بررسی مشخصات مکانیکی و سازه ای بتن فوق توانمند با مقادیر مختلف الیاف فولادی

لزوم توجه ویژه به توسعه پایدار در رشته مهندسی عمران به منظور پیشرفت جوامع امروزی، بتن را به عنوان پرمصرف ترین ماده در این زمینه، مورد توجه محققین قرار داده است. در این راستا بتن فوق توانمند الیافی در جایگاه یکی از جدیدترین نوآوری ها در زمینه تکنولوژی بتن مورد توجه ویژه قرار گرفته است، از این رو باید اطلاعات مناسب و کافی از خواص مکانیکی و اطلاعات مورد نیاز طراحی سازه ای در دسترس باشد. در این پژوهش دستیابی به طرح اختلاط بتن فوقتوانمند و ارزیابی خواص مکانیکی و اطلاعات مورد نیاز طراحی سازه ای این ماده مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور ابتدا 14 طرح اختلاط با نسبتهای مختلف پارامتر های تاثیرگذار از جمله نوع سنگدانه، نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان، نسبت میکروسیلیس به سیمان و مقدار فوق روان کننده ساخته شده است و از بین آن ها طرح اختلاط بهینه با توجه به مقاومت فشاری میانگین حدود 175 مگاپاسکال و روانی 75/19 میلیمتر انتخاب گردید. سپس مشخصات مکانیکی بتن فوق توانمند با یک و دو درصد حجمی الیاف فولادی بوسیله آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، مقاومت کششی برزیلی و مدول الاستیسیته مشخص شده است. بوسیله آزمایش تک محوری، سه محوری و کشش مستقیم، اطلاعات مورد نیاز طراحی سازه ای بتن فوق توانمند از جمله مدول برشی، ضریب پواسون و منحنی کامل تنش-کرنش فشاری و کششی بدست آمد.نتایج نشان می دهد که افزودن الیاف به بهبود مقاومت فشاری، مقاومت خمشی کمک کرده است ولی تاثیری در افزایش مقاومت کششی ندارد، زیرا بتن فوق توانمند مقاومت کششی بالایی نسبت به بتن معمولی دارد و افزایش یک درصدی الیاف، اختلاف قابل توجهی ایجاد نمی کند. با افزایش میزان الیاف از یک به دو درصد حجمی، مدول الاستیسیته بتن فوق توانمند افزایش پیدا کرده و منحنی تنش-کرنش نشان می دهد که جذب انرژی بیشتری دارد. مقادیر ضریب پواسون و مدول برشی در آزمایش با فشار تک محوری (فشار جانبی صفر) به دست آمده اند و برای طراحی های سازه ای مفید می باشد. مطابق با آزمایش سه محوری، به جز در فشار جانبی 5 مگاپاسکال، باعث افزایش در ظرفیت تنش نهایی بتن می شود و همچنین مدول الاستیسیته بتن در افزایش پیدا کرده و در فشارهای جانبی 5، 10، 15 و 20 مگاپاسکال مشخص گردیده است. با استفاده از آزمایش کشش مستقیم بر نمونه های استخوانی شکل، منحنی کامل تنش-کرنش کششی در مقادیر مختلف الیاف بدست آمد. مساحت زیاد زیر منحنی نشان دهنده طاقت و جذب انرژی زیاد بتن الیافی فوق توانمند در بارگذاری کشش مستقیم می باشد. منحنی های کامل تنش-کرنش بتن فوق توانمند حاوی یک و دو درصد الیاف فولادی تحت آزمایش تک محوری و سه محوری بدست آمد.