بررسی مشخصات مکانیکی و شکل پذیری بتن حاوی الیاف فولادی

از جمله دلایلی که برای پر مصرف بودن بتن می توان اشاره کرد این است که بتن نسبت به چوب و فولاد معمولی از مقاومت بالایی در برابر آب برخوردار می باشد و همچنین به علت خاصیت شکل-پذیری بتن تازه می توان از آن به سادگی برای ساخت اجزای مختلف سازه استفاده کرد. دلیل دیگر هم سهولت دسترسی و ارزان بودن این مصالح در کار می باشد که در اغلب نقاط یافت می شود. بتن یک ماده ضعیف در کشش می باشد که اغلب در مرحله سخت شدگی و جمع شدگی های ناشی از خشک شدن و شبیه آن دچار ترک می شود که این ترک ها معمولاً با گذشت زمان و وارد شدن تنش به بتن گسترش پیدا می کنند. از نقطه نظر مقاومت، بتن ها به سه گروه زیر تقسیم می شوند : - بتن با مقاومت کم: مقاومت فشاری کمتر از 20 مگا پاسکال - بتن با مقاومت متوسط ( معمولی ): مقاومت فشاری بین 20 تا 40 مگا پاسکال - بتن با مقاومت زیاد: مقاومت فشاری بیشتر از 40 مگاپاسکال - بتن های با مقاومت بالا عموماً علاوه بر سیمان پرتلند، سنگ دانه و آب حاوی مصالح دیگری از قبیل افزودنی ها و یا مواد سیمانی مکمل نیز می باشند. از جمله مواد مکمل می توان به خاکستر بادی و میکروسیلیس و سرباره اشاره نمود که با مصرف آنها در بتن می توان به مقاومت فشاری تا حد 98 مگاپاسگال دست یافت. در کارهای بتنی جدید، تولید بتن با مقاومت زیاد و دارای کارایی کافی در کارگاه بدون استفاده از فوق روان کننده عملی نیست. روشی برای پیش بینی مقدار فوق روان کننده لازم وجود ندارد و برای تعیین آن باید از طریقه سعی و خطا استفاده نمود. اصولاً اگر مقاومت معیار اصلی باشد، باید نسبت آب به سیمان را به حداقل ممکن رساند و بنابراین مقدار فوق روان کننده لازم، به حداکثر مقدارش می رسد. اما اگر خواص روانی بتن با مقاومت بالا خیلی مهم باشد، باید با توجه به مقاومت لازم، بیشترین نسبت آب به سیمان ممکن را انتخاب نمود، تا به همراه مقداری فوق روان کننده، کارایی مطلوب حاصل گردد. عموماً بیشترین مقاومت زمانی حاصل می شود که نمونه پیوسته به صورت مرطوب ( با رطوبت نسبی 100 درصد ) تا زمان آزمایش نگهداری شود. گروهی از محققین دریافته-اند که اگر بتن های با مقاومت بالا، 7 روز به صورت کاملاً مرطوب و بعد از آن در محیطی با رطوبت نسبی 50/0 نگهداری شوند و پس از 28 روز مورد آزمایش قرار گیرند، نسبت به بتنی که در تمام این مدت در محیط کاملاً مرطوب قرار داده شده است، حدود 10 درصد کاهش مقاومت دارند. بتن-های با مقاومت معمولی و مقاومت بالا ترد و شکننده هستند که این درجه تردی با افزایش در رده مقاومت بتن، افزایش پیدا می کند. از سوی دیگر بتن یک ماده ضعیف در کشش می باشد که اغلب در مرحله سخت شدگی و جمع شدگی های ناشی از خشک شدن و شبیه آن دچار ترک می شود که این ترک ها معمولاً با گذشت زمان و وارد شدن تنش به بتن گسترش پیدا می کنند. به عنوان نمونه پدیده جمع شدگی در سازه های بتنی از قبیل بزرگراه ها و پل ها خطر آفرین می باشد. مشکل زمانی در این ساز ه ها بروز می کند که ترک در سطح بتن مشاهده می شود و در مجموع یک سطح بد منظر و ناخوشایند را تولید می کند این ترکها مجرایی برای نفوذ نمک و آب به بتن می شوند که این پدیده باعث بالا رفتن احتمال خوردگی میلگرد در بتن می شود. خوردگی باعث انبساط در میلگرد و متعاقباً پدیده پرتاب شدگی پوشش بتن می شود که در نتیجه از مقاومت و عمر سرویس دهی بتن کاسته می شود.حال اگر به گونه ای بتوان این نقطه ضعف بتن را برطرف کرده یا کاهش داد می توانیم از هزینه های تعمیر و نگهداری بتن هم بکاهیم و سازه های با عمر مفید بیشتری داشته باشیم. از جمله موادی که برای بهبود در رفتار بتن امروزه استفاده می شود الیاف و میکروسیلیس می باشد. اگر الیاف به طور یکنواخت و در همه جهات در بتن پراکنده شود، مقاومت بتن در برابر شکل گیری ترک های ناشی از جمع شدگی پلاستیک افزایش می یابد. از سوی دیگر پراکندگی یکنواخت الیاف به ترک های ریز اجازه گسترش نمی دهد و در نتیجه ترک های بزرگ تشکیل نمی گردد و بدین ترتیب در مقابل از هم پاشیدگی بتن مقاومت می کند.