دانلود,بررسی پاورپوینت تأثیر الیاف پلی پروپیلن بر خصوصیات رفتاری بتن ,pptx

بخشی از مطلب

تاثیر الیاف پلی پروپیلن در بتن
     وجود الیاف در ماتریس سیمانی  شکننده، سبب کاهش عرض ترک خوردگی و افزایش مقاومتهای خمشی و کششی می شود و در نتیجه  طاقت شکست   افزایش  می یابد. آگاهی از ویژگیهای الیاف اهمیت زیادی در طراحی دارد. عوامل مهم در انتخاب الیاف عبارتند از : مقاومت کششی، بالا بودن نسبت ضریب ارتجاعی ماتریس که انتقال تنش از ماتریس را ممکن می سازد.    جدا شدن الیاف و ایجاد  ترکهای سطحی و گسترش ترکها ، در طول فرآیندهای جابجائی، ساخت ، عمل آوری، افزایش سن  و ... بوجود می آید و بر روی ویژگیهای مقاومت ترکیب، اثر می گذارد.  کاهش مقاومتی که  بدلیل تشکیل ترکها روی می دهد  به ابعاد ترکهای ایجاد شده بستگی دارد. تا کنون  توجه کمی به اثر ترک در خواص ترکیب الیاف – سیمان شده است.
     با افزایش طول الیاف، مقاومت کششی  آنها کاهش می یابد. همچنین  مقاومت متوسط  الیاف در حالت منفرد  و در ترکیب با بتن از مقاومت توده الیاف موجود در بتن،  بیشتر می باشد. بعبارتی هرچه توده الیاف را بتوان  بیشتر بطور منفرد و مجزا از  هم در حجم بتن پخش و جاسازی  نمود راندمان عمل بتن الیافی ارتقاء خواهد یافت.



     انتقال تنش در ترکیب بتن الیافی
       مدلهای تئوری  موجود برای  مخلوط  سیمانی تقویت شده با الیاف مجزا ازهم  که در یک ردیف قرار گرفته  و بطور یکنواخت در ماتریس توزیع شده، پیشنهاد  شده اند.  در این مدلها معمولا رفتار ماتریس و الیاف تا زمان شکست، ارتجاعی فرض می شود.  همچنین سطح تماس  الیاف- ماتریس بصورت یکنواخت ، پیوسته و بدون تخلخل در نظر گرفته می شود. 
 
 
   توزیع تنش نشان داده شده در شکل  برای پیش بینی  رفتار مقاومتی اکثر سیستمها  مناسب است، هر چند که نظریه های پیچیده تری در مورد توزیع  تنش طولی در سطح تماس مشترک ماتریس- الیاف پیشنهاد شده است. توزیع تنش نشان داده شده در شکل برای پیش بینی رفتار مقاومتی اکثر سیستمها مناسب است. همانطوریکه در شکل نشان داده شده است، خروج یا لغزیدن الیاف، موقعی اتفاق می افتد که طول الیاف از طول بحرانی کوتاه تر باشد. در شرایط تعادل رابطه زیر صادق است:
 
d  :  قطر الیاف
   :  مقاومت کششی الیاف
   :  تنش برشی در فصل مشترک الیاف و ماتریس
       اصول پیش بینی ویژگیهای ترکیبات سیمانی، بر اساس قوانین اختلاط  دوفازی صورت می گیرد. برای ترکیبات حاوی الیاف ناپیوسته،  معادله ضریب ارتجاعی (Ec   ) و مقاومتهای کششی  یا خمشی ترکیبی معمولا  مطابق معادله زیر می باشد.
 
 
 در این روابط    و     به ترتیب نسبتهای حجمی ، و      و     ضرایب ارتجاعی و    و    مقاومتهای کششی الیاف و ماتریس می باشند.


   در صورت استفاده از الیاف نسبتا کوتاه،   نشان دهنده میانگین تنش  هنگام گسیختگی ترکیب است ، که گسیختگی ناشی از بیرون کشیده شدن الیاف از ماتریس را مشخص  می سازد. ضریب وزنی  ترکیب  یعنی    به منظور دخالت دادن عواملی نظیر طول الیاف ، جهت قرارگیری الیاف، عیوب و برهم کنش الیاف باهم  می باشد.
 این موضوع نیز قابل ذکر است که ترکیبات سیمانی دارای تخلخل ومنافذی هستند که قطر آن چند آنگستروم است و  وجود چنین منافذی  نه تنها بر روی ویژگی های مواد تشکیل دهنده ماتریس (1= ) تاثیر میگذارد، بلکه خواص ذاتی سطح مشترک ماتریس – الیاف را نیز متاثر خواهد ساخت. تخلخل  در سطح مشترک ماتریس- الیاف باعث کاهش تماس جامد-جامد بین ماتریس و الیاف می شود.
   شکست  ترکیب بتن و الیاف نظیر شکست ماتریس و الیاف بر اثر کشش، خارج شدن الیاف موقعی پیش می آید که طول الیاف از طول بحرانی اشاره شده در قسمت فوق کمتر باشد.  افزایش در نسبت ظاهری ( طول به قطر معادل) و حجم نسبی الیاف ،  معمولا باعث افزایش مقاومت خمشی و کششی    می شود.
      برای الیاف ناپیوسته تنش در تمامی طول الیاف ثابت نبوده و در معادلات قوانین اختلاط  از میانگین تنش استفاده می شود. توزیع تنش نشان داده شده در شکل زیر ، میانگین تنش     در الیاف با فاصله  Lc /2  از هر دو انتهای الیاف است ( و   عدد ثابتی است). در محلی  که تنش بوجود آمده در انتهایی الیاف . به صورت خطی تغییر کند   است . در بیشتر ترکیبات، الیاف به طور موازی در مسیر تنش اعمال شده در یک ردیف قرار نگرفته و کاملا در افزایش خصوصیات ترکیب موثر نیستند. از طرفی الیافی که عمود بر جهت تنش اعمال شده قرار گیرند در افزایش مقاومت ترکیب بی تاثیر یا کم تاثیرند.
  چنان چه الیاف به صورت مطلوب یعنی در یک ردیف و موازی مسیر تنش اعمال شده قرار گیرند ضریب بازده تقریبا برابر یک است. با بررسی اثر جهت قرار گرفتن الیاف بر روی سختی و مقاومت برای قرار گیری کاملا اتفاقی سه بعدی   =   و برای قرار گیری اتفاقی در دو جهت  =  به دست آمده است.
در ترکیبات حاوی الیاف ناپیوسته انتهای الیاف سبب ایجاد تمرکز تنش می گردد. صرف نظر از ناپیوستگی، تنش کششی الیاف باید به الیاف مجاور نیز انتقال یابد. این پدیده تاثیر متقابل الیاف بر الیاف نامیده می شود.
رفتار تنش - کرنش ترکیب های مسلح به الیاف که دارای ماتریس های شکننده هستند توسط پژوهشگران بررسی شده است. در شکل زیر  نموداری از منحنی تنش – کرنش برای ترکیبات سیمانی  مسلح به الیاف نشان داده است. این منحنی دارای  سه ناحیه است. در ناحیه 1،  قواعد اختلاط حاکم بوده و ماتریس و الیاف رفتار کشسانی دارند. با افزایش بار و ایجاد ترک خوردگی نیرو به الیاف منتقل می شود، و در نواحی دور از سطح ترک، نیرو از طریق الیاف به ماتریس منتقل می شود.  در صورتیکه  مقدار  نیرو در ماتریس  از یک حدی فراتر رود ترکهای جدیدی تشکیل می شود.  در ناحیه 2  با توجه به انتقال نیرو از ماتریس به الیاف و بالعکس ، کرنش و جذب انرژی بطور قابل توجهی وجود خواهد داشت و موجب ایجاد ترکهای چند جهته ریزی می شود. در ناحیه 3  امکان انتقال نیرو از طریق الیاف به ماتریس وجود ندارد و بار اضافی تنها توسط الیاف تحمل می گردد. قابل ذکر است که مقاومت الیاف  و یا مقاومت پیوستگی کنترل کننده گسیختگی نهائی بوده و در نتیجه تعیین کننده شیب منحنی در ناحیه 3 است. در صورتی که الیاف مقاومت لازم برای تحمل  بار را داشته باشد، مطابق کل شیب منحنی در ناحیه 3 مثبت بوده  و در غیر اینصورت  شیب منحنی منفی است.