بتن مسلح به الیاف سیزال

الیاف سیزال از برگ های Agave Sisalana استخراج می شود. این الیاف از حدود یکصد سلول رشته ای منفرد در مقطع عرضی به همراه همی سلولز، لیگنین و پکتین تشکیل شده است. الیاف سیزال در مقایسه با اغلب انواع الیاف طبیعی نسبتاً مقاوم تر هستند. البته این الیاف همانند بسیاری از دیگر الیاف طبیعی وقتی به عنوان تقویت کننده در بتن به کار می رود، با مشکلات جدی دوام مواجه است.

ساخت بتن مسلح به الیاف سیزال

اطلاعات موجود نشان می دهد که می توان الیاف سیزال را مستقیماً در حین اختلاط به بتن افزود و یا بعد از بتن ریزی در بتن قرار داد. در موقع اضافه کردن الیاف سیزال در طی اختلاط بتن، الیاف تمایل به گلوله ای شدن دارند. زمان گیرش به طور قابل توجهی تحت تاثیر وجود الیاف سیزال قرار دارد که احتمالاً ناشی از اثر کندگیر کنندگی ناخالصی های آلی شسته شده از الیاف می باشد.

 

خصوصیات بتن مسلح به الیاف سیزال

تحقیق انجام شده توسط گرام، نشان داده است که ترکیبات مسلح به الیاف سیزال را می توان با مقاومت های خمشی بیشتر از مقاومت ترک خوردگی ماتریس سیمان تولید کرد. همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است، ترکیبات تقویت شده با %2 حجمی از الیاف سیزال (که به طور دستی قرار داده شده و هم راستا شده اند) و در معرض هیچ یک از چرخه های آب و هوایی شبیه سازی شده قرار نگرفته اند، از مقاومت خمشی و انعطاف پذیری بالایی برخوردار بودند. البته ترکیبات همسانی که در معرض چندین چرخه آب و هوایی شبیه سازی شده متفاوت (چرخه های تر و خشک شدن) قرار گرفتند، دچار افت اساسی در مقاومت و انعطاف پذیری شدند. مشکل پایایی دراز مدت بتن های مسلح به الیاف سیزال در شکل 1 مشاهده 
می شود.

مطابق فرضیه گرام، این مشکل دوام به دلیل تجزیه شیمیایی الیاف سیزال در محیط قلیایی ماتریس سیمان ایجاد شده است.

گرام، در تحقیقات بعدی خود کشف کرد که با غشتن الیاف سیزال به عوامل حفاظت کننده شیمیایی 
می توان تجزیه الیاف را به تاخیر انداخت. چندین عامل شیمیایی مختلف آزمایش شدند و البته نتیجه گیری شد که این عوامل نمی توانند به طور دائم از تجزیه الیاف جلوگیری کنند.

گرام، نهایتاً کشف کرد که می توان مشکل تجزیه الیاف را با جایگزینی حدود %45 از سیمان با سیلیکافیوم فوق العاده ریز متوقف نمود. سیلیکافیوم فعال، میزان قلیای ماتریس سیمان را تا اندازه ای که بر روی الیاف سیزال بی تاثیر باشد، کاهش می دهد و بنابراین پایایی دراز مدت ترکیبات مسلح به الیاف سیزال بهبود 
می یابد.

شکل1منحنی های تنش خمشی- کرنش ترکیبات مسلح به الیاف سیزال درچرخه های مختلف آب وهوایی

بتن مسلح به الیاف نارگیل

نارگیل میوه ای است که از درخت نخل نارگیل به دست می آید. کشت درختان میوه دار نارگیل محدود به نواحی گرمسیری آفریقا، آسیا و آمریکای مرکزی می شود. و شش بیرونی یک میوه رسیده نارگیل که غلاف نامیده می شود از یک پوسته سخت مقدار زیادی الیاف مدفون شده در یک ماده نرم تشکیل شده است. الیاف مدفون شده که از هم پاشیدن مصالح نرم اطراف الیاف استخراج می شوند. فرایند استخراج الیاف نارگیل از غلاف نارگیل خیساندن نامیده می شود.

الیاف نارگیل تحت شرایط آب و هوایی طبیعی بسیار دوام هستند. با این حال مدول الاستیسیته پایین و حساسیت نسبت به تغییر رطوبت باعث می شود که تاثیر گذاری آنها به عنوان تقویت کننده بتن زیر سوال برود.

 

ساخت بتن مسلح به الیاف نارگیل

معمولاً الیاف نارگیل همزمان با سایر تشکیل دهنده های بتن مخلوط می شوند. نتایج مطلوب وقتی به دست می آید که الیاف نارگیل در شرایط اشباع با سطح خشک با سیمان مخلوط شده و سپس به این مخلوط مقدار مناسبی آب اضافه شود.

با به کارگیری این روش، می توان الیاف نارگیل با طول 1 تا 2.5 اینچ (25 تا 64 میلیمتر(را به طور اثربخشی با درصد حجمی 2.5 تا 15 درصد با ماتریس سیمانی مخلوط نمود. همچنین روشن شده است که می توان با به کارگیری فشار ( تراکم ) یکنواخت بتن ریزی در محدوده 145 تا290psi (1 تا 2mpa ) به کاهش هایی در جذب آب و نفوذپذیری دست یافت.

خصوصیات بتن مسلح به الیاف نارگیل

خصوصیات مصالحی ترکیبات مسلح به نارگیل توسط کوک، پاما و ویراسینگ بررسی شده است. هدف اصلی مطالعات آنها، بهینه ساختن چندین عامل ساخت از قبیل طول الیاف، حجم الیاف و فشار بتن ریزی بود به طوری که ترکیبات حاصله هم به شکل موثری تقویت شود و هم اقتصادی باشد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، حجم الیاف و فشار بتن ریزی هر دو تاثیر عمده ای بر روی مدول گسیختگی (MOR) ترکیبات مسلح به الیاف نارگیل دارند. الیته در این شکل مشاهده می شود که سرعت افزایش MOR در فشار بتن ریزی بیش از 240psi (1.6Mpa) کاهش می یابد.

شکل 1 منحنی های مدول گسیختگی- فشار بتن ریزی برای ترکیبات مسلح به الیاف نارگیل

در پایان نتیجه گیری شد که فشارهای بتن ریزی بیش از psi240 منجر به صدمه زدن یا از بین بردن پوشش کپسول مانند الیاف می شود که توسط ماتریس سیمانی ایجاد می گردد. برپایه یافته های آنها، کوک و همکاران نتیجه گیری کردند که ترکیبی که با الیافی به طول 1.5 اینچ (38 میلیمتر ) درصد حجمی %7.5 درصد و فشار بتن ریزی psi240 ساخته می شود، ترکیب بهینه ای خواهد بود. طول بهینه الیاف یعنی 1.5 اینچ در طی آزمایش های بیرون کشیدگی الیاف که نشان دهنده مقاومت پیوستگی بین الیاف و ماتریس است، تعیین شد. میزان درصد بهینه حجمی یا 7.5 درصد مقداری بود که با آن الیاف نارگیلی از دیدگاه عملکرد و هزینه، بیشترین تاثیر را داشتند.

جهت مطالعه مقاله بتن مسلح به الیاف نارگیل به صورت کامل می توانید به وب سایت کلینیک بتن ایران مراجعه نمایید 

همه آنچه که درباره پلی کربوکسیلات باید بدانید

پلی کربوکسیلات چیست

پلی کربوکسیلاتها نسل سوم از روان کننده های بتن هستند که به عنوان یک فوق روان کننده در بتن به کار میروند. مهمترین تفاوت این روان کننده با روان کننده کاهنده آب مقدار کاهش آبی است که استفاده از این افزودنی ممکن می سازد.

محاسن پلی کربوکسیلات

 پلی کربوکسیلات  قادر است  مقدار آب اختلاط را درصد و برخی حتی بیش از 30 درصد کاهش دهد . مهمترین کاربردهای این افزودنی ها در تولید بتن های با کارایی معمولی و نسبت آب به سیمان کم ( حتی کمتر از 3/0 ) ، تولید بتن های روان و خودتراکم در نسبت آب به سیمان است . 

کاربرد پلی کربوکسیلات

از مهمترین موارد مصرف این افزودنی ها در ساخت قطعات پیش ساخته و بتن پیش تنیده بوده و در بتن ریزی قطعات با عمق زیاد بسیار سودمند می باشند .همچنین به دلیل افزایش پمپ پذیری تا طبقات بسیار زیاد کاربرد دارد.

تفاوت کربوکسیلات با روان کننده های دیگر

از مشکلات روان کننده ها در گذشته افت اسلامپ زیاد بتن های حاوی این ترکیبات بود . با معرفی ترکیبات با پایه پلی کربوکسیلات این مشکل برطرف شده و امکان اضافه کردن افزودنی فوق روان کننده به مخلوط بتنی در محل تولید بتن به وجود آمده است . در گذشته به دلیل افت اسلامپ شدید, روان کننده ها در پای کار و پیش از بتن ریزی به مخلوط بتن افزوده می شد .

روش استفاده کربوکسیلات

 استفاده از افزودنی فوق روان کننده پلی کربوکسیلات در بتن هایی که طرح اختلاط مناسبی ندارند می تواند موجب بروز آب انداختگی گردد . هم چنین استفاده بیش از اندازه از این افزودنی  آب انداختگی بتن را به همراه خواهد داشت . با وجود اینکه استفاده از این افزودنی  موجب افزایش ضریب فاصله در سیستم توزیع حفرات بتن می شود ، مقاومت در برابر پدیده ذوب و یخ را افزایش می دهد . در صورت مشاهده افت اسلامپ و از دست رفتن کارایی بتن ، می توان با استفاده از این افزودنی ها کارایی را بازیابی کرده و بدون اضافه کردن آب اضافه ، روانی بتن را مجددا تامین نمود . با توجه به اینکه معمولا نسبت آب به سیمان بتن های حاوی این افزودنی کمتر از بتن های معمولی است ، خواص سخت شده چنین بتن های بهبود می یابد .

نوع و میزان مصرف کربوکسیلات

میزان مصرف این مایع روان کننده 8/0 تا 3/0 درصد وزن سیمان مصرفی میباشد.

روان کننده بتن چیست

روان کننده بتن چیست

روان کننده یک افزودنی شیمیایی بتن است که به عنوان کاهنده آب و بالا بردن عدد اسلامپ بتن به کار برده میشود . بدیهی است که با بالا رفتن عدد اسلامپ بدون آنکه بتن خواص خود را از دست بدهد بتن روانتر شده و باعث میشود که به راحتی خلل و فرج محل ریخته شده را پر کند.

محاسن روان کننده بتن

از محاسن روان کننده بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد

1-افزایش عدد اسلامپ و روانی بتن

2-کاهنده آب

3-کاهش عیار سیمان

4-افزایش مقاومت فشاری

5-قابلیت استفاده در بتن های با سنگ دانه های نامناسب

6-قابلیت استفاده در قالبهای نازک و پر میلگرد

7-قابلیت پمپاژ بتن

خواص روان کننده و معایب آن

با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده‌ها به مخلوط بتن معمولاً آب انداختن بیشتر، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بو د. آب انداختن بیشتر باعث واپاشیدگی بتن میشود. .

مقادیر بیشتر استفاده از این افزودنی ها معمولا موجب کندگیری بتن می گردد . تعیین مقدار مطلوب استفاده از این افزودنی ها باید بر اساس مقادیر پیشنهادی توسط تولید کننده و با ساخت طرح اختلاط های آزمایشی با به کارگیری مصالح مورد استفاده در پروژه مورد نظر صورت پذیرد . استفاده از برخی از این افزودنی ها موجب ایجاد حباب هوا در بتن شده و این مسئله باید همواره در استفاده از این افزودنی های شیمیایی مورد توجه قرار بگیرد ترکیبات سازنده این افزودنی ها عمدتا ترکیبات آلی بوده که می توانند باعث ایجاد تاخیر در زمان گیرش بتن شوند. برای جبران چنین مشکلی در برخی از این افزودنی ها از مقادیر کمی ترکیبات تسریع کننده استفاده می شود.

 

انواع روان کننده بتن

 1-  فوق روان کننده کربوکسیلاتی 

 2- فوق روان کننده نفتالینی  

3- فوق روان کننده لیگنو سولفات

فوق روان کننده کربوکسیلات با فوق روان کننده های متداول دیگر در عمل متفاوت است . پایه فوق روان کننده کربوکسیلیک، اتر است و نیز دارای زنجیره های جانبی ملکولی هستند و میزان مصرف آن 2/1-5/. درصد وزن سیمان مصرفی میباشد و عدد اسلامپ را تا 12 افزایش میدهند. 

فوق روان کننده نفتالینی

فوق روان کننده بر پایه نفتالین به عنوان یک ماده ی کاهنده ی آب و دیرگیر شدن بتن است . این فوق روان کننده به منظور استفاده در مناطق معتدل و گرم مناسب است و میزان مصرف آن 1-8/. درصد وزن سیمان مصرفی میباشد و عدد اسلامپ را تا 18 افزایش میدهند. .  

فوق روان کننده لیگنو سولفات

فوق روان کننده لیگنو سولفات یک افزودنی مایع است که بر روی ذرات سیمان تاثیر می گذارد . این فوق روان کننده به صورت عامل روان کنندگی قوی بر روی ذرات سیمان می باشد و تاثیر کندگیری کنترل شده ای دارد و میزان مصرف آن 8/.-3/. درصد وزن سیمان مصرفی میباشد و عدد اسلامپ را تا 21 افزایش میدهند.

طرح مخلوط بتن چیست؟

روشهای تعیین نسبت مخلوط بتن براساس نشریه 101 موسوم به مشخصات فنی عمومی راه ها و نشریه 55 بشرح ذیل می باشد :
برای بتن های رده C12 و پایین تر می توان نسبتهای اختلاط را براساس تجارب قبلی و بدون مطالعه آزمایشگاهی تعیین کرد.
برای بتن های رده C25 و پایین تر می توان نسبتهای اختلاط جدول زیر را به عنوان راهنما ملاک قرارداد مشروط بر آنکه مصالح مصرفی مطابق مشخصات قید شده در این نشریه باشند.
برای بتنهای رده C30 و بالاتر نسبتهای بهینه اختلاط مصالح باید از طریق مطالعات آزمایشگاهی و تهیه طرح مخلوط بتن بدست آید.

نسبتهای تقریبی اختلاط برای یک متر مکعب بتن

رده بتن	سیمان تقریبی (کیلوگرم)	ماسه تقریبی (لیتر)	شن تقریبی (لیتر)
25 C	350	530	830
20 C	300	530	880
16 C	250	530	930
12 C	200	530	970
10 C	150	530	1050

کلیه ضوابط مربوط به مقاومت فشاری مشخصه بتن بر اساس آزمایشهای نمونه های استوانه ای به ابعاد 150x300 mm استوار است. در صورت استفاده از نمونه های استوانه ای یا مکعبی غیر استاندارد مقاومت آنها باید به مقاومت نظیر نمونه های مورد نظر تبدیل شود.

پس از معلوم نمودن وزن سیمان لازم در بتن، از روی جدول فوق حجم شن و ماسه لازم را بدست آورید.

جهت مطالعه مقاله طرح مخلوط بتن به صورت کامل می توانید به وب سایت کلینیک بتن ایران مراجعه نمایید .