پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 31 |
| تعداد شماره‌ها | 706 |
| تعداد مقالات | 6,643 |
| تعداد مشاهده مقاله | 9,166,508 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,283,493 |
بررسی تجربی دال‌های بتنی الیافی چند لایه با تغییر درصد الیاف در لایه‌ها در برابر بار ضربه ناشی از وزنه افتان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| تحقیقات بتن | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 2، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 11، خرداد 1393، صفحه 23-34 اصل مقاله (2.74 M) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| میثم قاسمی نقیب دهی؛ مرتضی نقی پور* 1؛ محمود ربیعی2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1دانشیار دانشکده عمران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2استادیار دانشکده مکانیک ،دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| در این مقاله 3 نوع دال بتنی و در مجموع 21 دال به ابعاد 5×60×60 سانتی‌متر در برابر بار ضربه ناشی از وزنه افتان مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شدند. نوع اول دال‌های بدون الیاف، نوع دوم دال‌های الیافی(فولادی، پلی پروپیلن و ترکیبی) که درصد الیاف در راستای ضخامت یکنواخت بوده و نوع سوم که درصد الیاف در لایه‌ها به صورت غیر یکنواخت و متغیر بودند(FG[1] ). نتایج نشان دادند که استفاده از الیاف سبب افزایش قابل ملاحظه مقاومت در برابر ضربه دال‌های نوع دوم و سوم نسبت به دال‌های نوع اول می‌گردند. این مطالعه نشان داد که کارآیی دال‌های مورد آزمایش تحت تأثیر سه عامل شامل نوع الیاف، درصد الیاف و نیز موقعیت قرارگیری لایه‌ها می باشد. نحوه قرارگیری لایه‌ها به صورت FG به نحوی که لایه‌های بیرونی درصد الیاف بیشتر و لایه‌های درونی درصد الیاف کمتری دارند، سبب افزایش قابل ملاحظه جذب انرژی در مقایسه با دال‌های نوع دوم شده است و این در حالی است که کل الیاف مورد استفاده در دال‌های مذکور یکسان بوده است. همچنین نتایج حاصل از آزمایش اولتراسونیک نشان داد که سرعت پالس با افزایش میزان الیاف کاهش می یابد و سرعت پالس در نمونه‌های FG با توجه به حجم متفاوت الیاف در هر لایه متغیر است. Functionally Graded (1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژه‌ها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ضربه ناشی از وزنه افتان؛ دال‌های بتنی الیافی FG؛ آزمایش اولتراسونیک | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
بررسی تجربی دال‌های بتنی الیافی چند لایه با تغییر درصد الیاف در لایه‌ها در برابر بار ضربه ناشی از وزنه افتان
میثم قاسمی نقیب دهی دانشجوی دکتری عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل مرتضی نقی پور* دانشیار دانشکده عمران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل محمود ربیعی استادیار دانشکده مکانیک ،دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
چکیده در این مقاله 3 نوع دال بتنی و در مجموع 21 دال به ابعاد 5×60×60 سانتی‌متر در برابر بار ضربه ناشی از وزنه افتان مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شدند. نوع اول دال‌های بدون الیاف، نوع دوم دال‌های الیافی(فولادی، پلی پروپیلن و ترکیبی) که درصد الیاف در راستای ضخامت یکنواخت بوده و نوع سوم که درصد الیاف در لایه‌ها به صورت غیر یکنواخت و متغیر بودند(FG[1] ). نتایج نشان دادند که استفاده از الیاف سبب افزایش قابل ملاحظه مقاومت در برابر ضربه دال‌های نوع دوم و سوم نسبت به دال‌های نوع اول می‌گردند. این مطالعه نشان داد که کارآیی دال‌های مورد آزمایش تحت تأثیر سه عامل شامل نوع الیاف، درصد الیاف و نیز موقعیت قرارگیری لایه‌ها می باشد. نحوه قرارگیری لایه‌ها به صورت FG به نحوی که لایه‌های بیرونی درصد الیاف بیشتر و لایه‌های درونی درصد الیاف کمتری دارند، سبب افزایش قابل ملاحظه جذب انرژی در مقایسه با دال‌های نوع دوم شده است و این در حالی است که کل الیاف مورد استفاده در دال‌های مذکور یکسان بوده است. همچنین نتایج حاصل از آزمایش اولتراسونیک نشان داد که سرعت پالس با افزایش میزان الیاف کاهش می یابد و سرعت پالس در نمونه‌های FG با توجه به حجم متفاوت الیاف در هر لایه متغیر است.
واژگان کلیدی: ضربه ناشی از وزنه افتان، دال‌های بتنی الیافی FG ، آزمایش اولتراسونیک.
1- مقدمه استفاده از الیاف‌های گوناگون در بتن جهت بهبود عملکرد مکانیکی آن در برابر بارهای دینامیکی از قبیل وزنه افتان، پرتابه‌های کوچک با سرعت بالا و نیز انفجار به دهه ها قبل برمی گردد. تحقیقات متعددی برای تعیین رفتار بتن های مسلح الیافی در برابر بارهای دینامیکی صورت پذیرفته است. کریشنا و همکاران ]1[ نشان دادند که استفاده از الیاف‌های طبیعی در بتن سبب افزایش 3 تا 18 برابری مقاومت آن در برابر ضربه در مقایسه با بتن بدون الیاف می گردد. تحقیقات انجام شده توسط رائو و همکاران ]2[ بر روی دال‌های بتنی دوطرفه مسلح شده با الیاف فولادی نیز بر این نکته تأکید دارند که افزایش کسر حجمی الیاف از 8 به 12 درصد سبب افزایش قابل ملاحظه ای در جذب انرژی می گردد. تحقیقات اونگ و همکاران ]3[ نیز حکایت از جذب انرژی بیشتر دال‌های بتنی مسلح شده با الیاف فولادی با انتهای قلاب دار در مقایسه با دال‌های مسلح شده با الیاف پلی افیلین و نیز پلی وینیل الکل در برابر ضربه ناشی از پرتابه‌های با سرعت کم دارند. ژنگا و همکاران ]4[ در تحقیقات خود بر روی میزان عمق نفوذ پرتابه‌ها بر روی بتن های مقاومت بالا بدین نتیجه دست یافتند که با افزایش مقاومت بتن، عمق نفوذ پرتابه کمتر می‌گردد. شلیر و همکاران ]5[ رفتار بتن‌های مسلح الیافی با مقاومت بالا را در برابر انفجار مورد مطالعه قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که این گونه بتن‌ها در مقایسه با بتن‌های استاندارد عملکرد بهتری دارند. FGM ها مواد کامپوزیتی جدیدی هستند که هدف از ساخت آنها، دست یافتن به خواص و عملکرد موردنظر با تغییر مشخصات در راستای حجم می باشد ]6[. این مفهوم را می‌توان در بتن‌های الیافی نیز مورد استفاده قرار داد که در آن صورت به آن بتن الیافی FG گویند. دیاس و همکاران ]7[ در بررسی‌های خود دریافتند که ساخت نمونه‌های بتنی با استفاده از درصدهای متغیر در راستای ضخامت سبب کاهش میزان مورد نیاز الیاف در ساخت نمونه‌ها بدون هیچ‌گونه تغییری در مدول گسیختگی کامپوزیت می‌گردد. تحقیقات انجام شده توسط کوئک و همکاران ]8[ نیز نشان از مقاومت ضربه‌ای بسیار بالاتر پانل های سیمانی FG در مقایسه با پانل‌های سیمانی معمولی در برابر پرتابه‌های با سرعت بالا دارند. در این مقاله مقاومت در برابر ضربه ناشی از وزنه افتان بتن‌های مسلح الیافی FG مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا دال‌های بتنی FG با استفاده از الیاف فولاد، پلی پروپیلن و نیز ترکیب فولاد و پلی پروپیلن ساخته شده اند و در برابر وزنه افتان مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. همچنین نمونه‌هایی با درصد الیاف یکنواخت جهت مقایسه عملکرد آنها در برابر بتن‌های FG ساخته شده‌اند به نحوی که میزان الیاف مورد استفاده در این نمونه‌ها و نمونه‌های FG یکسان بوده‌اند.
2- روند انجام آزمایش 2-1 مصالح مورد استفاده و طرح اختلاط ها مصالح مورد استفاده برای ساخت بتن با مقاومت بالا شامل سیمان پرتلند تیپ 2، ماسه سیلیسی با دو قطر متفاوت، میکروسیلیس، آب و فوق‌روان‌کننده می باشد. طرح اختلاط در جدول 1 نشان داده شده است. دو نوع الیاف مورد استفاده در شکل 1 نشان داده شده است و ویژگیهای مکانیکی آنها در جدول 2 ارائه گردیده است. در این جدول L/D نسبت طول به ضخامت الیاف هست .
2-2 نحوۀ ساخت نمونه‌ها ابتدا مصالح خشک شامل سیمان، میکروسیلیس و ماسه سیلیسی با دو قطر متفاوت در درون میکسر ریخته و مخلوط گردید. برای ساخت نمونه‌های با الیاف فولادی، الیاف فولادی به صورت دستی و تدریجی به مخلوط موجود در میکسر در حال چرخش اضافه گردید. سپس 90 درصد آب به صورت تدریجی به مصالح در حال چرخش اضافه و 10 درصد باقیمانده نیز ابتدا با فوق‌روان‌کننده ترکیب و سپس ترکیب حاصل نیز به صورت تدریجی به مواد درون میکسر وارد شد. سعی و تلاش بسیاری در مورد نحوة ترکیب مواد به کار گرفته شد تا از گلوله شدن و ته‌نشینی الیاف در ترکیب جلوگیری شود. در ساخت نمونه‌های بتنی پلی پروپیلنی جهت جلوگیری از گلوله شدن الیاف، الیاف‌ها در آخرین مرحله و پس از افزودن آب و ترکیب آب و روان‌کننده به مخلوط اضافه شد. ساخت نمونه با الیاف ترکیبی نیز همانند ساخت نمونه با الیاف فولادی بود با این تفاوت که الیاف پلی‌پروپیلن در انتها اضافه شد. قالب‌های مورد استفاده در شکل 2 نشان داده شده اند. دو سمت این قالب‌ها ثابت بوده و از چوب‌هایی به ارتفاع 5 و طول آزاد 60 سانتی‌متر و دو سمت دیگر متحرک و از چوب‌هایی به ارتفاع 1 و طول آزاد 60 سانتی‌متر ساخته شده اند. نمونه‌ها بعد از 24 ساعت از قالب‌ها خارج و به مدت 28 روز در آب قرار گرفتند.
جدول 1- طرح اختلاط بتن
الف
ب شکل 1. الیاف‌های مورد استفاده: الف) فولادی ب)پلی پروپیلن جدول 2. مشخصات مکانیکی الیاف‌های مورد استفاده
الف
ب شکل 2- قالب‌های چوبی مورد استفاده تعداد 21 دال بتنی با ابعاد 5x60x60 سانتی‌متر ساخته و مورد آزمایش قرار گرفته اند. در این بین 3 دال بتنی FG با الیاف فولادی، 3 دال بتنی FG با الیاف پلی پروپیلن و 3 دال بتنی FG با الیاف ترکیبی فولاد و پلی پروپیلن بودند. این 9 دال از 5 لایه با ضخامت های یکسان 1 سانتی‌متری ساخته شدند که درصد الیاف در لایه‌ها به ترتیب 2، 1، 5/0، 1و 2 درصد بوده اند. در الیاف‌های ترکیبی نیمی از الیاف‌ها، الیاف فولادی و نیمی دیگر الیاف پلی پروپیلن بودند. جهت مقایسه با بتن های الیافی عادی 3 دال بتنی با الیاف فولادی و 3 دال بتنی با الیاف پلی پروپیلن و نیز 3 دال بتنی دیگر با الیاف ترکیبی ساخته شده اند که درصد الیاف در آنها 3/1 درصد بوده است. در واقع درصد الیاف به نحوی انتخاب شده است که کل الیاف مصرفی در نمونه‌های عادی و FG یکسان باشد. علاوه بر بتن‌های الیافی ذکر شده 3 نمونه بتن بدون الیاف نیز ساخته شده اند. نامگذاری دال‌ها، موقعیت لایه‌ها و درصد الیاف مورد استفاده در لایه‌ها مطابق شکل 3 می‌باشد.
2-3 مقاومت فشاری و کششی جهت تعیین مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن‌های با الیاف فولادی، پلی‌پروپیلن، ترکیب فولاد و پلی‌پروپیلن و نیز بدون الیاف از هر نوع بتن 3 نمونه مکعبی با ابعاد 100x100x100 میلی‌متر و 3 نمونه استوانه‌‌ای با قطر 150 میلی‌متر و ارتفاع 300 میلی‌متر ساخته شد.
2-4 سرعت پالس اولتراسونیک (UPV[2]) آزمایش سرعت پالس اولتراسونیک یکی از انواع آزمایشات غیرمخرب مورد استفاده جهت تعیین نقص‌های احتمالی در بتن از قبیل وجود ترک و غیریکنواختی بتن می باشد. سرعت بالای پالس اولتراسونیک در بتن نشان دهنده بتن با کیفیت مناسب است ]9[. محققان متعددی رابطة بین مشخصات فیزیکی (مدول الاستیسیته، مقاومت فشاری و ...) و سرعت پالس را مورد بررسی قرار دادند ]15-10[. در این تحقیق آزمایش UPV توسط دستگاه PUNDIT7 بر روی نمونه‌های مکعبی و به طریق انتشار مستقیم (با قراردادن مبدل‌ها در دو سوی مخالف نمونه‌های مکعبی) صورت پذیرفت. سرعت پالس از رابطة V=L/T تعیین گردید که Vسرعت پالس بر حسب کیلومتر بر ثانیه و L فاصله بین مبدل‌ها و T زمان انتشار بر حسب میکرو ثانیه می‌باشد.
2-5 آزمایش وزنه افتان در این مقاله، عملکرد صفحات بتنی FG تحت بار وزنه افتان مورد بررسی قرار می گیرد لذا همان‌طور که در شکل 4 هم نشان داده شده است در ابتدا یک زیرسازه برای نمونه‌ها ساخته شد که این زیرسازه شامل یک پی به ابعاد 300x1500x1500 میلی‌متر، 4 ستون به ابعاد 300x300 میلی‌متر و نیز 4 تیر که ابعاد آنها 300x300 میلی‌متر است، می باشد. از یک وزنه 5 کیلوگرمی به عنوان وزنه افتان استفاده شده است. این وزنه 5 کیلوگرمی به یک کابل فولادی با قطر 4 میلی‌متر که از یک قرقره عبور داده شده است متصل می باشد. جهت اطمینان از این که وزنه دقیقاً بر وسط نمونه فرود آید، از یک قاب راهنمای فولادی مطابق شکل استفاده شده است. وزنه تا ارتفاع موردنظر (فاصله بین مرکز وزنه و مرکز نمونه‌ها برابر با 4/48 سانتی متر در نظر گرفته شد) بالا برده شده و سپس آزاد می گردید و تعداد ضربه تا گسیخته شدن نمونه‌ها ثبت گردید.
3-نتایج و بحث و بررسی 3-1 مقاومت کششی و فشاری مقاومت فشاری و کششی نمونه‌ها مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج در جدول 3 نشان داده شده اند. همان طور که در جدول نشان داده شده است با افزایش درصد الیاف در نمونه‌های پلی پروپیلن(PP)و ترکیبی(HI ) مقاومت فشاری نمونه‌ها کاهش می‌یابد و این امر در مورد نمونه‌های بتنی الیافی فولادی(ST ) تا 1 درصد الیاف صادق است ولی با افزایش درصد الیاف از 1 به 3/1 و نیز 2 درصد تغییر قابل ملاحظهای در مقاومت فشاری مشاهده نمیگردد. با توجه به شکل 5 افزایش درصد الیاف فولادی و پلی پروپیلن به 3/1 درصد نیز نه تنها سبب افزایش مقاومت کششی آنها نگردید بلکه سبب اندکی کاهش گردید و این در حالی است که در نمونه‌های ترکیبی مقاومت کششی اندکی افزایش یافت.
3-2 مقاومت در برابر ضربه تحت بار افتان تعداد ضربه مورد نیاز برای ایجاد یک حفره از بالا تا پایین نمونه و نیز کل انرژی جذب شده نمونه‌ها در جدول 4 ارائه شده است. میزان انرژی جذب شده از رابطة زیر محاسبه گردید. ارتفاع سقوطx وزن وزنه x تعداد ضربه = انرژی جذب شده وزن وزنه افتان و ارتفاع سقوط به ترتیب برابر با 81/9x 5 نیوتن و 4/48 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. با بررسی نتایج اختلاف قابل ملاحظه ای بین تعداد ضربه ها در نمونه‌های مسلح شده با الیاف و نمونه‌های بدون الیاف مشاهده می گردد که این امر نشانگر کارآیی تسلیح الیافی بتن در بار گذاری ضربه ای است. همان گونه که در شکل 6 نشان داده شده است ساخت نمونه‌ها به صورت چندلایه در مقایسه با بتن های تک لایه، سبب افزایش تعداد ضربه ها و در نتیجه افزایش میزان جذب انرژی گردیده است اما این مسئله نیز به نوع الیاف و میزان درصد آن وابسته است به نحوی که ساخت نمونه‌های فولادی به صورت چندلایه (RSL) سبب گردیده که جذب انرژی در مقایسه با نمونه‌های بدون الیاف تا106 برابر افزایش یابد و این در حالی است که نمونه‌های تک لایه PP دارای بیشترین میزان جذب انرژی بعد از RSL بودند که این امر نشان دهنده تأثیر نوع الیاف و درصد مورد استفاده از آن هم در نمونه‌های تک لایه و هم در نمونه‌های چندلایه می باشد.
شکل 4-آماده‌سازی آزمایش ضربه ناشی از وزنة افتان
جدول 3- مقاومت کششی و فشاری
جدول 4- تعداد ضربه تا گسیختگی
شکل 5- تأثیر الیاف بر مقاومت فشاری و کششی
این مسئله را می توان از دو دیدگاه مورد بررسی قرار داد یکی نحوۀ قرارگیری الیاف و دیگری پیوستگی الیاف با ماتریس پیرامونی. عملکرد الیاف در دال‌های تک لایه به صورت سه بعدی است در حالیکه در نمونه‌های چندلایه به صورت صفحه ای می باشد. همان طور که در شکل 7 نشان داده شده است قرارگیری الیاف به صورت سه‌بعدی منجر به کاهش عملکرد بتن گردیده و این در حالی است که عملکرد صفحه ای نمونه‌ها منجر به افزایش آن می‌گردد و این امر نشان‌دهنده اهمیت قرارگیری الیاف بر روی رفتار کششی کامپوزیت‌هاست. همچنین چسبندگی بین الیاف و ماتریس پیرامون نیز نقش تعیین کننده‌ای بر روی دست‌یابی به جذب انرژی بالاتر دارد. در دال‌های RSL با توجه به این که هم نحوۀ قرارگیری الیاف به‌صورت صفحه‌ای بوده و هم چسبندگی قوی بین الیاف و ماتریس وجود دارد، جذب انرژی بالایی در مقایسه با دیگر نمونه‌ها مشاهده می‌گردد. فرض گردیده است که پیوستگی قوی بین الیاف‌های فولادی و ماتریس پیرامونی شکل گرفته است و الیاف‌های فولادی
الف ب شکل 6- الف)انرژی جذب شده در دال‌ها ب)چند برابر شدن انرژی جذب شده نسبت به دال بدون الیاف
الف
ب شکل7- الف)توزیع اتفاقی الیاف ب)توزیع صفحه ای الیاف با توجه به مقاومت کششی بالا قادر به جدا شدن از ماتریس پیرامونی بودند. صحت این فرضیه در مورد الیاف‌های فولادی در شکل 8 نشان داده شده است. علاوه بر این الیاف‌های PP در نمونه‌های RP با 3/1 درصد الیاف جدا گردیده که این امر سبب ایجاد رفتار سخت شوندگی و در نتیجه ترک های چندگانه گردید. به منظور تعیین اثر الیاف بر روی افزایش تعداد ضربه ها، نحوه قرارگیری لایه‌ها با در نظر گرفتن درصد حجمی الیاف و نیز نسبت مقاومت کششی به فشاری در جدول 5 اشاره شده است. همان‌طور که در جدول نیز مشخص است استفاده از نسبت مقاومت کششی به فشاری بالاتر در لایه‌های بالایی و پایینی در دال‌های چند لایه با الیاف فولادی و ترکیبی در مقایسه با نسبت مقاومت کششی به فشاری در نمونه‌های تک لایه، سبب افزایش تعداد ضربه‌ها گردیده است. همچنین نحوه قرارگیری الیاف در لایه‌های بالایی و پایینی که عملکردی صفحه‌ای دارند در کنار ایجاد پیوستگی قوی بین الیاف و ماتریس سبب جذب انرژی بالاتر نمونه‌های RSL و RHL در مقایسه با نمونه‌های RS و RH گردیده است. در این جدول Ft/Fc نشان‌دهنده نسبت مقاومت کششی به فشاری و Nfail/NfailCon نمایانگر تعداد ضربه تا گسیختگی نمونه‌ها نسبت به دال بدون الیاف می باشند. با استفاده از رگرسیون نمایی غیرخطی و در نظر گرفتن مقاومت‌های کششی و فشاری به عنوان متغیرهای جدید، روابطی به‌دست آمده که در جدول 6 نشان داده شده اند. این روابط برای هر نوع دال به صورت مجزا ارائه شده اند. در روابط ارائه شده برای دال‌های چند لایه، متغیرها همان مقاومت کششی و فشاری در لایه‌ها بودند. در روابط ارائه شده ، ft2 مقاومت کششی در لایه دوم با 1درصد الیاف،ftm مقاومت کششی در لایه وسطی با 0.5 درصد الیاف و fc1 مقاومت فشاری در لایه اول با 2 درصد الیاف می باشند.شکل 9 مودهای گسیختگی دال‌ها را تحت بارگذاری ضربه نشان می دهد. همان‌طور که مشخص است دال‌های با جذب انرژی بیشتر در مقایسه با دال‌های با جذب انرژی کمتر، تخریب بیشتری را در حوالی حفره ایجاد‌شده تحت وزنه افتان شاهد هستند که این امر نیز ناشی از تعداد ضربات بالاتر می باشد.
شکل 8- الف)تشکیل ترکهای چندگانه در نمونه‌هایRP ب)تشکیل ترکهای موضعی ج)الیاف‌های فولادی جدا شده د)الیاف‌های ترکیبی در دال‌های RHL
جدول 5- تأثیر نسبت مقاومت کششی به فشاری لایه‌ها در تعداد ضربه تا گسیختگی
جدول 6- رابطة بین تعداد ضربه لازم تا گسیختگی در دال‌ها با مقاومت فشاری و کششی
شکل 9- مودهای گسیختگی الف)نمونه بدون الیاف ب)نمونه RSL پ )نمونه RS ت)نمونه RPL ث)نمونه RP چ)نمونه RHL ح)نمونه RH
3-3- آزمایش اولتراسونیک سرعت پالس در نمونه‌های بتنی با استفاده از آزمایش اولتراسونیک تعیین گردید. در شکل 10 تغییرات سرعت با در نظر گرفتن مقاومت فشاری و کششی نشان داده شده است. با توجه به نتایج، افزودن الیاف سبب کاهش تراکم بتن و در نتیجه افزایش تخلخل می گردد. سرعت پالس با افزایش تراکم و در نتیجه با افزایش مقاومت فشاری افزایش می یابد. این بدین معناست که در بتن های الیافی چندلایه FG، پالس با سرعت‌های متفاوتی از لایه‌ها عبور می کند به‌نحوی که سرعت در لایه‌های میانی بیشتر از لایه‌های بیرونی است.
4- نتیجه گیری در این مقاله دال‌های بتنی FG تقویت شده با الیاف فولادی، پلی‌پروپیلن و ترکیبی ساخته و تحت وزنه افتان مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین آزمایش اولتراسونیک جهت بررسی تأثیر میزان الیاف بر روی سرعت پالس صورت پذیرفت. با توجه به آزمایشات انجام شده می‌توان به نتایج زیر دست یافت. 1- تسلیح دال‌ها با هر یک از الیاف‌های فولادی، پلی پروپیلن و ترکیبی سبب افزایش قابل ملاحظه تعداد ضربه جهت گسیختگی نمونه‌ها در مقایسه با دال‌های بدون الیاف می‌گردد. این افزایش در دال‌های RP و RSL در مقایسه با دیگر دال‌ها نمود بیشتری داشت. 2- ساخت بتن به صورت چند لایه سبب قرارگیری الیاف‌ها در هر لایه به‌صورت افقی و رفتار صفحه‌ای آنها می شود که در مقایسه با بتن های تک لایه که الیاف‌ها به صورت تصادفی قرار گرفته اند عملکرد بهتری را شاهد هستیم. 3- نتایج ارائه شده نشانگر پتانسیل بالای دال‌های بتنی چندلایه FG در برابر بار ضربه ناشی از وزنه افتان می باشد. این مطالعه نشان داد که کارآیی دال‌های مورد آزمایش تحت تأثیر سه عامل شامل نوع الیاف، درصد الیاف و نیز موقعیت قرارگیری لایه‌ها می باشد. نحوه قرارگیری لایه‌ها به‌صورت FG به نحوی که لایه‌های بیرونی درصد الیاف بیشتر و لایه‌های درونی درصد الیاف کمتری دارند، در مورد دال‌های فولادی و دال‌های با الیاف ترکیبی سبب افزایش قابل ملاحظه جذب انرژی در مقایسه با دال‌های تک لایه شده است و این در حالی است که کل الیاف مورد استفاده در دال‌های مذکور یکسان بوده است. در مورد دال‌های FG با الیاف PP نیز می‌توان درصد بالای الیاف در لایه‌های بیرونی و تخلخل ایجاد شده را یکی از عوامل دانست که جذب انرژی آنها در مقایسه با دال‌های تک لایه PP کمتر بود.
شکل 10- الف،ب و پ) تغییرات سرعت پالس با توجه به مقاوت فشاری و کششی به ترتیب در نمونه‌های پلی پروپیلن،فولادی و ترکیبی
4- دال‌های بدون الیاف گسیختگی خمشی داشتند در حالی که در دال‌های مسلح شده با الیاف، گسیختگی ابتدا با پودر شدن بتن آغاز گردید و در ادامه با کاهش ضخامت به اندازه کافی و ادامه ضربات گسیختگی برشی اتفاق افتاد. در نتیجه جذب انرژی بالاتر سبب تخریب بیشتر در حوالی حفره ایجاد شده در وسط نمونه‌ها گردید. 5- از معادلات رگرسیون نمایی غیرخطی برای دست یابی به رابطة عددی استفاده گردید. نتایج نشان داد که مقاومت‌های فشاری و کششی پارامترهای مهمی در تعداد ضربه لازم برای گسیختگی نمونه‌های تک لایه می باشند. اما غیر از دال‌های RPL، در دال‌های FG تعداد ضربه لازم برای گسیختگی به مقاومت کششی وابسته است. 6- نتایج آزمایش اولتراسونیک نشان داد که سرعت پالس با افزایش میزان الیاف کاهش می یابد. همچنین سرعت پالس در نمونه‌های FG با توجه به حجم متفاوت الیاف در هر لایه متغیر است. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
[1]. Ramakrishna G., Sundararajan T.. “Impact strength of a few natural fibre reinforced cement mortar slabs: a comparative study”. Cement & Concrete Composites 27 (2005) 547–553
[2]. Sudarsana Rao H., Vaishali. Ghorpade G, N.V. Ramana, Gnaneswar K.. “Response of SIFCON two-way slabs under impact loading”. International Journal of Impact Engineering 37 (2010) 452–458
[3]. Ong K.C.G., Basheerkhan, M., Paramasivam , P.. “Resistance of fiber concrete slabs to low velocity projectile impact.” Cement & Concrete Composites 21 (1999) 391-401
[4]. Zhanga, M.H., Shimb, V.P.W., Lua, G., Chewa, C.W.. “Resistance of high-strength concrete to projectile impact.” International Journal of Impact Engineering 31 (2005) 825–841
[5]. Schleyer, Graham, Barnett, Stephanie, Millard, Steve. “Testing and analysis of ultra high performance fiber reinforced concrete panels”. 45th UKELG One-Day Discussion Meeting University of Liverpool, March 2010
[6]. Miyamoto, Y, Kaisser, WA, Rabin, BH, Kawasaki, A, Ford, RG. “Functionally graded materials: design, processing and applications". Mater technol series. Kluwer Academic Publisher; 1999.
[7]. Diasa, C.M.R., Savastano, H., John, Jr. V.M., “Exploring the potential of functionally graded materials concept for the development of fiber cement.” Construction and Building Materials 24 (2010) 140–146
[8]. Quek, S.T., Lin, V.W.J., Maalej, M., “Development of functionally-graded cementitious panel against high-velocity small projectile impact” . International Journal of Impact Engineering 37 (2010) 928-941
[9]. Hwang, Chao-Lung, Bui, Le Anh-Tuan, Chen , Chun-Tsun. “Effect of rice husk ash on the strength and durability characteristics of concrete”. Construction and Building Materials 25 (2011) 3768–3772
[10] . Panzera1, T. H., Christoforo1, A. L., Cota, F. P., Borges, P. H. R.,. Bowen, C. R., “Ultrasonic Pulse Velocity Evaluation of Cementitious Materials. Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials.”book edited by Pavla Těšinova, ISBN 978-953-307-449-8, Published: September 9, 2011
[11]. Demirboga, R., Türkmen, I. , Karako, M.B., “Relationship between ultrasonic velocity and compressive strength for high-volume mineral-admixtured concrete”, Cement and Concrete Research, 34(2004) 2329–2336.
[12]. Nwokoye, D.N., “Assessment of the elastic moduli of cement paste and mortar phases in concrete from pulse velocity tests”, cement and concrete research. 4(1974) 641-655.
[13]. Prassianakis, I. N. , Giokas, P. “Mechanical properties of old concrete using destructive and ultrasonic non-destructive testing methods”, Magazine of Concrete Research, 55(2003). 171–176.
[14]. Qasrawi, Y.H., “Concrete strength by combined non-destructive methods simply and reliably predicted”, Cement and Concrete Research. 30(2000)739–746.
[15]. Rajagopalan, P.R., Prakash, J., Naramimhan, V., “Correlation between ultrasonic pulse velocity and strength of concrete”, Indian Concrete. Journal, 47(1973)416–418.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,992 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,306 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||