تاثیر الیاف PVA و نانوذرات بر مقاومت پیوستگی بتن الیافی

محورهای موضوعی : آنالیز سازه - زلزله

حسین نعمتیان جلودار ¹ , عطا حجت کاشانی ² , رحمت مدندوست ³ , عباس اکبرپور نیک قلب رشتی ⁴ , Seyed Azim Hosseini ⁵

1 - استادیار دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، چالوس ، ایران
2 - هیات علمی گروه مهندسی عمران- سازه و زلزله دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب
3 - 1- استاد مدعو ‌گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی‌ واحد خرم‌آباد، خرم‌آباد، ایران2-دانشیار، هیئت علمی‌گروه مهندسی عمران،
4 - واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایراننویسنده مسئول
5 - Department of Civil Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

تاریخ دریافت : 1402/05/21 تاریخ پذیرش : 1402/09/10 تاریخ انتشار : 1402/12/09

کلید واژه: بتن الیافی, مقاومت پیوستگی, نانوسیلیس, میکروسیلیس, الیاف PVA,

چکیده مقاله :

ترمیم و تقویت سازه‌های بتنی از اهمیت ویژه‌ برخوردار بوده و خواص مکانیکی ملات‌های ترمیمی و همچنین سازگاری با بتن پایه از نکات مهم در ترمیم سازه‌های بتنی آسیب‌دیده می‌باشد. پارامتر مقاومت پیوستگی مصالح از خواص مهم در انتخاب ملات‌های ترمیمی به شمار می‌آید. در این مطالعه آزمایشگاهی مقاومت پیوستگی تعداد 7 نوع ملات پایه سیمانی حاوی نانوسیلیس (NS)، میکروسیلیس (SF) و الیاف پلی‌ونیل‌الکل (PVA) براساس استاندارد ASTM C882، بر روی بتن پایه مورد آزمایش قرار گرفته شده است. بتن پایه از نوع بتن الیافی با مقاومت فشاری هدف برابر 45 مگاپاسگال و در طرح اختلاط آن از الیاف ماکروسینتتیک استفاده شده است. روانی نمونه بتن الیافی برابر120 میلیمتر بوده و روش عمل‌آوری نمونه‌ها به صورت مرطوب انجام شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که کلیه مصالح ترمیمی در این تحقیق با بتن پایه سازگار بوده واستفاده ازترکیب الیاف PVA و نانوسیلیس در ملات‌های پایه سیمانی باعث افزایش مقاومت پیوستگی نمونه‌ها به میزان 85 درصد نسبت به نمونه‌های بدون الیاف گردیده است. بالاترین مقاومت پیوستگی در بین نمونه‌ها مربوط به ملات پایه سیمانی حاوی الیاف PVA و نانوسیلیس (6NS75/0PVA) با مقاومت پیوستگی برابر 83/21 مگاپاسگال بوده است.

چکیده انگلیسی:

Repairing and Strengthening of concrete structures is of special importance and the mechanical properties of repair mortars and their compatibility with the base concrete are significant aspects in the field of repairing of damaged concrete structures. The bond strength parameter of materials is one of the important properties in the selection of repair mortars. In the current Experimental studies, the bond strength of 7 types of cement base mortars consisting Nano-Silica (NS), Micro-Silica (SF) and Polyvinyl Alcohol (PVA) fibers have been tested on base concrete according to ASTM C882 standard. The base concrete is made of fiber concrete with a target compressive strength of 45 MPa and consisting macrosynthetic fibers. The workability of fiber concrete was 120 mm, and the method of curing the samples was done as the wet method. The obtained results indicate that all 7 types of repair materials of this research were compatible with the base concrete and the sample with the combination of PVA fibers and Nano-Silica in cement-based mortars has increased the bond strength of the samples by 85% compared to the samples without fibers. The highest bond strength among the samples was related to cement based mortar containing PVA fibers and Nano-silica (PVA0.75NS6) with bond strength equal to 21.83 MPa.

منابع و مأخذ:

1-Nematian Jelodar H, Hojatkashani A, Madandoust R, Akbarpour A, Hosseini, SA. Experimental Study of Fiber Concrete Slab behavior Against High Electric Heat. International Journal of Advanced Structural Engineering. 2023; 13 (1): 607-619.
2-قدوسی، پ، تعمیر سازه‌های بتنی مصالح و روش‌ها، تهران، انتشارات شهر و سازه،1380 چاپ اول، 109.
3-Aggarwal P, Pratap singh R, Aggarwal Y. Use of nano-silica in cement based materials-Areview. Congent Engineering. 2015; 2(1): 1-11.
4-سازمان ملی استاندارد ایران، فناوری نانو - نانوذرات پودری و نانوکلوئیدهای مورد استفاده در مخلوط‌های سیمانی – ویژگی‌ها وروش‌های اندازه‌گیری، استاندارد ملی ایران 15509، چاپ اول، 1397، 27.
5-Zapata LE, Portela G, Suarez OM, Carrasquillo O. Rheological performance and compressive strength of superplasticized cementitious mixtures with micro/nano-sio additions. Construction and Building Materials. 2013; 41(5): 708-716.
6-Kim MO. Influence of polymer types on the mechanical properties of polymer-modified cement mortars. Journal of Applied Sciences. 2020; 10(3): 1-12.
7-Romualdi JP, Mandel JA. Tensile strength of concerete affected by uniformly distributed and closely spaced short lengths of wire reinfor cemet. In Journal proceeding. 1964; 61: 657-672.
8-Feldman D, Barbalata A. Synthetic polymers: technology, properties, applications, Springer Science and Business Media, London, Chapman & Hall. 1996, 361.
9-پاکروان، ح ر، جمشیدی، م، لطیفی، م، کامپوزیت سیمانی توانمند الیافی با شکل‌پذیری و جذب انرژی زیاد، اولین کنفرانس ملی فناوری‌های نوین بتن، دانشگاه گیلان، رشت، ایران، 31 اردیبهشت 1394، 1-8.
10-آرین منش، س، اصفهانی، م ر، سازگاری بین بتن اولیه و مصالح ترمیم در فرایند ترمیم بتن، مجله مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 43(1)، 1392، 1-13.
11-خاکسفیدی، س، قلعه نوی، م، ارزیابی اثر نوع بتن و قطر میلگرد بر مقاومت پیوستگی در سازه‌های بتن آرمه، نشریه مهندسی سازه و ساخت، 8(1)، 1400، 367-387.
12-صدر ممتازی، ع، کهنی خشکبیجاری، ر، ملکی خشکبیجاری، م، عموئی، م، بررسی و مقایسه مشخصات مکانیکی و پیوستگی بتن‌های پلیمری و پلیمری اصلاح شده به عنوان لایه تعمیری بر بستر بتنی، نشریه مهندسی سازه و ساخت، 7(1)، 1399، 41-55.
13-منصورقناعی، م ح، بیک‌لریان، م، مردوخ‌پور، ع، بررسی آزمایشگاهی مقاومت فشاری بتن ژئوپلیمری براساس آزمون XRF و SEM، فصلنامه آنالیزسازه-زلزله، 18(4)، 1400.
14- ASTM. Standard test method for bond strength of epoxy-resin systems used concrete by slant shear. United States, C882, 2013.
15- مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، راهنمای روش طرح ملی مخلوط بتن، ویرایش اول، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 1386، 47.
16- ASTM. Standard test method for flexural strength of concrete specimens, Using Simple Beam with Third-Point Loading. United States, C78, 2016.

16- موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، سیمان، تعیین مقاومت فشاری و خمشی، روش آزمون، استاندارد ملی ایران ۳۹۳، ویرایش دوم، 1383، 36.
17-Nematian Jelodar H, Hojatkashani A, Madandoust R, Akbarpour A, Hosseini SA. Experimental Investigation on the Mechanical Characteristics of Cement-Based Mortar Containing Nano-Silica, Micro-Silica, and PVA Fiber. Journal of Processes. 2022; 10 (9): 1-15.
18- ASTM. Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens. United States, C39, 2016.