دوام ترکیبات سیمانی 0 8

ترکیبات سیمانی با سخت شدگی کرنشی مسلح به الیاف (SHCC) یک ماده ساخت سیمانی پیشرفته در سازه‌های مهم و حیاتی و همچنین سازه‌های معمولی می باشد. این ترکیبات با دانه‌بندی ریز و گنجایش حجم الیاف متوسط می‌باشند که به دلیل توانایی‌شان در بروز ترک‌های متعدد و با فاصله بسیار کم (به طور معمول کمتر از 100 میکرومتر) متمایز شده اند. این محدودیت عرض ترک باعث افزایش دوام سازه ها شده و این دوام است که سازه‌ها را تضمین می کند. این ترکیبات جدیدترین روش در تکنولوژی بتن برای افزایش دوام سازه‌ها تحت بارهای مکانیکی، شیمیایی، گرمایی و مرکب می باشند که توسط آزمایشات محققین متعدد از قبیل پروفسور فوکر ویتمن و پروفسور گیدئون ونزیل از سال 2005 تا 2009 شناخته شده اند. 

ترکیباتی با این چنین رفتار کششی، حتی با مقادیر کم الیاف کوچک، می توانند با هدف فرمول بندی‌های ریز مکانیکی، به وسیله ملحق کردن عناصر ترکیبی، مهندسی و طرح‌ریزی گردند. این منجر به اصلاح ترکیبات سیمانی مهندسی شده یا ECC ، به وسیله پروفسور لی و همکاران برای چنین مواد SHCC شده است. در این کتاب تمرکز روی SHCC می‌باشد، که به دلیل توانایی آن در بروز ترک‌هایی متعدد و با فاصله بس..یار کم، به طور معمول کمتر از 100 میکرومتر، ناش..ی از عر ضهای ترک متراکم، متمایزشده است. این کنترل ترک ممکن است شاهکار دوام ذاتی و بالقوه باشد و این دوام است که سازه‌ها را تضمین می کند.
طبقه بندی :
طبقه‌بندی HPFRCC ممکن است براساس مقاومت کششی و چکش خواری باشد. دو گروه در HPFRCC حد نهایی مقاومت کششی و چکش خواری را تعیین می‌کنند. گروه اول SHCC که مقاومت کششی متوسط اما چکش‌خواری چشمگیر (بزرگتر مساوی 3% کرنش کششی) دارند. گروه دیگر UHPFRC یا بتن‌های تقویت شده با الیاف با عملکرد بالا می باشند که مقاومت کششی بالا، مقاومت خمشی 25 تا 60 مگاپاسکال و هم چنین مقاومت فشاری بسیار بالای 180 تا 2 مگاپاسکال دارند، اما به این مقاومت‌ها در سطوح کرنش متوسط می‌رسند. نمونه‌های رفتار کششی SHCC و UHPFRC در شکل 1- 1 نشان داده شده اند. به خاطر داشته باشید که اخیراً طرح این ترکیبات با مقادیر الیاف متوسط 1 تا 3 درصد امکان پذیر شده است.

در SHCC ترک‌های کوچک، عرض کنترل شده در طول یک دامنه وسیع از کرنش ظاهر می‌شود. ترک‌های ریز همچنین در منطقه پیش از اوج HPFRC ظاهر می‌شوند. در HPFRCC ترک‌ها به طور گسترده در مناطق ضعیف و محل‌های نیروهای داخلی ماکزیمم در المان‌های سازه ای اتفاق می‌افتند، متفاوت با SHCC جائیکه چکش خواری شدید منجر به مناطق پلاستیک شامل ترک‌های متعدد می شود. فرایندهای تخریب به خاطر یک یا تعداد کمی از ترک‌های ریز ممکن است به طور یکسان به HPFRCC و SHCC در مناطق مخصوص عرض‌های ترک ریز اعمال شوند. اگرچه، به طور معمول این گروه‌های HPFRCC مکانیزم های مقاومتی متفاوتی نسبت به فرایندهای تخریب دارند. به عنوان نمونه، UHPFRC معمولاً یک ماتریس متراکم دارد که نسبت به مکش مویینه خیلی مقاومت دارد. در حالی که SHCC نسبت به رطوبت طولانی مدت و همچنین پراکندگی کلرید در طول کنترل ترک به عرض‌های ریز، مقاومت می کند.
یک فرق و تمایز سنتی بین خمیر سیمان تقویت شده با الیاف و ملات ها و بتن های تقویت‌شده با الیاف وجود دارد، که ناشی از دانه‌بندی ماتریس می‌باشد. در حالیکه سنگ دانه‌های درشت در چندین تا از کاربردهای FRC مطلوب می‌باشند، ماتریس‌های با دانه‌بندی ریز، که شامل فقط سنگ دانه‌های ریز می باشند، ممکن است مستلزم کاربرد، روش عمل‌آوری، یا رفتار مکانیکی مطلوب ماده سخت شده باشند. به عنوان مثال، روش عمل آوری SIMCON و SIFCON مستلزم وارد کردن دوغاب سیمانی تازه به شبکه‌های الیافی یا الیاف‌های متراکم از پیش تنظیم شده می‌باشد. این مستلزم سنگدانه ریز می‌باشد. چکش‌خواری و مخصوصاً کنترل ترک ذاتی عرض‌های ریز و همچنین فاصله، نیازمند ماتریس با دانه‌بندی ریز می باشد. این طبقه‌بندی از نظر دانه‌بندی، UHPFRC و SHCC های زیادی چکش خوار را که کنترل ترک ذاتی دارند، در یک گروه قرار میدهد. Ductal و دیگر UHPFRC براساس تکنولوژی بتن پودری فعال یا ترکیبات سیمانی چند مقیاسی و تقویت الیاف برای چکش‌خواری، از قبیل CEMTEC ریز دانه بندی شده می‌باشند. در این کتاب اساساً SHCC با دانه‌بندی ریز مورد بحث قرار می گیرد.

پایه های طرح دوام برای SHCC :

کنترل محکم ترک در SHCC در سازه‌های حیاتی و مهم به طور بین المللی یک روند رو به افزایش است. این یعنی سهم هزینه کل برای نگهداری و بازسازی به سرعت نگران کننده‌ای در حال افزایش است. تقریباً 50 درصد کل هزینه برای ساخت، مورد نیاز برای نگهداری و تعمیر در خیلی ازکشورها می باشد. بزرگترین منبع آسیب ممکن است به دلیل ورود رطوبت، گاز و نمکها در ترکیب های سیمانی باشد، که به موجب آن تقویت فولاد در معرض فرآیندهای تخریب قرار می‌گیرد. این وضعیت یک مراقبت شدید را هنگام توسعه و گسترش مواد ساخت جدید از قبیل SHCC می طلبد. در درجه اول این چنین موادی باید به صورت ذاتی پایدار باش..ند، و بعلاوه موجب پایداری سازه‌های بیشتری شوند. در این خصوص SHCC یک پتانسیل قوی را ارائه می دهد. این پتانسیل به دلیل طبیعت سخت‌شدگی کرنشی مصنوعی، که به طور فیزیکی از ظرفیت بار هنگام تشکیل ریز ترک‌های متعدد نشأت می‌گیرد، می‌باشد. این پتانسیل و توانایی SHCC تحت بررسی و تلا‌ش‌های محققین در خصوص مشخص کردن و بهبود دوام این مواد، می باش..د. بنابراین این کتاب جدیدترین تکنولوژی را با توجه به دوام ذاتی SHCC جمع آوری و ارائه می‌کند. اما تا حد خیلی زیاد، ساز‌ه‌ها با محدودیت پهنای ترک، جائیکه از ورود رطوبت، گاز و نمک‌ها جلوگیری به عمل آید، پایدار می‌شوند.

کنترل ترک به عنوان سیستم اندازه گیری دوام :

محدودیت یا کنترل عرض ترک یک مفهوم تثبیت شده در طرح RC می‌باشد. استانداردها و آیین نامه های بتن، مقادیرعرضهای ترک را برای محیط‌های متفاوت به منظور تضمین دوام سازه‌های ساخته شده از RC در این محیط‌ ها، پیشنهاد می‌کنند.

خلاصه در جدول 1- 1 داده شده است. سخت شدگی کرنشی مصنوعی در SHCC ترک‌های متعددی را در بر دارد. بدین وسیله عرض‌های ترک مجزا متوقف و ترک‌های جدید ظاهر می‌شوند،که یک نوع کنترل ترک می‌باشد. این همچنین برای SHCC روی سطح ماده نشان داده شده است.(شکل 1- 1) و همچنین روی مقیاس سازه، المان‌های SHCC تقویت شده با فولاد ((R/SHCC )شکل 1- 3). این رویداد ممکن است به عنوان ضمیمه و ادامه رویداد مشهور کاهش عرض ترک در بتن تقویت شده (RC) در طول کاهش اندازه آرماتور، اما به دلیل افزایش تعداد میلگردها برای نگه‌داری سطوح تقویت باشد. به هر حال، باید توجه شود که متفاوت با RC، عرض ترک در SHCC غیر وابسته به تقویت فولاد می باشد، اما باید به عنوان خواص ذاتی ماده در نظر گرفته شود. (شکل 1- 1)

محققین از قبیل لی ات آل ، لی و ویتمن شروع به اندازه گیری عرض ترک و فاصله به منظور کنترل ترک در SHCC کرده‌اند. نتیجه مقدماتی که به طور مفصل در فصل 2 این کتاب بحث می شود، این است که عرض‌های ترک در انواع خاص SHCC به کمتر از 80 میکرومتر رسانده می شوند.