در اين تحقيق با افزودن الياف فولادي به ميزان 1%،2%و3%حجم بتن و همچنين استفاده از ميكروسيليس و متاكائولن با نسبت هاي تركيبي از 5تا 15 درصد وزني سيمان براي مقاومت هاي فشاري كه در قالب هاي 15*15*15مكعبي و براي مقاومت كششي (شكافت برزيلي)بر روي نمونه استوانه اي10*20 در شرايط سني 28 روزه مورد ارزيابي قرار گرفت .در ابتدا بتن حاوي الياف فولادي بهينه گرديد. در نمونه هاي1%،2%و3%در مقاومت فشاري نمونه2% الياف نسبت به بتن بدون الياف بالاترين مقاومت حدود38/36درصد افزايش را نشان داد.در مقاومت كششي تحقيقات پژوهشگران قبل را به اثبات رسانيد كه هر چه ميزان الياف فولادي افزايش يابد مقاومت كششي نيز افزايش خواهد داشت در اين مطالعه ميزان 3%الياف فولادي نسبت به نمونه بدون الياف7/124% افزايش مقاومت كششي را نشان داد.در فاز دوم پژوهش ميزان بهينه طرح هاي حاوي الياف فولادي با نسبت هاي تركيبي از ميكروسيليس ومتاكائولن مورد ارزيابي قرار گرفت كه نتايج حاصل از تركيب 10%ميكروسيليس و10%متاكائولن بالاترين مقاومت فشاري وكششي نسبت به نمونه بدون الياف بدست آورد. می توانید این تحقیق رشته مهندسی عمران را به صورت فایل word دانلود نمایید.
مقدمه
امروزه در دنيا انواع بسيار متنوعي از الياف براي كاربرد هاي گوناگون در بتن وجود دارند كه يكي از پر كاربردترين آنها الياف فولادي مي باشد.الياف فولادي داراي مدول الاستيسيته وكرنش شكست بالايي بوده كه با توجه به قابليت شكل پذيري مناسب ومقاومت كششي بالا از مناسب ترين واقتصادي ترين نوع الياف به حساب مي آيند.اين نوع الياف به اشكال ظاهري گوناگون(مستقيم.انتهاي قلاب دار.دندانه دارو...)جهت بهبود رفتار بتن ساخته مي شوند.همچنين اختلاط آنها با ديگرمواد بتن به سهولت انجام مي گيرد واين مزيت سبب شده است الياف فولادي بيشترين كاربرد را نسبت به ساير الياف داشته باشد [1] . بتن به عنوان یک ماده¬ی سازه¬ای پر کاربرد, امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می¬گیرد. از سال 1992 تا 1993 میلادی، تنها در کشور آمریکا 63 میلیون تن سیمان پرتلند برای تولید 500 میلیون تن بتن مصرف شده است؛ که این خود پنج برابر تولید فولاد، به صورت وزنی در مدت مشابه است. در اغلب کشور¬های جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نیز فراتر رفته است[1]. تا کنون تعاریف زیادی از بتن ارائه شده است. بر اساس این تعاریف, بتن از سه ماده¬ی اصلی تشکیل شده است. این مواد عبارتند از: مواد سیمانی, آب که مواد سیمانی با آن واکنش داده و خاصیت چسبندگی پیدا می¬کنند؛ و مواد پر کننده¬ که حجم قابل توجهی از بتن را تشکیل می دهند.
آرماتور های فولادی, بتن را تحت کشش مسلح می¬کنند؛ ولی تقریباً اثری بر روند گسترش ترک ندارند. به عبارت دیگر با رسیدن انتهای ترک به موقعیت آرماتورهای کششی، نرخ افزایش باز¬شدگی دهانه¬ی ترک و همچنین انتشار ترک کاهش یافته و سپس با عبور ترک از آرماتور، توسعه¬ی ترک با نرخ بیشتری افزایش می¬یابد. علاوه بر آن وجود آرماتور در نواحي خاص کششي، بتن را از حالت همگن و يکنواخت خارج کرده و فرض همگني بتن در روش¬هاي آناليز را با اشکال مواجه مي¬کند ]1[.
به طور کلی خرابی و انهدام بتن به شدت به تشکیل ترک¬ها و ریز ترک¬ها بستگی دارد. با افزایش بار¬گذاری, ریز ترک¬ها به هم متصل شده و ترک¬ها را تشکیل می¬دهند [2]. به‌منظور رفع این مشکل و همچنین ایجاد شرایط همگن، در چند دهه اخیر از یک سری رشته‌های نازک که در تمام حجم بتن گسترده شده، استفاده می‌شود؛ که به آن¬ها الیاف گفته می¬شود.
با توجه به تعریف ACI 544.2R-89 [5], بتن اليافي بتني است كه با سيمان هيدروليكي, مصالح سنگي ريزدانه و درشت¬دانه ساخته شده و به ¬وسیله¬ی الیاف تقویت می¬شود.
كاربرد گسترده¬ی بتن الیافی از اواسط سال 1960 براي روسازي جاده¬ها، كف سالن¬هاي صنعتي، جداره¬ی كوره¬ها و غیره, آغاز گردید [6]. مهمترین مشخصه¬ی بتن الیافی, خاصیت جذب انرژی و انعطاف پذیری آن است. به همین دلیل امروزه این بتن نقشی بسیار جدی در پیشرفت تکنولوژی بتن ایفا می¬کند.
در کل از بتن اليافی مي¬توان انتظار ارتقای پارامتر¬هاي مرتبط با ضرايب باربري نظير مقاومت فشاري، کششي، خمشي، برشي و مقاومت در برابر خزش، سايش و فرسايش را داشت.
مزاياي بتن اليافي
بتن يك ماده ترد وشكننده مي باشد وجود الياف در آن سبب مي شود مقاومت كششي آن افزايش يابد واز ايجاد ترك خوردگي در بتن جلوگيري كند.به همين علت سببب برتري اين بتن با بتن معمولي شده است.مزاياي كلي آن به صورت زير مي باشد
1-باعث افزايش مقاومت كششي.خمشي وبرشي زياد مي شود.
2-باعث افزايش مقاومت در برابر سايش وهوا زدگي زياد مي شود.
3-باعث قابليت باربري زياد بعد از ترك خوردگي مي شود.
4-باعث افزايش مقاومت زياد در برابر تنشهاي خستگي مي شود.
5- سبب افزاييش مقاومت خوب در برابر ضربه مي گردد.
توجيه استفاده از بتن حاوي الياف فولادي
با توجه به اينكه كشور عزيزمان ايران زلزله خيز مي باشد وتاثير مستقيم وزن مرده سازه با زلزله طرح بتن با مقاومت بالا وداشتن مقاومت زياد باعث كاهش ابعاد ودر نتيجه كاهش بتن مصرفي در سازه وهمچنين كاهش نيروي زلزله در راستاي كاهش هزينه تاثير زيادي خواهد داشت.وهمچنين مزاياي اقتصادي اين طرح از نظر هزينه وخروجي ارز از كشور عزيزمان ايران داراي اهميت فراواني است.بدين معني كه 10 الي30 درصد فولاد وارداتي در حين ساخت قطعات فولادي وصنعتي تبديل به ضايعات مي گردند.ضرورت بر حمل ودفن اين مواد وجود دارد كه خود باعث هزينه مجدد مي گردد.
با توجه به اثرات مثبت كاربرد الياف فولادي در بتن به شرح زير:
*باعث افزايش مقاومت خمشي مي گردد.
* باعث افزايش مقاومت كششي مي كردد.
* باعث افزايش مقاومت برشي مي گردد.
* سبب افزايش مقاومت مقطع در قبال ترك خوردگي مي گردد.
* باعث افزايش ميزان جذب انرژي و... در بتن مي گردد.
فهرست جدول ها.....................................................................................................................ح
فهرست نمودار ها.................................................................................................................ي
فهرست شکل ها ...................................................................................................................ك
فصل اول: کلیات
1-1-مقدمه.................................................................................................................................3
1-2-بيان مساله..........................................................................................................4
1-3-اهداف تحقيق........................................................................................................................5
1-3-بتن حاوي الياف فولادي....................................................................................................5
1-3-1-مزاياي بتن حاوي الياف فولادي.........................................................................................5
1-3-2-توجيه استفاده بتن حاوي الياف فولادي............................................................................6
1-3-3-اصول طراحي بتن اليافي............................................................................................7
1-3-4-كاربرد استفاده از الياف در بتن.......................................................................................7
1-3-5-انواع الياف از نظر جنس..............................................................................................7
1-3-6-انواع الياف از نظر توليد.....................................................................................7
1-4-انواع پوزولانها.................................................................................................8
1-4-1-پوزولانهاي طبيعي........................................................................................8
1-4-2-پوزولانهاي مصنوعي..............................................................................................8
1-4-3-تاثير مواد پوزولان بر خصوصيات مكانيكي بتن.......................................................8
1-4-4- ميكروسيليس..........................................................................................................9
1-4-5-متاكائولن......................................................................................................................9
1-5 فصل‌بندی پایان‌نامه..................................................................................................10
فصل دوم: ادبيات وپيشينه
2-1 مقدمه ............................................................................................................. 12
2-2 تاریخچه...............................................................................................................12
2-2-1-تاثير ميزان الياف بر مشخصات مكانيكي بتن................................................................13
2-3-استفاده از متاكائولن بعنوان پوزولان در بتن................................................................15
2-3-1نتايج آزمايشات ...........................................................................................................16
2-3-2 مقاومت فشاري بتن..........................................................................................17
2-4 پوزولان.........................................................................................................................18
2-5-ميكروسيليس ومتاكائولن.........................................................................................18
2-5-1 میکروسیلیس..................................................................................................19
2-5-1-1 معرفی.............................................................................................................19
2-5-1-2 فواید مصرف میکروسیلیس..................................................................................19
2-5-1-3 میزان مصرفی میکروسیلیس..........................................................................20
2-5-1-4 نتیجه‌گیری استفاده از میکروسیلیس................................................................21
2-5-1-5 ژل میکروسیلیس..............................................................................................21
2-5-2 متاکائولن.................................................................................................................22
2-5-2-1 تعریف..........................................................................................................................22
2-5-2-2 کائولین.........................................................................................................................23
2-5-2-3 خواص فیزیکی و شیمیایی کائولن............................................................................24
2-5-2-4 اندازه ذرات............................................................................................... 24
2-5-2-5 تکلیس.................................................................................................................24
2-5-2-6 ساخت متاکائولن.................................................................................................26
فصل سوم: برنامه‌های آزمایشگاهی
3-1 مقدمه........................................................................................................29
3-2 مصالح مصرفی.........................................................................................................../....29
3-2-1 سیمان ..............................................................................................................29
3-2-2 – متاکائولن..............................................................................................31
3-2-3- الياف فولادي.............................................................................................................33
3-2-4 میکروسیلیس...................................................................................................................34
3-2-5 شن وماسه......................................................................................................................35
2-3-5-1 دانه‌بندی درشت دانه...............................................................................................35
3-2-5-2 دانه‌بندی ريز دانه............................................................................................37.
3-2-6-جذب آب سنگدانه ها.............................................................................................38
3-2-7-آب مصرفي..................................................................................................................39
3-3 طرح اختلاط.............................................................................................................................39
3-4 ساخت نمونه‌ها.....................................................................................................................41
3-5 نگهداری نمونه‌ها..................................................................................................................41
3-6 نحوه انجام آزمایش‌ها و دستگاه‌های آن..................................................................................43
فصل چهارم: ارائه نتایج و تحلیل
4-1 مقدمه.................................................................................................................... 47
4-2 آزمایش‌های مقاومت فشاری.................................................................................................47.
4-3- بررسي نتايج مقاومت فشاري درفاز اول....................................................51
4-4- آزمایش‌های مقاومت كششي(شكافت برزيلي)در فاز اول.............................................53
4-5- نتايج آزمايش مقاومت كششي (شكافت برزيلي)............................................................54
4-6 آزمایش‌های مقاومت فشاری در فاز دوم..................................................................................56
4-7-بررسي نتايج مقاومت فشاري در فاز دوم پژوهش...............................................................61
4-8 آزمایش‌های مقاومت كششي(شكافت برزيلي)در فاز دوم.......................................................61
4-9- نتايج مقاومت كششي (شكافت برزيلي) در فاز دوم................................63
4-10-جمع بندي.....................................................................................................................64
4-11-مقايسه نتايج........................................................................................................65
فصل پنجم: نتیجه‌گیری
5-1 نتیجه‌گیری...................................................................................................................67
5-2 پیشنهادهای ادامه کار................................................................................................67
مراجع...........................................................................................................................6