50-2 خستگی در بتن چیست؟ به نظر شما خستگی در چه انواعی از سازه های بتن ارمه تاثیر گذار است؟

در بعضی از سازه ها ،ممکن است بارهای تکراری بر سازه اثر کند چنان چه یک ماده تحت تعدادی بارهای تکراری،به صورتی که هر کدام از ان بارها کوچکتر از مقاومت فشاری استاتیکی ان ماده است دچار شکست شود اصطلاحا ان ماده در اثر خستگی شکسته شده است.پدیده ی خستگی در مورد اکثر مصالح و از جمله بتن و فولاد وجود دارد .

تنش های حداکثر قابل تحمل در این بارگذاری تکراری ،تقریبا همان منحنی تنش – کرنش بتن تحت بار گذاری معمولی استاتیکی است ازطرفی ملاحضه می شود که پس از هر بار برداری ،مقدار قابل توجهی کرنش های پسماند در نمونه ی بتنی باقی می ماند ،که این مساله باعث می شود تحت تعداد محدودی سیکل بار گذاری ،نمونه تقریبا مقومت خود را از دست دهد حا چنان چه هر سیکل بار گذاری شده به صورتی باشد که تغییرات تنش در دامنه محدود حد پایینی تنش و حد بالایی تنش اثر کند منحنی تنش - کرنش بتن با تغییرات با مراتب تدریجی تر، تغییر شکل یافته و رفته رفته و تحت سیکل بارگذاری به مراتب بزرگتر ،جهت تحدب آن تغییر می کند و کرنش های پسماند در آن ذخییره می گردد.

با استفاده از منحنی اصلاح شده ی گودمن می توان مشخص کرد که در این محدوده تغییرات تنش ،با چه سیکلی از بارگذاری نمونه ی بتنی در اثر خستگی شکسته خواهد شد بدین منظور نقطه ای با مختصات افقی و مختصات قائم مشخص می کنیم ؛وضعیت این نقطه نسبت به منحنی های موجود ،تعداد سیکل بارگذاری مربوط به شکست این نمونه در اثر خستگی را تعیین خواهد نمود .دقت شود در که در مسائل عملی حد پایینی تنش ؛ناشی از بار مرده ویا بار مرده به علاوه قسمتی از بارهای زنده که ببه صورت ثابت وارد می شود همچنین حد بالایی تنش،ناشی از مجموع بارهای مرده و زنده است توجه شود که با استفاده از منحنی اصلاح شده ی گودمن ؛آن که حد پایینی تنش مشخص باشد مقاومت خستگی به ازای تعداد مشخصی از سیکل ها را نیز می توان تعیین کرد.نمودار منحنی اصلاح شده ی گودمن نشان می دهد که برای یک دامنه ثابت تغییرات تنش هر جه مقدار تنش بیشتر باشد تعداد سیکل های بارگذاری که یک بتن مشخص میتواند تحمل کند کمتر خواهد بود .

تاثیر شرایط نگهداری بتن بر مقاومت ضربه ای آن،تا حدودی متفاوت از تاثیر شرایط نگهداری بر مقاومت فشاری بتن است مقاومت درمقابل ضربه برای بتنی که در آب نگهداری می شود کم تراز مقاومت ضربه ای بتن خشک است اگرچه بتن درآب نگهداری شده می تواند ضربه های بیشتری را قبل از ترک خوردگی تحمل کند همچنین تحت بار گذاری ضربه ای یکنواخت مقاومت ضربه ای بتن به صورت چشم گیر بیش از مقاومت فشاری استاتیکی آن است این بدان معناست که بتن قابلیت خوبی در جذب انرژی کرنشی تحت ضربه ی یکنواخت دارد.

افت پلاستیکی بتن در حقیقت انقباضی است که در خمیر سیمان  

پلاستیک و در اثر تبخیر از سطح بتن و یا جذب آب توسط بتن

خشک شده ی زیرین ،رخ میدهد این افت در حدود 1 درصد حجم سیمان خشک ،انقباض ایجاد کرده و تنش کششی در سطح لایه ها ایجاد می کند

افت خود گیری یک نوع خاصی از افت است که در آن جابجایی آب به داخل یا خارج بتن اتفاق نمی افتد ؛بلکه از دست رفتن آب با استفاده ی آن در هیدراسیون سیمان رخ می دهد این افت به سهولت از افت در بتن سخت شده تمیز داده نمی شود مقدار افت خود گیری بسیاراندک بوده و کرنش آن در محدوده ی 00005/0 تا 0001/0 است لازم به ذکر است اگر در دوره ی هیدراسیون سیمان بتن به طور مداوم در مجاورت آب قرار گیرد نه تنها افت خود گیری در آن اتفاق نمی افتد بلکه لا نوعی انبساط در اثر جذب آب توسط ژل سیمان همراه خواهد بود که به آن تورم یا باد کردن گویند.

افت خشک شدگی انقباضی است که در بتن سخت شده و در اثر خارج شدن آب جذب شده در ساختارخمیر سیمان  به دلیل قرار گرفتن بتن در محیط با رطوبت نسبی کم تراز 100 درصد ،اتفاق می افتد .تا زمانی که خمیر سیمان اشباع در رطوبت نسبی 100  درصد نگهداری شود عملا کاهش ابعادی دربتن ملاحضه نمی شود به محض این که رطوبت نسبی محیط به 100 در صد برسد آب ازاد موجود در حفره های بزرگ –مثلا بزرگتر از 50 نانومتر فرار به محیط اطراف را آغاز می کند .با این وجود از ان جا که اب ازاد با هیچ پیوند شیمیایی یا فیزیکی به ساختار اجزا سیمان هیدراته متصل نیست از دست رفتن آب یا انقباض همراه نخواهد بود

ترکیب دی اکسید کربن موجود در هوا با سیمان هیدراته نیز به انقباض بتن منجر که این فرایند افت کربناسیون نامیده می شود. ترکیب دی اکسید کربن موجود در هوا ممکن است در محدوده ی 03/0 درصد حجمی درهوای مناطق روستایی ، تا 3/0 درصد حجمی درهوای شهرهای بزرگ متغییر باشد .

فرایند کربناسیون ممکن است انقباضی معادل افت خشک شدگی را دربتن ایجاد کند .لازم به ذکر است که درفرایند کربناسیون،با جا گرفتن کربنات کلسیم تولید شده در حفره ها و نیز کامل تر شدن احتمالی هیدراسون سیمان به جهت مجاورت با آب ازاد شده نفوذ پذیری بتن کمی کاهش یافته ونیز مقاومت آن اندکی افزایش می یابد

با این وجود فرایند کربناسیون محیط قلیایی خمیر سیمان را خنثی نموده و فولادها را با تهدید خوردگی مواجه می کند.

1-در صد حجمی سیمان هیدراته در بتن که با مقدار سیمان و در جه ی هیدراسیون تعیین می گردد تاثیر اساسی در انقباض بتن خواهد داشت

2-با افزایش بی رویه نسبت اب به سیمان افت بتن نیز افزایش میابد.

3- وجود افزودنی ها نظیر سرباره – میکروسیلیس و.... میزان انقباض بتن را افزایش می یابد .

4-رطوبت و زمان نیز بر انقباض بتن تاثیر می گذارد .

5- خصوصیات دانه بندی ،حداکثر بعد دانه ها ،شکل و بافت دانه ها و....از عوامل تاثیر گذار برافت و خشک شدگی بتن است.

خشک شدگی چه تفاوتی با یک دیگر دارند ؟

تغییر شکل ماده تحت تنش ثابت در طول زمان را خزش یا وارفتگی گویند.چنان چه یک نمونه ی بتنی در شرایط رطوبت نسبی صد در صد تحت تنش ثابت قرار گیرد با گذشت زمان در ان نمونه افزایش کرنشی ایجاد می شود که به ان خزش پایه گویند.از طرفی اگر نمونه ی بتنی تحت تنش ثابت،به طور همزمان در معرض رطوبت نسبی کم تر از صد در صد قرار می گیرد کرنش کل ایجاد شده در نمونه از جمع کرنش الستیک اولیه ،کرنش انقباضی آزاد ،و کرنش خزشی پایه بیش تر خواهد بود .خزش اضافی که وقتی نمونه ی تحت بار در

حال خشک شدگی است رخ میدهد خزش خشک شدگی نامیده می شود .

لازم به ذکر است که اگر به جای اعمال تنش ثابت ،یک کرنش ثابت بر نمونه ی بتنی تحمیل شود بلافاصله در نمونه یک تنش الاستیک آنی ایجاد می شود اگر چه با گذشت زمان ای تنش در اثر پدیده ای به نام آسودگی کاهش می یابد .بدین ترتیب آسودگی به صورت کاهش در تنش نمونه تحت کرنش ثابت در طول زمان تعریف می گردد پدیده ی آسودگی در بتن در بسیاری از موارد و از جمله در کاهش تنش های ناشی از نشست های نامساوی تکیه گاه در اعضاء سازه های بتن آرمه ، مفید تلقی می شود.

بتن ماده ای مرکب از سیمان ،آب،سنگ دانه و هوا بوده و تغییرات درخصوصیات این اجزاء و تغییرات در مسائلی همچون حمل ،جای دادن و ترکم بتن ،به تغییراتی در مقاومت بتن ساخته شده منجر شده .از طرفی تفاوت در شرایط آزمایش و دستگاه نیز تفاوت های آشکاری در مقاومت بتن ایجاد می کند .

استاندارد ASI 318 نتایج ازمایش فشاری استوانه ای استاندارد که به صورت مرطوب تا 28 روز عمل آوری شده وآزمایش شوند را با مقاومت فشاری مشخصه بتن و با fc’ نمایش می دهیم .این مقاومت همان است که روی نقشه های ساخت مشخص شده و در محاسبات بتن مسلح به کار می رود .بدیهی است که برای بر خورداری از یک ضریب اطمینان مناسب ، مقاومت مشخصه  باید کمتر از مقاومت متوسط که طرح اختلاط بتن بر اساس آن انجام می گیرد باشد به همین دلیل تعریف دیگری از مقاومت به نام مقاومت فشاری متوسط لازم است.

درصورتی رضایت بخش تلقی می شود که هر دو شرط زیر براورده گردد:

الف – میانگین تمام هر سه آزمایش متوالی مقاومت ،مساوی یا

  بزرگتر از fc’ باشد

ب – هیج کدام از آزمایش های مقاومت (متوسط 2 استوانه )، بیش ازMPa 3/5 ، کمتر از fc’ نباشد.

1- یک بار در روز

2- یک بار به ازای هر 120 متر مکعب بتن ریزی ؛

3- یک بار به ازای هر 500 متر مربع سطح بتن ریزی در دال ها و دیوارها.

به کار بردن الیاف در بتن و تولید بتن الیافی (FRC) ،این امکان را فراهم کرده است که بتوان بتنی شکل پذیر و با قابلیت جذب انرژی بیش تر ، و نیز بتنی با توسعه ترک خوردگی کمتر تحت بار و تنش های ناشی از افت و حرارت ،تولید نمود به همین جهت استفاده از بتن الیافی مصارف مهمی از جمله در ساخت پایه ها و شمع های بتنی ،بتن ریزی کف سالن های صنعتی ،رویه های بتنی راه ها و فرودگاه ها ،پوشش تونل ها و دیواره ها ، عرشه پل ،بتن نسوز ، مخازن تحت فشار،سازه های مقاوم در مقابل انفجار ،پانل های پیش ساخته ،و لوله های بتنی  پیدا کرده است .

یکی از مشخصات مهم بتن الیافی ،خاصیت جذب انرژی ، شکل پذیری ومقاومت آن در مقابل ضربه است. خاصیت جذب انرژی

و طاقت بتن می تواند به نحو مطلوبی خطر شکست سازه های بتنی

را در مواردی که تحت ضربه یا بار دینامیکی قرار میگیرند و به 

خصوص در زمان وقوع زلزله ،کاهش میدهد. خاصیت جذب انرژی

بتن الیافی معمولا با آزمایش سنجش طاقت اندازه گیری می شود .در این آزمایش سنجش طاقت بر اساس استاندارد ASTM C1018  به صورت سطح زیر منحنی بار – تغییر شکل یک تیر استاندارد با ابعاد 350×100×100 میلی متر تا یک تغییر شکل مشخص ،به سطح زیر همان منحنی تا تغییر شکل متناظر با اولین ترک خوردگی تعریف می شود .

پلیمرکه اصولامواد مصنوعی پلاستیکی بوده و از مواد آلی محسوب می شود،با ایجاد یک شبکه به هم پیوسته در داخل بتن ،می تواند حفره های داخلی را پر کرده و نفوذ پذیری بتن را به شدت کاهش میدهند .چنین بتنی با قابلیت جذب آب بسیار پایین ،دوام بسار خوبی ئر مقابل عوامل مخرب محیطی  و حمله ی مواد شیمیایی از خود نشان می دهد.

1- بتن اشباع شده با پلیمر) PIC): این بتن معمولا یک بتن پیش ساخته که پس از خشک شدن کامل با یک مونومر با ویسکوزیته ی پایین اشباع می شود این مونومر با پلیمر یزاسیون درجا حفره های موجود در بتن را پر کرده و تشکیل یک شبکه به هم پیوسته میدهد اشباع بتن با پلیمر به صورت قابل توجه مقاومت و دوام بتن را بهبود می بخشد برای اعضاء سازه های بتن آرمه و قطعات بزرگ بتنی گاه پلیمر بر روی سطح بتن پاشیده می شود استفاده های اصلی بتن اشباع شده با پلیمر در لوله های فاضلاب تانک های ذخیره ی آب دریا و... می باشد.

2- بتن با سیمان پلیمری) PCC) :این بتن با سیمانی ساخته می شود که مواد پلیمری به آن اضافه شده است این بتن نیز خصوصیاتی مکانیکی بهتر و به خصوص مقاومت بهتر در مقابل نفوذ آب و نمک و مقاومت بهتر در مقابل سیکل های یخ زدن و ذوب شدن دارد .همچنین این بتن چسبندگی بسیار خوب با میلگردهای و نیز با بتن قدیمی از خود نشان می دهد کاربردهای اصلی بتن با سیمان پلیمری در کف ساختمان ، عرشه پل ،پوشش جاده و تعمیر ساختمان های بتنی است .

3- بتن پلیمری PC)) :

بتن پلیمری که با نام بتن چسب پلاستیک و یا بتن چسبی نیز خوانده   

میشود از یک ماده ی چسباننده ی پلیمری و پر کننده ی معدنی نظیر ماسه یا شن تشکیل شده است از ان جا که در این بتن یک ماده ی پلیمری به طور کامل جانشین سیمان شده است افزایش قابل ملاحضه ای در قیمت این بتن حاصل می شود .بتن پلیمری مقاومت بسیار خوب در مقابل حمله ی یون های شیمیایی و سایر عوامل خورنده دارد واز خصوصیات جذب اب بسیار کم ،مقاومت خوب در مقابل سایش و پایداری خوب در مقابل سیکل های یخ زدن و ذوب شدن برخوردار است .در ساخت بتن با مواد پلیمری از انواع پلیمرها و از جمله پلس استر ،اپوکسی و پلی متیل متا اکر یلیت استفاده شده است

استفاده از میلگرد صاف فقط به عنوان دور پیچ ستون ها مجاز است ود سایر موارد حتما باید از میلگرد آجدار استفاده کرد .

71-2 تقسیم بندی انواع میلگردهای فولادی را دراستاندارد

70-2 استفاده از میلگرد صاف در چه مواردی مجاز است ؟

69-2 سه روش برای تولید بتن با مواد پلیمری را نام برده و شرح دهید.

68-2 بتن ساخته شده با مواد پلیمری از چه مزایایی برخورداراست؟

67-2 طاقت در بتن الیافی معرف چیست؟ سنجش طاقت چگونه انجام می شود ؟

66-2 کاربرد الیاف در بتن چه مزایایی را به دنبال دارد ؟ مواردی از کاربرد بتن الیافی را در سازه ها ذکر کنید.

65-2 تعداد نمونه گیری برای آزمایش مقاومت با چه ضوابطی تنظیم می شود ؟

64-2 مقاومت نمونه های استاندارد در آزمایشگاه ،در چه صورتی رضایت بخش تلقی می شود ؟

63-2 مقاومت فشاری مشخصه بتن با مقاومت فشاری متوسط لازم ، چه تفاوت هایی دارند؟

62-2 منشاء تغییرات آماری را درمقاومت بتن چه مواردی است؟

61-2 پدیده ی آسودگی را در بتن شرح دهید. این پدیده در چه مواردی مفید تلقی می شود؟

60-2 پدیده ی خزش را در بتن تعریف کنید.خزش پایه و خزش

59-2 عوامل موثر بر افت بتن را نام برده و مختصرا توضیح دهید؟

58-2 فرایند کربناسیون چه زیان هایی برای بتن دارد؟  

57-2 افت کربناسیون چیست ؟  در چه محدوده ی رطوبتی اتفاق می افتد ؟ چرا؟

56-2از دست رفتن چه ابی در بتن باعث افت خشک شدگی می شود ؟با تامین مجدد این آب تا چه حد می توان افت خشک شدگی را جبران نمود ؟

55-2افت خود گیری بتن چیست؟ و تاچه حد اهمیت دارد ؟

54-2 افت پلاستیکی در بتن ناشی از چیست ؟

53-2تاثیر شرایط نگهداری بتن را بر مقاومت ضربه ای آن توضیح دهید؟

52-2 توضیح دهید که چگونه میتوان مقاومت خستگی بتن را بر اساس منحنی اصلاح شده ی گودمن ارزیابی نمود ؟

51-2 تغییر در تحدب منحنی  تنش – کرنش بتن تحت بارهای تکراری چگونه است ؟ این تغییر ناشی از چیست ؟

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: