دست يابي به بتن با مقاومت فشاري و شكل ‌پذيري بالا و استفاده از آن در تقويت تيرهاي بتن آرمه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

بتن با مقاومت فشاري و شكل پذيري بالا (HSHDC)، دسته‌ي جديدي از كامپوزيت‌هاي سيماني مسلح شده با الياف با عملكرد بالا است. الياف خاص پلي اتيلن با وزن مولكولي فوق العاده بالا (UHMWPE)، مي‌تواند دو ويژگي مقاومت فشاري بالا و شكل پذيري بالا را در اين نوع بتن ادغام كند. نسبت‌هاي مختلف مصالحي مانند سرباره، ماسه سيليسي و ماسه سيليسي نرم كه در رفتار اين نوع بتن بسيار تاثير گذار است، تاكنون مورد بررسي قرار نگرفته است. در اين پژوهش HSHDC براي اولين بار در كشور ايران ساخته شده و تاثير نسبت‌هاي مختلف مصالح مذكور به منظور دست يابي به حداكثر ظرفيتِ شكل پذيري و مقاومت فشاري در آن بررسي شده است. HSHDC به علت رفتار شكل پذير، نسبت به FRP با رفتار ترد، برتري ويژه‌اي براي تقويت سازه‌هاي بتن آرمه دارد. اين بتن داراي ظرفيت بالقوه‌ي بالايي براي بهبود گسيختگي، افزايش شكل پذيري و ظرفيت باربري در تير‌هاي بتن آرمه است. از جمله‌‌ ديگر نقايص تيرهاي بتن آرمه‌ي تقويت شده با FRP، وقوع حالت گسيختگي نامطلوب جدا شدگي و در پي آن عدم استفاده از ظرفيت بالاي كششي FRP است. بنا بر اين نحوه‌ي اتصال عضو تقويت كننده به تير بتن آرمه، در نحوه‌ي گسيختگي و عملكرد تير تاثير گذار است. در تحقيق حاضر روش‌هاي مختلف اتصال و بتن ريزي در تقويت تيرهاي بتن آرمه با HSHDC،‌ به سبب دست يابي به بهترين تعامل و عملكرد آن با بتن بستر براي اولين بار مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در اين پژوهش، طرح اختلا‌ط‌هاي HSHDC با چهار نسبت آب به مواد سيماني 0.16، 0.18، 0.2 و 0.22، چهار نسبت سرباره به سيمان 0.5، 0.75، 1 و 1.25، چهار نسبت ماسه سيليسي به سيمان 0.4، 0.6، 0.8 و 1، هم‌چنين سه نسبت ماسه سيليسي نرم به ماسه سيليسي 0.25، 0.5 و 0.75 ساخته شده و تحت آزمايش مقاومت فشاري و طاقت قرار گرفتند. همه‌ي طرح اختلاط‌هاي ساخته شده رفتار شكل پذير همراه با كرنش سخت شدگي و ريز ترك خوردگي را نشان دادند. بهترين طرح اختلاط HSHDC در نسبت‌هاي بهينه‌ي آب به مواد سيماني 0.2، سرباره به سيمان 1، ماسه سيليسي به سيمان 0.6 و ماسه سيليسي نرم به ماسه سيليسي 0.75 منجر به مقاومت فشاري و مدول گسيختگي به ترتيب 113.2 و 18.1 مگا پاسكال و تغيير مكان نهايي تقريبا برابر با 1/12 طول دهانه شد. با اين حال اين طرح به دليل چسبندگي بالا و دشواري ساخت، قالب گيري و پرداخت سطحي براي تقويت تيرهاي بتن آرمه انتخاب نشد. طرح اختلاط انتخاب شده براي تقويت تيرهاي بتن آرمه داراي نسبت‌هاي بهينه‌ي طرح مذكور بدون ماسه سيليسي نرم، با مقاومت فشاري و مدول گسيختگي به ترتيب 91.5 و 15.7 مگا پاسكال و تغيير مكان نهايي تقريبا برابر با 1/19 طول دهانه است. در ادامه شش عدد تير بتن آرمه شامل تير شاهد، تيرهاي تقويت شده با پانل پيش ساخته‌ي HSHDC به روش‌هاي EBR ،EBROG و مهارهاي مكانيكي، هم‌چنين تيرهاي تقويت شده با HSHDC به صورت درجا به روش‌هاي ميخ‌ كوبي سطح و EBROG تحت آزمايش خمش چهارنقطه‌اي قرار گرفتند. همه‌ي تيرهاي تقويت شده با HSHDC به صورت خمشي همراه با پارگي پانل گسيخته شدند. بالاترين افزايش ظرفيت باربري به مقدار 39 درصد در تير تقويت شده با پانل پيش ساخته‌ي HSHDC به روش استفاده از مهارهاي مكانيكي و بالاترين افزايش شاخص شكل پذيري انرژي و تغيير مكان به مقدار 48 و 64 درصد در تير تقويت شده با HSHDC به صورت درجا به روش EBROG نسبت به تير شاهد حاصل شده است.

231720

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان