چکیده
تحقیق حاضر به بررسی رفتار مقاومتی روسازی های بتنی خود متراکم حاوی پودر خاک سنگ تحت تاثیر ترکیب مصرف ماده ی حباب ساز و الیاف میکرو پلی پروپیلن در مقادیر مصرف مختلف پرداخت. پس از تعیین نسبت های اختلاط بتن خود متراکم مورد استفاده در روسازی بتنی و ارزیابی خصوصیات بتن تازه مطابق با ضوابط، الیاف میکرو پلی پروپیلن در دو مقدار مصرف 0.6 و 0.9 کیلوگرم بر متر مکعب و ماده ی حباب ساز در دو مقدار مصرف 0.025 و 0.50 کیلوگرم بر متر مکعب استفاده گردید. خصوصیات مقاومتی روسازی بتنی خود متراکم شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی دو نیم شدن و مقاومت خمشی به ترتیب مطابق با استاندارد های C39 ASTM، C496 ASTM و C78 ASTM ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که ماده ی حباب ساز و الیاف میکرو پلی پروپیلن تاثیر چشمگیری در تغییر رفتار مقاومتی روسازی بتنی خود متراکم دارد. افزودن ماده ی حباب ساز و الیاف، مقاومت فشاری روسازی تا میزان 25 درصد کاهش یافت. اثر ماده ی حباب ساز بیشتر از اثر الیاف در کاهش مقاومت فشاری روسازی بود. با افزودن الیاف میکرو پلی پروپیلن در روسازی بتنی حاوی ماده ی حباب ساز به میزان کمتر از 0.025 کیلوگرم بر متر مکعب، مقاومت کششی و خمشی روسازی به ترتیب تا میزان 18 و 16 درصد افزایش یافت. اما پس از افزودن ماده ی حباب ساز به میزان بیشتر از 0.050 کیلوگرم بر متر مکعب، مقاومت کششی و خمشی روسازی به ترتیب تا میزان 10 و 2 درصد کاهش یافت. مشاهده شد که ماده ی حباب ساز تاثیر منفی بیشتری در کاهش مقاومت کششی نسبت به مقاومت خمشی آن دارد.
واژه های کلیدی: روسازی بتنی خود متراکم، خصوصیات مقاومتی، ماده ی حباب ساز، الیاف میکرو پلی پروپیلن، میزان مصرف مختلف.
مقدمه
استفاده از مخلوط های بتن خود متراکم به منظور ساخت روسازی های بتنی، موضوعی است که در چندین سال اخیر، مورد بحث و تحلیل محققان و مجریان صنعت روسازی جهان قرار گرفته است.[3–1] مخلوط های بتن خود متراکم با توجه به خصوصیات بتن تازه ی خود، می تواند در داخل قالب قطعه ی بتنی حرکت کرده و در بین عناصر مسلح کننده بدون نیاز به عملیات تراکم، قرار گیرد.[8–4] در مورد استفاده از مخلوط های بتن خود متراکم جهت ساخت روسازی های بتنی، می توان مزایای مختلفی را مشاهده نمود. در صورت استفاده از این مخلوط های بتنی در ساخت روسازی بتنی، نیازی به استفاده از ماشین آلات مخصوص احداث روسازی (فینیشر) نبوده که این امر منجر به کاهش هزینه های مرتبط با استفاده از این دستگاه
می باشد. از طرفی، استفاده از مخلوط های بتنی خود متراکم در روسازی های بتنی درزدار و پیوسته ی مسلح، عدم نیاز به عملیات تراکم را به دنبال دارد. در نتیجه هزینه و زمان اجرای روسازی کاهش می یابد. حتی در صورت استفاده از این
مخلوط ها در روسازی های بتنی درزدار غیر مسلح، الزام به استفاده از عملیات تراکم در محل میلگرد های انتقال بار (داول) و میلگرد های دوخت (تای) حذف شده و همچنین کیفیت اجرای روسازی با این مخلوط ها افزایش می یابد. از این جهت استفاده از مخلوط های بتنی خود متراکم جهت ساخت روسازی های بتنی مورد توجه قرار گرفته است.
خصوصیات مقاومتی مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی بتنی، نقش مهمی در طراحی، دوام و عملکرد این روسازی ها بازی می کند. مقاومت فشاری مخلوط های بتنی، علاوه بر آن که بر دیگر رفتار مقاومتی مخلوط های بتنی
تاثیر گذار بوده، یکی از الزامات تعیین کننده در تعیین نسبت های اختلاط بتن روسازی بتنی است.[11–9] مشخصه ی مقاومت کششی مخلوط بتنی مورد استفاده در روسازی بتنی از آن جهت حائز اهمیت بوده که در صورت عدم استفاده از میلگرد ها مسلح کننده در روسازی بتنی(مانند روسازی های بتنی درزدار ساده)، عامل مقاوم در برابر تنش های کششی به وجود آمده در روسازی بتنی، مقاومت کششی بتن سخت شده است. در بین مشخصات مقاومتی مخلوط های بتنی، مشخصه ی مقاومت خمشی (مدول گسیختگی) بتن، یکی از متغیر های مهم در طراحی ضخامت روسازی بوده، به طوری که این عامل به صورت مستقیم بر حداقل ضخامت مورد نیاز دال بتنی تاثیر می گذارد.[12,13] از این جهت، بررسی رفتار مقاومتی مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی بتنی اهمیت پیدا می کند. این موضوع در مورد مخلوط های بتنی خود متراکم مورد استفاده در روسازی بتنی نیز دارای اهمیت بالایی می باشد.
استفاده از مواد نوین در روسازی های بتنی به منظور بهبود عملکرد و دوام روسازی های بتنی و یا کنترل و کاهش
خرابی های مختلف به وجود آمده در روسازی های بتنی همواره مورد توجه محققان و متخصصان صنعت راهسازی بوده است. یکی از این مواد، ماده ی افزودنی حباب ساز است. مواد افزودنی حباب ساز به منظور ایجاد هوای عمدی در مخلوط های بتنی با هدف کنترل و کاهش خرابی های به وجود آمده در بتن ناشی از سیکل های ذوب و یخبندان مورد استفاده قرار می گیرد.[18–14] تکنیک حباب سازی در مخلوط های بتنی یکی از روش های موثر در افزایش دوام سازه های بتنی در برابر سیکل های ذوب و یخبندان بوده که می تواند تاثیر زیادی در کاهش خرابی های به وجود آمده ناشی از این سیکل ها داشته باشد.[22–19] با توجه به این موضوع که روسازی های بتنی اغلب در محل هایی مورد استفاده قرار می گیرند که سیکل های متعدد ذوب و یخ را تجربه می کنند، از این جهت افزایش دوام مخلوط های بتنی مورد استفاده در این روسازی ها در برابر این سیکل ها، بر دوام، عملکرد و سطح خدمت دهی جاده نقش مهمی بازی می کند. مواد افزودنی حباب ساز با ایجاد حباب های میکرو در مخلوط بتنی، دوام سازه ی بتنی در برابر سیکل های ذوب و یخبندان را بهبود می دهد. بنابراین، استفاده از این مواد و به کارگیری تکنیک حباب سازی در روسازی های بتنی اهمیت پیدا می کند. یکی دیگر از مواد نوین مورد استفاده در بتن که مورد توجه زیادی قرار گرفته، الیاف های مختلف است.[28–23] الیاف در مخلوط های بتنی باعث افزایش مقاومت کششی، مقاومت در برابر ضربه و بهبود جذب انرژی در برابر تنش های وارده می گردد. همچنین، پس از ترک خوردگی، الیاف با انجام عمل پل زدن ، از گسترش ترک خوردگی در سازه ی بتنی جلوگیری کرده و مقاومت پس از ترک خوردگی آن را افزایش
می دهد.[33–29] الیاف مورد استفاده در مخلوط های بتنی به طور کلی به سه دسته شامل الیاف فلزی، الیاف طبیعی و الیاف مصنوعی تقسیم بندی می شود. الیاف فلزی، با وجود عملکرد مناسب در مخلوط های بتنی، همیشه با خطر خوردگی همراه بوده، همچنین با توجه به مقدار مصرف بالای این الیاف به منظور دستیابی به خصوصیات مورد نظر، از نظر اقتصادی نیز به صرفه نمی باشد. استفاده از الیاف طبیعی همواره با مشکلات مرتبط با دوام بتن همراه است. الیاف های مصنوعی، از جمله الیاف هایی است که از نظر خصوصیات مقاومتی و دوامی مناسب بوده و همچنین با توجه به مقدار مصرف پایین آن در بتن، از نظر اقتصادی مناسب است. در بین الیاف های مصنوعی مختلف، الیاف های مصنوعی بر پایه ی پلی پرو پیلن، الیاف های مقاوم، با دوام و با عملکرد بالا محسوب شده، که این موضوع باعث شده تا توجه بسیاری را به خود اختصاص دهد.[34]
بررسی رفتار مقاومتی مخلوط های بتنی خود متراکم مورد استفاده در روسازی های بتنی و ارزیابی تاثیر افزودن مواد نوین بر تغییر رفتار این خصوصیات، مورد توجه برخی از محققان بوده است. زیاری و همکاران ایده ی استفاده از مخلوط های بتنی خود متراکم در ساخت روسازی های بتنی پروازی را مطرح کرده و به بررسی خصوصیات مقاومتی و دوامی این مخلوط ها پرداختند.[35] در این تحقیق، از مواد افزودنی مختلف شامل متاکائولین، دوده ی سیلیسی، خاکستر بادی، سرباره فولاد و ماده ی افزودنی حباب ساز در ساخت مخلوط های بتنی خود متراکم روسازی بتنی فرودگاهی، استفاده گردید. نتایج به دست آمده، حاکی از آن بود که افزودن ماده ی متاکائولین باعث بهبود چشمگیر خصوصیات مقاومتی و دوامی روسازی های بتنی خود متراکم فرودگاهی می گردد. همچنین عنوان شد که افزودن ماده ی حباب ساز، باعث افزایش خصوصیات دوامی مخلوط های بتنی خود متراکم شده، اما افزودن این مواد منجر به کاهش مشخصه های مقاومتی روسازی بتنی فرودگاهی می گردد.[36] این موضوع نشان دهنده ی آن است که افزودن ماده ی حباب ساز علاوه بر تاثیر مثبت بر رفتار دوامی روسازی بتنی خود متراکم، باعث تغییر رفتار مقاومتی آن نیز می گردد. بوساری و همکاران در تحقیق خود عنوان کردند که تاثیر استفاده از سیمان های مختلف بر خصوصیات مقاومتی مخلوط های بتنی خود متراکم مورد استفاده در روسازی چشمگیر است.[37]
آیوبامی و همکاران نیز به نتیجه ی مشابهی دست یافتند.[38]
بررسی پیشینه ی تحقیق نشان داد که استفاده از مخلوط های بتنی خود متراکم در روسازی بتنی، با مزایای زیادی از جمله بهبود در عملکرد، دوام و کاهش هزینه و زمان اجرا به همراه است. دیده شد که خصوصیات مقاومتی مخلوط های بتنی نقش مهمی در طراحی و دوام روسازی های بتنی بازی کرده، از این جهت بررسی تغییر رفتار این خصوصیات در مخلوط های بتنی از اهمیت بالایی بر خوردار است. با وجود انجام برخی از تحقیقات انجام شده در زمینه ی استفاده از مواد نوین در روسازی های بتنی خود متراکم، تحقیق کمتری به بررسی اثر ترکیبی ماده ی حباب ساز و الیاف میکرو پلی پروپیلن در مقادیر مصرف مختلف، بر تغییر رفتار مقاومتی روسازی های بتنی خود متراکم پرداخته است. بررسی این موضوع از چند جهت اهمیت پیدا می کند. در ابتدا، بررسی تغییر رفتار مقاومتی مخلوط های بتنی خود متراکم مورد استفاده در روسازی بتنی، به منظور استفاده ی این روسازی ها در مقیاس واقعی اهمیت دارد. استفاده از ماده ی حباب ساز در روسازی بتنی به منظور افزایش دوام در برابر سیکل هیا ذوب و یخبندان اهمیت دارد. از طرفی، افزودن الیاف به مخلوط های بتنی مورد استفاده در روسازی های بتنی میتواند باعث بهبود عملکرد روسازی های بتنی گردد. از این جهت، بررسی مجموع این موارد در کنار یکدیگر، می تواند نگاه مناسب تری و دقیق تری به منظور استفاده از هر یک از این مواد در روسازی های بتنی ارائه کند. از این جهت، تحقیق حاضر به ارزیابی این موارد می پردازد.
دیدگاه خود را بنویسید