بررسی خواص بتن پودری واکنشی به منظور استفاده در مقاوم سازی سازه ها

بتن پودری واکنشی(rpc) از جمله بتن های فوق توانمند با ویژگی های فیزیکی و مکانیکی برتر است.rpc با بهره گیری از سیمان و مصالح پودری بسیار ریزدانه شامل ماسه کوارتزی (با حداکثر ابعاد µm 600)، میکروسیلیس، مقادیر کم نسبت آب به سیمان (در حدود 2/0) و استفاده از فوق روان کننده (حدود 3 درصد وزن سیمان)، تولید می گردد. دست یابی به فن آوری تولید rpc با استفاده از مصالح بومی موجود، بخش اول از اهداف عمده این پژوهش است. به این منظور طرح اختلاط بهینه استخراج گردید و تاثیرمقدار مصالح مصرفی در مخلوط، اعمال فشار در زمان قالب گیری نمونه ها و روش های مختلف عمل آوری بر ویژگی های rpc مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. نتایج این آزمایش ها نشان می دهد که با افزایش نسبت آب به مصالح پودری (w/b) و نسبت فوق روان کننده به سیمان (sp/c) تا 3 درصد، کارایی rpc افزایش می یابد. نسبت w/b بهینه که متناظر با حداکثر مقاومت فشاری است برابر با 15/0 بوده و مربوط به طرح اختلاط با sp/cبرابر با 3 درصد است. عمل آوری در دماهای بالاتر و اعمال فشار اولیه تا 100 مگاپاسکال، سبب افزایش مقاومت فشاری نمونه ها می گردد. در این پژوهش، تاثیر افزودن الیاف فولادی بر مقاومت فشاری و کششی 28 روزه rpc نیز با انجام آزمایش هایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش بیانگر آن است که میانگین مقاومت فشاری نمونه های با 1، 2 و 3 درصد حجمی از الیاف، به ترتیب 6 20 و 5 درصد نسبت به نمونه های بدون الیاف افزایش نشان می دهد. این افزایش در مقاومت کششی به ترتیب مشابه برابر 46، 73 و 66 درصد می باشد. توانایی rpc در ترمیم و تقویت تیر های بتنی از موضوعات قابل توجه و کاربردی این نوع بتن بوده، که در ادامه این پژوهش به آن پرداخته شده است. در این راستا سه گروه اصلی از نمونه های بتنی غیرمسلح شامل نمونه های بدون تقویت، نمونه های تقویت شده در ناحیه فشاری و نمونه های تقویت شده در ناحیه کششی با استفاده از لایه های rpc (با و بدون الیاف) ساخته و بارگذاری شدند. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که تقویت با rpc علاوه بر پیش گیری از شکست ناگهانی نمونه ها سبب بهبود ظرفیت باربری خمشی نمونه ها می گردد. ظرفیت خمشی نمونه های تقویت شده افزایش بسیار چشم گیری داشته و در برخی نمونه ها به بیش از 300 درصد می رسد. مقاوم سازی تیر های بتنی مسلح با rpc بخش پایانی مطالعات حاضر را شکل می دهد. برای این کار، تیرهای بتن مسلح در سه گروه اصلی شامل تیرهای بدون تقویت، تیرهای تقویت شده در ناحیه فشاری و تیرهای تقویت شده در ناحیه کششی با استفاده از لایه های rpc (با و بدون الیاف) ساخته و بارگذاری شدند. نتایج حاصل از آزمایش نشان می دهد، که مقاوم سازی با rpc سبب افزایش مقاومت (تا 251 درصد) و تحمل تغییرمکان بیشتر (تا 232 درصد) در لحظه ترک خوردگی می گردد. لازم به ذکر است که تاثیر لایه تقویتی rpc در ناحیه فشاری، در افزایش توان باربری تیر در لحظه جاری شدن فولاد کششی بسیار بیشتر از اثر لایه تقویتی در ناحیه کششی است. همچنین، نتایج حاصل نشان می دهد که مقاوم سازی با rpc سبب افزایش توان مقاومت نهایی تیرها (تا114 درصد) می-گردد. هرچند این اثربخشی در ناحیه کششی کمتر از ناحیه فشاری است. علاوه بر آن، افزایش ضخامت لایه تقویتی در ناحیه کششی و افزایش درصد الیاف آن تاثیر قابل توجهی در نتایج حاصل ندارد.