بررسي خصوصيات مكانيكي بتن‌هاي پارچه‌اي مسلح‌شده با پارچه‌هاي كنافي (KTRC) و دوام آن‌ها در محيط‌ مهاجم اسيدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

بتن‌ مسلح پارچه‌اي (TRC) محصولي نوآورانه است كه از تركيب ماتريس سيماني ريزدانه با لايه‌هاي پارچه‌ي نساجي دو‌بعدي يا سه‌بعدي تشكيل شده است. اين كامپوزيت‌ها را مي‌توان به‌عنوان كامپوزيت‌هاي سيماني داراي رفتار كرنش-سخت‌شوندگي در نظر گرفت كه از آن‌ها به‌جهت مقاوم‌سازي، بازسازي و ساخت المان‌هاي سازه‌اي، نيمه‌سازه‌اي، نماي ساختمان‌ها و سقف‌ها استفاده مي‌شود. در ساخت بتن‌هاي TRC از دو نوع الياف شامل الياف مصنوعي و طبيعي مي‌توان استفاده كرد. در مقايسه با الياف مصنوعي نظير كربن، شيشه، پلي پروپيلن و بازالت، الياف گياهي طبيعي نظير كناف داراي خواص مفيد متعددي براي صنعت ساختمان هستند. اين الياف زيست‌تخريب‌پذير، تجديد‌پذير و قابل بازيافت بوده و هيچ خطري براي سلامتي انسان ندارند و همچنين انرژي كمتري در توليد آن‌ها صرف مي‌شود؛ در اين پژوهش الياف كنافي كه به‌نوعي قوي‌ترين دسته از الياف طبيعي محسوب مي‌شوند، به‌عنوان جايگزيني براي الياف مصنوعي در نظر گرفته شد كه تاكنون اين امر در زمينه‌ي بتن‌هاي مسلح پارچه‌اي رخ نداده بود. هدف از پژوهش حاضر، ارزيابي خصوصيات مكانيكي و دوام 144 قطعه‌ي بتني مسلح‌شده با پارچه‌هاي كناف (KTRC) به ابعاد 400×60×30 ميلي‌متر تحت آزمون خمش 4 نقطه‌اي بود. براي اين منظور، پارامتر‌هائي نظير: نيرو و تنش نظير اولين ترك‌خوردگي (مدول گسيختگي)، سختي لحظه‌ي ترك‌خوردگي، سختي كل و ضرايب طاقت (I5، I10 و IF) در دو فاز مطالعاتي مجزا بررسي شد. در فاز اول به مطالعه‌ي اثر وجود الياف پلي‌پروپيلن در ماتريس سيماني (5/0 و 1 درصد وزني ملات)، تعداد لايه‌هاي پارچه در ضخامت بتن (3 و 5 لايه) و نيز نحوه‌ي چينش لايه‌ها (متقارن و نامتقارن) بر خصوصيات مكانيكي KTRC پرداخته شد و در فاز دوم كه مرتبط با دوام نمونه‌هاي KTRC در محيط‌هاي حاوي اسيدسولفوريك بود، عملكرد نمونه‌ها پس از گذشت بازه‌هاي زماني 2، 4 و 6 ماه مورد ارزيابي قرار گرفت. در آخر با استفاده از تصاوير تهيه‌شده از ميكروسكوپ الكتروني (SEM) عملكرد نمونه‌ها صحت‌سنجي شد. نتايج فاز اول نشان داد كه مدول گسيختگي نمونه‌هاي KTRC ارتباطي با وجود يا عدم وجود لايه‌هاي كناف و چگونگي چينش آن‌ها در ضخامت بتن ندارد و با افزودن الياف خردشده‌ي PP به ماتريس سيماني، مدول گسيختگي و سختي ترك‌خوردگي افزايش مي‌يابد و چينش نامتقارن لايه‌ها اثر مطلوب‌تري بر جذب انرژي نمونه‌ها بر جاي گذاشت. به‌طوركلي با افزايش تعداد لايه‌ها و درصد الياف PP موجود در ماتريس، جذب انرژي و سختي نمونه‌ها افزايش پيدا كرد. نتايج فاز دوم حاكي از آن بود كه در محيط اسيدي پس از گذشت بازه‌هاي زماني 4 و 6 ماه، به‌دليل آنكه آب موجود در اين محيط به ادامه‌ي واكنش هيدراسيون سيمان در طولاني‌مدت كمك كرده و اثر مثبت اين واكنش بر اثر منفي سولفوريك‌اسيد داخل محلول غالب بوده، خصوصيات مكانيكي ماتريس سيماني نظير مدول گسيختگي و سختي لحظه‌ي ترك‌خوردگي نسبت به نمونه‌هاي محيط آزمايشگاهي افزايش پيدا كرده است. بااين‌وجود، محيط اسيدي شرايط پوسيدگي و زوال پارچه‌هاي كناف را مهيا كرده و در درازمدت منجربه كاهش چقرمگي، شكل‌پذيري و رفتار كرنش-سخت‌شوندگي نمونه‌ها گرديد. تصاوير SEM از دوام رضايت‌بخش پارچه‌هاي كناف در محيط قليائي خمير سيمان حكايت مي‌كنند؛ همچنين اين تصاوير نشان مي‌دهد كه اتصال شيميائي و يا فيزيكي خاصي بين پارچه و ماتريس بتني برقرار نشده و درعين‌حال تخلخل زيادي در ريزساختار نمونه‌ها پديد آمده است.

222567

سازه و زلزله

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان