاربردآن درسازه های بتنی
مقدمه
درطراحی یک پروژه بکارگیری مصالح مناسب، مقاوم وارزان ازمهمترین وظایف یک مهندس به حساب می آید .یکی ازمهمتیرن وارزانترین مصلح موجودکه دردنیا کادبردوسیعی دارد بتون است.مزایایی که بتن از آن برخوردار است باعث شده که مورد علاقه اکثر مهندسین، طراحان وکارفرمایان باشد.ازعمده ترین مزایای بتن، امکان بکارگیری آن دراغلب مناطق جغرافیایی، استفاده ازمنابع طبیعی وارزان، دارا بودن هزینه کم درمقایسه با حجم زیاد عملیات، شکل پذیری آن باتوجه به اشکال هندسی طرح، امکان مکانیزه کردن عملیات، عدم نیاز به نگهداری پر هزینه سازه درطول عمر بهرهبرداری و . . . است.
بکارگیری بتن غیره مسلح بعلت تردی آن بغیراز سازه های وزنی عملا کابرد چندانی ندارد. این عیب عمده بتن درعمل با مسلح کردن آن بوسیله میلگردهای فولادی یا آرماتور برطرف میگردد. امااز آنجا که آرماتور منحصرا بخش کوچکی ازمقتع راتشکیل میدهد تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع ایزوتروپ وهموژن است چندان صحیح نخواهد بود.
به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی ونیزکاهش ضعف شکنندگی وتردی جسم بتن تا حدممکن تاچنددهه اخیر ازرشته های نازک نسبتا درازکه تمام حجم بتن بطورهمگن ودرهم پراکندهمی گردد استفاده می شود. کاربرد اینگونه رشته ها یا الیاف دربتن وبطور کلی درملاتهای سیمانی که مورد استفاده است می تواند الیاف شیشه ای، پلی اتیلن، فولادی، آزبست ویا نایلونی باشد.کاربرد الیاف فولادی به منظوربهبود بخشیدن به خواص بتن، کاربدوسیعی رادرسازه های بتنی وبتون مسلح پیدا کرده است.
تاریخچه الیاف
درگذشته از الیاف جهت تقویت ملات های ترد وشکننده استفاده می شدکه مشهورترین وپرطرفدارترین آنکه به علت ارزانی قابل دسترس بوده وهست (( کاه )) می باشد که برای تقویت آجرهای خشتی وملاتهای کاه گل دراندودها درقبال ترک خوردگی که بعداز خشک شدن بوجود می آید، بکاررفته ودرحال حاضرنیز ارزانترین ملات درمناطق روستایی کشور است. ازموی گوساله، بزیاموی دم اسب نیزبرای تقویت مقاومت کششی، خمشی وترک خوردگی ملاتهای گچی وساروج درقرون گذشته بطوروسیع استفاده می شده است ودرحال حاضراز رشته های پنبه کوهی (آزبست) برای تقویت سیمان پرتلند استفاده می شود.کاربرد گسترده بتن با الیاف فولادی از اواسط سال 1960 برای روسازی جاده ها ، کف سالن های صنعتی ،جداره کوره ها و... انجام گرفته است.تجربیات بدست آمده از بتن الیافی ، با استفاده از الیاف فولادی با مصالح سنگی معمولی و سیمان پرتلند ،عمدتا در ایالات متحده بوده است. از کاربرد بتن الیافی مخصوصا بتن با الیاف فولادی در ایران هیچگونه اطلاعی در دست نیست و تنها مورد کاربرد بتن الیافی در سرریز سد امیر کبیر است که آنهم توسط شرکت های خارجی در حد محدودی اجدا شده است .مهمترین الیافی که بطور وسیع استفاده میشود الیاف شیشه ای است که تجارب کاربرد این نوع الیاف همزمان با شوروی و انگلستان در سال1950 در امریکا آغاز شد .کابرد این تکنیک عمدتا با استفاده از عمل اسپری الیاف شیشه ای و خمیرپر مایع سیمان از دو مجرا که به طور همزمان بر روی یک سطح پاشیده می شود انجام می گیرد . بعد از این عمل با استفاده از غلتک و یا ماله های لرزان هوای داخل جسم خارج شده و ترکیب خمیر سیمان و الیاف شیشه ای محکم می گردد .
انواع الیاف والیاف فولادی
ازانواع الیاف که دربتن مورداستفاده قرار می گیردمی توان الیاف پلاستیکی ، شیشه ای، وطبیعی رانام بردکه دراشکال واندازه های مختلف تولید می شود.پارامترمناسب که یک رشت ازالیاف را تعریف می کندنسبت ظاهری می باشدکه نسبت طول الیاف به قطرمعادل الیاف است. مقدارنسبت های ظاهری (l/d) معمولا بین 30تا150،به طول های 0.6تا7.5cm است. الیاف فولادی صنعتی معمولا ازنسبتl/dحداکثرتا 125 برخوردار هستند.الیاف شیشه ای مخصوص( تارهای بریده شده) دارای قطرهایی بین 0.005تا 0.015mm هستند که این نوع الیاف ممکن است درتولید عناصری با الیاف شیشه ای به یکدیگر اتصال یابندکه دراین صورت قطرالیاف اتصال یافته به0.013تا 0.1.3mm می رسد. پلاستیک های مخصوص نظیر نایلون، پلی استور و ریونیز الیاف هایی به قطرهای 0.02تا0.38mm ساخته شده است.
بتون مسلح به الیاف فولادی
بتن الیافی(الیاف فولادی) شامل یک کالبد بتنی مرکب ازسیمان، مصالح سنگی، آب وهمچنین درصدی از الیاف فولادی کوتاه میباشد که به طور درهم وکاملا اتفاقی درجهات مختلف درمخلوط پراکنده شده که وجود الیاف فولادی مشخصات بتن را نسبت به حالت خاص بهبود می بخشد. دراین بررسی شبکه های آرماتور،تورهای بافته شده ویا آرماتور های نازک ودرازنمی تواند بعنوان الیاف های پراکنده ومنفرد دربتن تلقی گردد.
مزایای بتن الیافی
بتن معمولی یک ماده نسبتا ترد وشکننده است درحالی که بتن الیافی دارای مقاومت زیادتر وخاصیت جلوگیری از ترک خوردگی را دارد لذا نسبت به بتن معمولی دارای برتریت است.
از جمله مزایای بتن الیافی :
-
مقاومت در مقابل تورق ،سایش هوازدگی سطح
-
مقاومت زیاد در مقابل تنش های خستگی
-
مقاومت بسیار عالی درمقابل ضربه
-
قابلیت کششی خوب (ظرفیت زیاد کرنش)
-
قابلیت باربری زیاد بعد از ترک خوردگی
-
مقاومت کششی ، خمشی وبرشی زیاد
-
طاقت خیلی زیاد.
یک مزیت بارز بتن الیاف ظرفیت کاری زیاد آن است.ظرفیت کاری دراین متن به مفهوم ظرفیت یک جسم به منظور تبدیل کار خارجی به :
-
انرژی کرنشی ذخیره شده قابل تغییر
-
کارداخلی با ترکیب ترک های جدید رها شدن وتغییر شکل الیاف ویا تولید حرارت
می باشد.
قابلیت انعطافی بتن الیافی همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی نداشته باشد.ازآنجا که الیاف فولادی در جسم بتن بطور سه بعدی وبه بیان بهتر چند بعدی پراکنده می شود درصورت تشکیل یک ترک که معمولا انتظار تغییر شکل می رود در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده واز گسترش ترک جلو گیری می کند. بنابراین رشته های الیاف به طور فعال درمحدود کردن عرض ترک ها نقش دارند ودرنتیجه با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهرهبرداری بتن را افزایش می دهد .الیاف فولادی،مقاومت خمشی ، وقابلیت کششی را افزایش می دهد.وقتی بار افزایش می یابد ((نخستین ترک)) گسترش یافته وبتن به سوی گسیختگی سوق می یابد. بعد از رسیدن به ((بار نهایی )) که درآن گسیختگی شروع می شود بتن الیافی تا به آن حد نیرو تحمل می کند که به بریدگی ویا قطع چسبندگی رشته های الیاف با بتن منجر شود.
مقاومت نهایی بتن الیافی
بر خلاف بتون مسلح معمولی ،حداکثر بار در بتن الیافی ، بارها شدن تدریجی رشته های الیاف مهار می شود.این در حالیست که تنش نهایی در الیاف به مراتب کمتر از تنش گسیختگی الیاف است. کاهش ظرفیت باربری همراه با افزایش تغییر شکل ها در بتن الیافی، بعد از بار نهایی خیلی کمتر از بتن خالص استنتیجه اینکه ، کل انرژی جذب شده که برابر با سطح زیر منحنی بار- تغییر شکل قبل از فروریختگی کامل یک تیر است، برای بتن الیافی حداقل 10تا40 برابر بزرگتراز بتون خالص است. انرژی جذب شده در اثر دو عامل، رها شدگی ومقاومت رشته های الیاف می باشد. مقاومت نهایی بتن مسلح به الیاف بستگی به ددصد حجمی ونسبت l/d ایاف دارد.اگر چه آزمایشات مربوط به بتون الیافی اکثرا بر روی تیر ها انجام گرفته است،اما تاثیر الیاف تا حدی در مقاومت کششی وفشاری نیز قابل توجه است. معمولا درساخت بتن الیافی سعی براین است که توزیع الیاف در داخل جسم بتن کاملا یکنواخت باشد.لکن نیل به این هدف ایده آل،حتی تحت شرایت کنترل شده ی آزمایشگاهی نیز،مقدور نمیباشد وبدین جهت نیز مقاومت یک نمونه آزمایشی،در واقع منعکس کننده تراکم الیاف موجود در ناحیه احتمالی گسیختگی ماده است.هرچند ممکن است مقدار زیاد ضریب تغییر نمونه ها مربوط به توزیع غیر یکنواخت الیاف در یک سری از نمونه های ظاهراًمساوی باشد.لکن مشاهده ی عینی سطح گسیختگی،تنها راه تشخیص وارزیابی معیار توزیع یکنواخت الیاف می باشد.
اگرچه غالباً فرض بر این است که جهت رشته های الیاف در داخل جسم بتن ویا نمونه های بزرگ آزمایشگاهی سه بعدی بوده وتوزیع آنها بطور یکنواخت وتصادفی می باشد،اما در مقاطع نازک ویا نمونه های کوچک آزمایشگاهی که نسبت حداقل بعد نمونه به طول الیاف کوچک است،فرض سه بعدی بودن توزیع رشته های الیاف فرض بعیدی است،چراکه رشته های نسبتاً دراز الیاف در داخل مقاطع نسبتاًکوچک تاحدی تمایل به قرار گرفتن در یک ردیف ودر امتداد طولی قالب را دارند.علاوه بر این لرزاندن بتن نیز به افقی قرار گرفتن الیاف کمک می کند.
طاقت وضریب طاقت بتن الیافی
طاقت عنوان کل انرژی جذب شده،پیش از گسیخته شدن کامل نمونه تعریف می شود.این انرژی رامی توان با اندازه گیری کل سطح زیر منحنی تنش- کرنش،در آزمایش کشش یا فشار ویا با استفاده از سطح زیر منحنی بار- تغییر شکل در آزمایش خمش بدست آورد. انرژی جذب شده را همچنین می توان با استفاده از آزمایش ضربه نیز، اندازه گیری کرد.البته لازم به تذکر است که طاقت به نوع وسرعت بارگذاری نیز بستگی دارد. طاقت در بتن به نمو تکرار مربوط می شود. اما وقتی در بتن الیافی وجود داشته باشد،ترک بدون دراز شدن ویارها شدن الیاف نمیتواندگسترش یابد،درنتیجه قبل از اینکه دربتن گسیختگی بوجودکامل پیش بیاید.انرژی قابل ملاحظه ای برایگسیختگی ویارهاشدن الیاف لازم است.افزایش درطاقت یک نتیجه بهسازی مهمی است که باافزودن الیاف فولادی به بتن حاصا می شود.
خواص بتن مسلح به الیاف فولادی
بطور کلی وجود الیاف فولادی درجسم بتن باعث افزایش مقاومت بتن میشود.این تغییرات درافزایش مقاومت،علاوه برشکل ظاهری آنها نیز بستگی دارد.
1)مقاومت استاتیکی
الیاف فولادی مقاومت خمشی نخستین ترک بتن راتاچندین برابرمقاومت نخستین ترک بتن معمولی افزایش میدهد.بطور کلی تاثیرالیاف فولادی در مقاومت استاتیکی بتن، یک اصل انکار ناپذیر است که باعث توجه بیشتربه کاربردالیاف دربتن شده است.اضافه کردن الیاف به بتن علاوه براینکه از نظرافزایش مقاومت های استاتیکی بتن موثراست.درایزوتروپی وهمگنی جسم بتن نیز تاثیربسزایی دارد.
2) مقاومت خمشی
خاصیت مهم بتن مقاومت خمشی زیاد ومقاومت درمقابل ترک خوردگی است که این خاصیت راه حل مناسبی برای کاهش خاصیت تردی وشکنندگی بتون خالص است. تغییرشکل بتن های مسلح به الیاف فولادی باانتهای خمیده الیاف ساده وبتن معمولی وجود دارد،تغییرشکل هرکدام ازاین بتون های الیاف ذارنیز متفاوت میباشد. مقاومت خمشی بتن الیافی عمذتابه شکل ظاهری نسبتl/d وجنس الیاف بستگی دارد، لذاباوجود تمام پارامترهای دیگر،مقاومت های خمشی متفاوتی حداقل 2 تا 3 برابر بدست می اید.
3)مقاومت برشی
نتایج آزمایشات به روش برش مستقیم دوبل درجدول آمده
مقاومت برشی بتن الیافی
مقدارالیاف فولادی |
تنش برشی Kg/cm2 |
تنش برشی متوسط Kg/cm2 |
انحراف معیار |
ضریبتغییر درصد |
نسبت مقاومت برشی بتن الیافی به بتن خالص |
|
درصدحجمی بتن |
Kg/cm2 |
|||||
بدون الیاف |
- |
42/4015/3786/46 |
48/41 |
94/4 |
9/11 |
- |
2 |
50 |
93/4518/5817/49 |
09/51 |
35/6 |
4/12 |
23/1 |
4 |
100 |
93/5882/5540/67 |
72/60 |
99/5 |
8/9 |
46/1 |
6 |
150 |
23/7009/6886/66 |
39/68 |
71/1 |
5/2 |
65/1 |
باتوجه به نتایج مقاومت برشی بتن الیافی در دانشگاه تبریز ونتایج آزمایشات انجام شده ملاحظه میشود که الیاف فولادی میتواندجای گزین خاموت ها در تیرهای بتنی شود بدون اینکه درظرفیت نهایی برشی،کاهشی بوجود آید.الیاف فولادی علاوه بر اینکه مقاومت برشی بتن را افزایش می دهد تیرهای بتن ارمه را در مقابل گسیختگی ناگهانی درناحیه کششی تقویت میکند. چنانچه بخواهیم از اصول آیین نامه های بتن مسلح در طراحی این گونه تیرهااستفاده کنیم،می توانیم بدون هیچ تغییری در آیین نامه –مخصوصا آیین نامه ACI-با استفاده ازالیاف فولادی به عنوان ارماتور برشی،تیرهای بتن مسلح راطراحی کنیم.
4)پوسیدگی وزنگ زدگی الیاف فولادی
مطالعات اخیر نشان می دهدکه اثرخورندگی وپوسیدگی آب شورروی ملات سیمانی (سیمان پرتلند) مسلح به دو درصد حجمی الیاف فولادی ناچیز بوده است، بطوریکه بعد از 90روز قرارگرفتن درداخل وخارج آب نمک اشباه شده هیچ تغییرمقاومت خمشی بتن الیافی مشاهده نشد.آزمایشات درازمدت در مورد دوام وپایداری بتن در آزمایشگاه های کلمباس ایالت اوهایو آمریکا، خورندگی خیلی کمی در الیاف نشان می دهد، بطوریکه بعد از 7 سال تماس بتن الیافی بانمک های ضدیخ هیچ اثرمنفی در مقاومت خمشی وجود نداشته است. اما درصدزیادی کلرید محلول، باعث خورندگی الیاف در داخل ویانزدیک سطوح تماس شده بود. نتایج حاصل از یکسری از تحقیقات نشان میدهدکه قرار گرفتن مالت الیاف داردرمعرض فرسایش جوی ویک محیط صنعتی به مدت 10 سال درمقاومت ملات هیچ تغییری نشان نداده. باتوجه به این نتایج چنین استنباط میشودکه خودگی وپوسیدگی الیاف فقط به ان قسمت ازالیاف محدود میشود که درسطوح خارجی قرار دارندوالیاف داخل بتن هیچ نوع پوسیدگی را نشان نمیدهد. مقاومت فشاری یک بتن الیاف دار گه به طور مداوم وبه مدت 10 سال درآب دریا غوطه ور بوده است582Kg/cm2 به 495/7Kg/cm2 کاهش یافت که این کاهش در حدود 15 درصد است، این در حالیست که تحت همان شرایط، مقاومت ملات خالص 40 درصد کاهش یافته بود. مقاومت خمشی ملات الیاف دار به مدت 10 سال 31 درصد رقم خورده است وبه مقدار 105/3Kg/cm2 رسیده بود.
5)مقاومت پیچشی
دررابطه بامقاومت پیچشی بتن الیافی تحقیقات خاصی صورت نگرفته است.دریک موردخاص بررسی هایی که توست شرکت Bekaert دربلژیک انجام یافته مقاومت پیچشی بتن الیافی را 5/1تا 2 برابربتن خالص ذکر کرده است.
6) قابلیت هدایت حرارت
آزمیشات نشان می دهد که قابلیت هدایت حرارتی ملات با الیاف فولادی با 40 – 120 Kg/m3 دراتمسفر،باافزایش مقدار الیاف،افزایش کمی رانشان می دهد.
نتایج آزمایشات Battele Memorial کلمباس ایالت اوهایو نشان می دهد که برای 50Kg/m3 الیاف دریک ملات درشرایط خلاء ودرمحدوده 120درجه C تا20- درجه C قابلیت هرارت درمقایسه بامالت خالص30%افزایش می یابد.
جدول مقاومت خمشی تیرهای بتنی بعداز شوک های حرارتی
L =150 mm b =150 mm h =150 mm
نوع بتن |
شرایط نرمال * |
تغییرات زیادوناگهانی درجه حرارت ** |
||
بدون الیاف |
الیافzc0.5/40Kg/m380 |
بدون الیاف |
الیافzc0.5/40Kg/m380 |
|
بتن معمولیسیمان:1 ماسه:2 شن:2 (قطرmm20 )آب: 0.5 |
91/47 |
65/86 |
04/2 |
54/28 |
بتون نسوزسیمان آلومینی:1 سرباره F : 2سربارهG : 2 آب :35/0 |
29/120 |
77/145 |
39/20 |
55/81 |
* 14 روز در حمام بخارو14 روزدردمای اتاق
** 14روزدر حمام بخارو14روزدر دمای اتاق وپس از خشک کردن در دمای 105 ،فروبردن درسرب مذاب 600 درجه Cدردوزمان 10دقیقه ای
7) مقاومت سایشی
نتایج بررسی مقاومت سایشی بتن الیافی توسط انجمن فولادایالات متحده نشان می دهد که عمق ساییده شدن بتن الیافی باشن نخودی و 65Kg/M3الیاف با عمق ساییده شده دالهای ساخته شده از بتن خالص باشن درشت دانه 270%کمتر است.
8) مقاومت اصطکاکی ولغزشی
دریکسری از نمونه های دالی شکل ازمایشگاهی مقاومت اصطکاکی استاتیکی، لغزشی وغلطکی
بتن الیافی وبتن خالص تحت شرایط یکسانی بطور مقایسه ای تحت آزمایش لغزشی قرار گرفته که حداکثرقطر مصالح سنگی بتن الیافی در این ازمایشات5/9mmبوده است.
طاقت بتن الیافی
مهمترین اثر مثبتی که با افزودن الیاف فولادی دربتن بوجود می اید انعطاف پذیری جسم بتن وقابلیت بیشتر در جذب انرژی است.این خاصیت که به عنوان طاقت بتن الیافی تعریف می شودبارز ترین مشخصه ووجه تمایز بتن الیافی با بتن خاص است.
کاربرد های بتن مسلح به الیاف فولادی
کاربردهای بتن الیافی به استعداد خلاقیت ابتکار طرح ومجری در استفاده ازمزایای مقاومت های استاتیکی دینامیکی خاصیت جذب انرژی مقاومت خستگی و... بستگی دارد.توزیع یکنواخت الیاف درجسم بتن مقطع ایزوتروپی رابوجود می اورد که مشابه با بتن ارمه معمولی نیز نمی باشد.
بتن مسلح به الیاف فولادی را میتوان به تنهایی ویا به همراه بتن ارمه معمولی بکاربرد.
مواردی که میتوان بتن الیافی رابه تنهایی بکار گرفت:
- روسازی بتنی بزرگراه ها، جاده ها وفرودگاه ها
- بلوک ها ابرو کناری درخیابان ولوله های بتنی
- گارازهای پیش ساخته
- دیواره وکف کانال ها
- قطعات پی ساخته
- دریچه های بازدید ودیواره آنها
به منظور بهبود درمعیارهای تکنولوژیکی بتن، الیاف را میتوان با بتون آرمه معمولی بکار گرفت.
-
دیوارهای حفاظتی ،پناگاه هاوآشیانه هواپیما
-
سازه های راکتور اتمی
-
قطعات مربوط به تونل سازی
-
قطعات نسوزبا الیاف فولادی اعلاء
-
شمع های ضربه ای
نتیجه گیری
جنبه های خاص و عام کاربرد بتن الیافی در کارهای مهندسی آنقدر بیشمار است که محدودیت دامنه کاربرد آن فقط از طریق ذهن انسان شاید قابل طرح باشد.
