ارزیابی عملکرد بتن تقویت شده با الیاف تولید شده

بتن از مواد مختلفی از جمله سیمان، سنگدانه ها (ریز و درشت)، آب و برخی مواد افزودنی تشکیل شده است.

و به طور گسترده ای به عنوان مصالح ساختمانی در کاربردهای مهندسی عمران مانند:

سدها، پل ها و جاده ها استفاده می شود. با این حال کاستی های زیادی مانند شکنندگی و استحکام کششی کم دارد.

یکی از راه های رفع این ایرادات استفاده از آرماتورهای کلاسیک/ متعارف، یعنی آرماتورهای عرضی و طولی است. آرماتورهای طولی در برابر تنش های کششی یا فشاری مقاومت می کنند.

آنها به صورت میله های فولادی هستند و در یک فاصله زمانی مشخص در سطح مقطع المان قرار می گیرند. برای مقاومت در برابر برش از آرماتورهای عرضی مانند رکاب و بند استفاده می شود.

کاهش شکست های برشی

برای کاهش شکست های برشی، تعداد آرماتورهای عرضی در مناطق بحرانی افزایش می یابد. با این حال، این می تواند منجر به افزایش هزینه ها و تقاضای نیروی کار شود.

در این حالت روش رایج و کارآمد استفاده از تعداد معینی الیاف است.

انواع مختلفی از الیاف مانند:

فولاد، شیشه، طبیعی و مصنوعی به طور گسترده ای به عنوان تقویت کننده در مخلوط بتن استفاده می شود. الیاف فولادی پرکاربردترین نوع الیاف برای تقویت خواص مکانیکی بتن هستند.

و به صورت طول های گسسته کوتاه و نسبت های مختلف طول به قطر بین 20 تا 100 استفاده می شوند.

الیاف فولادی در مقایسه با تیرهای تقویت شده

در مخلوط طبق برخی مطالعات تجربی روی تیرها.الیاف فولادی در مقایسه با تیرهای تقویت شده با رکاب فولادی عملکردی مشابه پس از ترک دارند. 

علاوه بر این، الیاف فولادی به افزایش ظرفیت برشی کمک می کند که منجر به کاهش عرض ترک می شود. به این ترتیب، الگوی شکست از شکست برشی شکننده به شکست خمشی شکل پذیر تغییر می کند.

 بنابراین، برای به دست آوردن کیفیت مطلوب در بتن، جایگزینی رکاب های موجود در مخلوط بتن به طور کامل یا جزئی با الیاف فولادی نیز ترجیح داده می شود ( رشید و بلوچ، 1396 ).

 از الیاف فولادی صنعتی یا الیاف فولادی بازیافتی یا الیاف هیبریدی (صنعتی و بازیافتی) به عنوان تقویت کننده استفاده می شود.

عملکرد خوب الیاف فولادی صنعتی بر روی بتن

 پس از مشاهده عملکرد خوب الیاف فولادی صنعتی بر روی بتن، بر روی الیاف فولادی حاصل از ضایعات متمرکز شد. علاوه بر این، از آنجایی که تولید الیاف فولادی صنعتی دارای معایبی از جمله انتشار گازهای گلخانه ای و هزینه بالا است، تحقیقات در مورد بدست آوردن الیاف از مواد زائد غیر از منابع طبیعی یا مواد خام افزایش یافته است.

الیاف فولادی بازیافتی

الیاف فولادی بازیافتی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. از لاستیک های خودروهای تاریخ مصرف گذشته به دست می آید.

یک تایر معمولی به طور کلی از کربن، لاستیک، سیم فولادی و مواد افزودنی تشکیل شده است. اگرچه طول عمر تایرهای خودرو بسته به نوع جاده، استفاده و کیفیت مواد در لاستیک‌ها متفاوت است. اما می‌تواند تقریباً به 5 سال یا تا 40000 کیلومتر برسد.

افزایش تعداد وسایل نقلیه در سال های اخیر منجر به افزایش تعداد ضایعات پس از طول عمر لاستیک ها می شود.

سپس، مرحله ضایعات و دفع ممکن است منجر به تهدید بزرگی برای محیط زیست و هزینه بالا شود. بنابراین، به جای دفع زباله، بازیافت و استفاده مجدد از آنها در بسیاری از صنایع راه حل های مناسبی هستند.

علاوه بر سازگاری با محیط زیست، الیاف فولادی استخراج شده از ضایعات در مقایسه با الیاف فولادی صنعتی مقرون به صرفه تر هستند.

مطالعات تحقیقاتی زیادی برای بررسی اثر الیاف فولادی بازیافتی تایر بر خواص مکانیکی بتن انجام شد.

تأثیر الیاف بازیافتی تایر را بر رفتار مصالح بتن

تأثیر الیاف بازیافتی تایر را بر رفتار مصالح بتن بررسی کرد و نشان داد که الیاف فولادی عرض ترک را در بتن کاهش می دهد. استفاده مجدد از الیاف فولادی تایر را به عنوان تقویت کننده در بتن مورد مطالعه قرار داد.

آنها اشاره کردند که الیاف فولادی بازیافت شده ممکن است با تقویت کننده های معمولی جایگزین شوند. و می توانند به کوتاه شدن زمان ساخت کمک کنند.

دستورالعمل‌های طراحی موجود برای بتن‌های دارای الیاف بازیابی شده

مناسب بودن دستورالعمل‌های طراحی موجود برای بتن‌های دارای الیاف بازیابی شده از استفاده شده را ارزیابی کرد. و سعی کرد رویکرد مناسب‌تری برای طراحی خمشی پیشنهاد کند.

آنها همچنین یک منحنی تنش-کرنش برای به دست آوردن مقاومت خمشی بتن با الیاف بازیافتی ایجاد کردند.

برای بررسی چسبندگی بین بتن و ماتریس الیاف، آزمایش‌های بیرون‌کشی را روی بتن با الیاف فولادی بازیافت شده با لاستیک به‌دست‌آمده از فرآیند مکانیکی انجام داد.

نسبت حجمی مجاز الیاف برای کارایی بتن

بر اساس مطالعه انجام شده باید نسبت حجمی مجاز الیاف برای کارایی بتن وجود داشته باشد.

برای یک میکسر بتن سنتی، این نسبت باید کمتر از 0.26٪ باشد. با این حال، می توان آن را تا 0.46٪ برای مخلوط کن سیاره ای استفاده کرد.

مطالعه انجام شده توسط آقایی و یزدی، (1393)بیان کرد که استفاده از سیم های ضایعاتی در بتن تأثیر مثبتی بر خواص مکانیکی نمونه های بتن سبک دارد.

به خصوص سیم ضایعاتی استحکام کششی و خمشی بالایی را برای بتن فراهم می کند.

تأثیر الیاف فولادی بازیافتی از لاستیک‌های ضایعاتی را بر مقاومت برشی تیرهای بتن مسلح با در نظر گرفتن آزمایش خمشی چهار نقطه‌ای مورد بررسی قرار دادند.

علاوه بر مقاومت برشی، حالت های شکست، انتشار ترک و عرض نیز مورد بررسی قرار گرفت.

کارایی بتن با الیاف فولادی بازیافتی

کارایی بتن با الیاف فولادی بازیافتی تایر با افزایش مقدار الیاف کاهش می یابد.استفاده از الیاف فولادی بازیافتی از لاستیک‌های ضایعاتی را در بتن خود متراکم با درجه بندی عملکردی جستجو کرد.

خرید و قیمت فوق روان کننده ، چسب کاشی ، ملات ضد اسید ، چسب کاشت میلگرد ، ترمیم کننده بتن ، گروت اپوکسی و ضد یخ شرکت شیمی آبادگران