بررسی خواص مکانیکی تیرهای بتنی خود تراکم الیافی تحت بارگذاری سیکلی

بتن، ماده ای بسیار ضعیف و شکننده در کشش است. با افزودن الیاف به ماتریس بتن، می توان این رفتار را بهبود بخشید. توانایی الیاف در کنترل و توزیع مجدد تنش ها پس از ترک خوردگی منجر به بهبود در برخی از رفتار سازه ای بتن می شود. یکی از محدودیت های افزودن الیاف به بتن های معمولی، مشکلات پیش آمده در کارایی می باشد. استفاده ترکیبی از بتن خودتراکم و الیاف می تواند این مشکل را حل کرده و استفاده از الیاف را در محدوده وسیع تری از کاربرد سازه ای تسهیل کند. بتن خودتراکم، بتنی بسیار سیال و روان و مخلوطی بسیار همگن است که بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جداشدگی، آب انداختگی، نفوذپذیری و غیره را مرتفع نموده و همچنین بدون نیاز به هیچگونه لرزاننده داخلی و خارجی تحت اثر وزن خود، متراکم می شود. این ویژگی کمک شایانی به اجرای اعضای سازه ای با تراکم زیاد آرماتور می نماید. اگرچه مطالعات بسیاری بر روی رفتار تیرهای بتن الیافی تحت بارگذاری یکنواخت انجام شده است؛ تحقیقات محدودی در رفتار بتن الیافی و مخصوصا بتن خودتراکم الیافی تحت بارگذاری چرخه ای وجود دارد. این تحقیق، نتایج یک مطالعه گسترده تجربی جهت بررسی اثر الیاف های مختلف (فلزی، پلی پروپیلن، پلی فینیل سولفاید و شیشه) در مدل تک و ترکیبی بر خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، چقرمگی، انرژی شکست و انرژی خمشی باقیمانده) و رئولوژی (l-box، جریان اسلامپ، ) و به طور خاص، خواص اتلاف انرژی و میرایی بتن خود تراکم را ارائه می کند. بدین منظور 24 طرح اختلاط شامل 2 مدل الیاف تک و ترکیبی مورد استفاده قرار گرفت. مدل الیاف تک شامل 4 نوع الیاف (فولادی، پلی فینیل سولفاید و شیشه: 0/1، 0/2، 0/3 و 0/4 درصد حجمی و پلی پروپیلن: 0/1 و 0/2 درصد حجمی) مورد آزمایش و مقایسه قرار گرفتند. مدل الیاف ترکیبی، شامل 3 سری ترکیب الیاف فولادی و الیاف مصنوعی( فولادی و پلی پروپیلن ، فولادی و پلی فینیل سولفاید ، فولادی و شیشه) بوده است. مقادیر الیاف مورد استفاده در مدل ترکیبی به صورت 3 درصد مختلف (30، 50 و 70) از حداکثر مقدار الیاف مورد استفاده در مدل تک بوده که جمع درصد در هر طرح برابر 100 بوده است. بررسی نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که حضور الیاف در درصدهای بهینه موجب بهبود در خصوصیات مکانیکی بتن خود تراکم می گردد. نتایج حاصل از آزمایش بارگذاری چرخه ای در تیرهای بتن آرمه خودتراکم الیافی نشان داد که الیاف مصنوعی نقش بسزایی در اتلاف انرژی در سطوح پایین جابجایی و میکرو ترک ها دارد. در دامنه های بالاتر جابجایی و ترک های بزرگ، نقش الیاف فلزی در رشد اتلاف انرژی چشمگیرتر بوده است. زمانی که دو نوع الیاف در مدل ترکیبی استفاده شده اند، به علت رفتار متفاوت هر الیاف در دامنه های مختلف، رشد قابل توجهی در ظرفیت اتلاف انرژی و میرایی تیرهای بتن آرمه خودتراکم، در گستره وسیع تری از جابجایی ثبت شده است.