بررسی تجربی و مقایسه‌ای اثر الیاف PET و بازالت بر رفتار مکانیکی و کارایی بتن

Abstract

در این پژوهش، اثر افزودن الیاف پلیمری PET و الیاف معدنی بازالت بر رفتار مکانیکی و کارایی بتن به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، مخلوط‌های بتنی حاوی الیاف PET با درصدهای حجمی 8/0، 0/1، 2/1 و 4/1 درصد و الیاف بازالت با درصدهای 3/0، 5/0، 7/0، 9/0 و 1/1 درصد تهیه و در قالب‌های مکعبی، استوانه‌ای و منشوری ساخته شدند. مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیرمستقیم به روش برزیلی و مقاومت خمشی سه‌نقطه‌ای در سنین عمل‌آوری ۷، ۲۸ و ۴۲ روزه اندازه‌گیری گردید و همزمان، تغییرات روانی بتن از طریق آزمون اسلامپ ارزیابی شد. نتایج نشان داد افزودن الیاف PET در درصد بهینه خود موجب افزایش مقاومت فشاری 28 روزه به میزان 8 %، افزایش مقاومت کششی به مقدار 22 % و افزایش مقاومت خمشی به مقدار 19 % نسبت به نمونه شاهد شد. همچنین، الیاف بازالت در درصد بهینه خود افزایش مقاومت فشاری، کششی و خمشی 28 روزه را به‌ترتیب به مقدارهای 20 %، 28 % و 30 % نسبت به بتن بدون الیاف نشان داد. رفتار مکانیکی بتن در برابر افزایش درصد الیاف غیرخطی بوده و پس از یک مقدار بهینه، به دلیل کاهش تراکم و افزایش ناپیوستگی ماتریس، روند کاهشی در مقاومت مشاهده گردید. درصد بهینه برای دستیابی به بیشینه عملکرد مکانیکی به‌ترتیب 2/1 درصد برای الیاف PET و 7/0 درصد برای الیاف بازالت تعیین شد. الیاف بازالت به دلیل مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بالاتر، اثر بارزتری در افزایش مقاومت فشاری و خمشی نشان داد، در حالی که الیاف PET به‌ویژه در بهبود مقاومت کششی و رفتار پس از ترک نقش مؤثرتری ایفا کردند. همچنین افزایش درصد الیاف PET و بازالت در بیشترین مقدارهای خود به‌ترتیب موجب کاهش 29 % و 41 % اسلامپ و افت کارایی بتن شد. در پایان پژوهش، مدل‌های رفتاری تجربی مبتنی بر رگرسیون غیرخطی شامل مدل درجه دوم برای وابستگی مقاومت فشاری به درصد حجمی الیاف، مدل رشد نمایی برای لحاظ اثر زمان عمل‌آوری و رابطه‌های توانی برای پیش‌بینی مقاومت کششی و خمشی بر اساس مقاومت فشاری ارائه شدند.