خلاصه

این مقاله برخی پیشرفتهای اخیر در کاربردهای ساختمانی کامپوزیت های مهندسی شده سیمانی دارای الیـاف ترکیبـی ۱ را بررسـی مـیکنـد. در ایـن مطالعـه یـک خلاصه از طراحی و ویژگیهای چنین موادی به همراه یک بررسی کلی از کاربردهای الیاف ترکیبی مهندسی ارائه شده است. کاربردهای بررسی شده شـامل اسـتفاده از الیاف ترکیبی مهندسی برای طراحی پنلهای مقاوم در برابر فشار و ضربه، مقاومسازی تیرهای بتن آرمه و ارتقاء پایداری تیرهای بتن آرمه در برابر فرسایش میشوند. این بررسی نشان میدهد که الیاف ترکیبی مهندسی میتواند به طور چشمگیری عملکرد سازههای دارای این مواد را بهبود بخشد.

×

کلمات کلیدی: کامپوزیت ، الیاف ترکیبی ، ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف ترکیبی

۱ .مقدمه

در سالهای اخیر ثابت شده که کامپوزیت های مهندسی شده سیمانی میتوانند به منظور افزایش مقاومت و شکل پذیری با اضافه کردن حجم کمی (نوعاً ( %۲ از الیاف توزیع شده به طور تصادفی از یک نوع با ویژگی خاص به ملات سیمانی طراحی شوند. ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف به دست آمده دارای ویژگیهای چون ظرفیت تغییر شکل کششی بالا ، انرژی شکستگی و استحکام بسیار بالا هستند که این مواد را تبدیل به موادی ایدهآل برای کاربردهای ساختاری مختلف شامل سازههای مقاوم در برابر فشار و ضربه میکند. مقاومت کششی نهایی و ظرفیت تغییر شکل میتواند به ترتیب به اندازههای ۵ مگاپاسکال و % ۴ بالا باشد . نتیجه دو مرتبه بزرگتر از دامنه بتن الیافی مسلح معمولی است. ثابت شده است که استفاده از بیش از یک نوع الیاف به عنوان استحکام بتن برای تعدادی کاربرد ساختمانی میتواند سبب همبستگی الیاف ترکیبی شود که بهتر قادر به تطابق با الزامات عملکردی است. برای مثال، برای استفاده از ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف در سازههای حفاظتی این ماده برای دارا بودن قدرت کافی در مقاومت در برابر شکافها الزامی است. در حالی که در همین زمان برای جذب حداکثری انرژی به آن نیاز است، که به وسیلهی آن میتوان ترکها را به حداقل رساند و سرعت ایجاد ترکها را کاهش داد (این یعنی نیاز به موادی با ظرفیت تغییر شکل به قدر کافی بالا). برای استفاده از ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف در سازههای مقاوم در برابر فرسایش به عرض کم شکاف برای کاهش ورود مواد مخرب به ارماتور فولادی نیاز است، در صورتی که در همین زمان به ظرفیت بالای فشار برای جلوگیری از لایه لایه شدن و خرد شدن پوشش بتنی نیز نیاز است. علاوه بر این، به خاطر آنکه ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف حاوی الیاف دارای ضریب بالا (مثل فولاد و الیاف کربنی) ارائهکنندهی مقاومت بالا، عرض کم شکاف و ظرفیت تغییر شکل پایین هستند در حالی که الیاف ترکیبی ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف دارای ضریب پایین (مثل پلی وینیل الکل و الیاف پلیاتیلن) دارای خواص معکوس هستند که مشخص میشود یک فیبر ترکیبی ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف با نسبت حجم مناسب از الیاف دارای ضریب پایین و بالا میتواند برای دستیابی به تعادل بین مقاومت نهایی، عرض شکاف و ظرفیت تغییر شکل و به علاوه تطابق با الزامات اساسی این کاربردها طراحی

شوند.

۱ Engineered Cementitious Composites

شکل .۱ منحنیهای تنش-کرنش تک محوری ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف آزمایشات

شکل .۲ ضریب حجم بحران الیاف برای ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف ترکیبی

در بخشهای بعدی، عملکرد الیاف ترکیبی ترکیبات سیمانی مهندسی شده با الیاف در تعدادی از کاربردهای ساختمانی با هدف شناسایی پتانسیل این مواد در ارائه کیفیت بهتر در کاربردهای دربرگیرنده ارتقاء مقاومت سازهها در برابر ضربه و فشار، بهبود استحکام و انعطافپذیری تیرهای مسلح به FRP و بهبود پایداری اجزای ساختمان بتن آرمه در برابر فرسایش بررسی شده است.