جایگزینی مش فلزی با مواد ارتجاعی

[rkiahoseyni]

مقدمه:
سازه‌های فروسمنتی به دلیل شکل‌پذیری بالا، مقاومت در برابر ترک‌های حرارتی، ساخت آسان و نصب همه‌کاره مورد توجه روزافزونی قرار گرفته‌اند. این ویژگی ها امکان استفاده موفقیت آمیز از کامپوزیت های فروسمنت را در صنایع و کاربردهای متعددی مانند بدنه کشتی، ساخت و ساز ساختمان و بازسازی، خطوط لوله فاضلاب، گنبدها و مخازن آب فراهم می کند.

کاربرد مش در فروسمنت:
فروسمنت یک ملات سیمانی هیدرولیک با تقویت شبکه سیمی با فاصله نزدیک است که می تواند از طیف گسترده ای از مواد از جمله فولاد، پلیمر، الیاف بافته شده مصنوعی ساخته شود. تقویت کننده با فاصله نزدیک، ماتریس سیمانی را محدود می کند و یکنواختی را افزایش می دهد. در مقایسه با بتن های مسلح با میله ایزوله معمولی، فروسمان با آرماتور چند سیمه انرژی تماس سطحی بیشتری را فراهم می کند. این به نوبه خود باعث می شود که ماتریس درجه بالاتری از جذب انرژی و به همان اندازه مهم، مدول گسیختگی و کشسانی بالاتری را به دست آورد. فروسمنت هنگامی که به صورت چند جهته تقویت می شود، ویژگی های مکانیکی و فیزیکی همسانگردی از خود نشان می دهد. مدول گسیختگی بالای کامپوزیت‌های فروسمنت همراه با پیوند عالی بین تقویت‌کننده‌های مش داخلی تعبیه شده و ماتریس ملات سیمانی اطراف به استحکام کششی فوق العاده بالای آن‌ها کمک می‌کند. نشان داده شده است که با کاهش ضخامت پوشش بتنی یا ملات المان ها می توان به حداقل رساندن عرض ترک و متعاقب آن افزایش عملکرد در سازه های فروسمان دست یافت. با این حال، عناصر فروسمان نازک اغلب در طول ارتعاش بتن به دلیل ازدحام آرماتور دچار مشکل می شوند که در نهایت می تواند منجر به لانه زنبوری و یا عدم یکنواختی شود. بنابراین، بتن خود تراکم (SCM) به دلیل جریان پذیری بالا، می تواند جایگزین مناسبی برای بتن معمولی در تولید فروسمان باشد.

استفاده از مواد جاذب انرژی در ساخت فروسمنت:

جایگزینی کامل و جزئی سنگدانه های ریز با مواد جاذب انرژی بالا، مانند لاستیک، می تواند چقرمگی ماتریس سیمانی و همچنین حالت شکست ساختاری را افزایش دهد. استفاده از ضایعات و فرآورده های جانبی مناسب به عنوان پرکننده در بتن های معمولی یا خاص، تولید بتن بادوام، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست را نیز امکان پذیر می کند.
دفن لاستیک‌های تجملی و اغلب بی‌احتیاطی یک تهدید زیست محیطی قریب الوقوع است (از بین بردن پوشش ضد نشت محل دفن) زیرا لاستیک یک تهدید غیرقابل تجزیه است که حجم قابل توجهی از سطح و زیر زمین را در محوطه‌های تخلیه اشغال می‌کند.
ادغام لاستیک‌های ضایعاتی در بتن‌ها، تحمل بالایی در برابر تغییر شکل پلاستیک و انرژی شکست عالی را ممکن می‌سازد. محققان گزارش داده اند که استفاده از افزودنی‌های لاستیک در تیرهای بتنی می‌تواند شکنندگی آنها را کاهش دهد و در عین حال امکان تغییر شکل‌های پلاستیکی بیشتر را فراهم کند. علاوه بر این، بهبود خستگی و مقاومت در برابر ضربه بتن ها و کامپوزیت های لاستیکی تایر در مطالعات متعددی گزارش شده است.
با توجه به این موضوع، کاربردهای فروسمان نیازمند حفظ تعادل مناسب بین بهبود شکل پذیری مواد بدون به خطر انداختن استحکام آن است. برای این منظور، ظرفیت تغییر شکل پلاستیک القا شده (نرخ کرنش) با وارد کردن لاستیک تایر به بتن ساده کاملاً قابل استفاده است. بنابراین، به نظر می رسد جایگزینی سنگدانه های ریز با آخال های لاستیکی در بتن های معمولی و خود تراکم پتانسیل بالایی دارد. با توجه به دانش نویسندگان، به نظر می رسد تحقیقاتی که در مورد دال های فروسمنت چند لایه لاستیکی انجام شده است، وجود ندارد.
تا به امروز، رفتار شکست دال‌های فروسمان بتنی معمولی به طور معمول با استفاده از رویکردهای تجربی و تحلیلی مورد بررسی قرار می‌گیرد. با این وجود، با توجه به پیچیدگی دال‌های فروسمان کامپوزیت چند لایه که تنها اجرای آن روش‌های مرسوم ممکن است برای درک کامل رفتار دال‌های فروسیمنت چند لایه کافی نباشد. این می تواند زمانی چالش برانگیزتر باشد که صفحات فروسمنت دچار شکست ناگهانی پانچ شوند. بنابراین، استفاده از یک تکنیک غیر مخرب مدرن مانند انتشار آکوستیک (AE) رویکردهای فعلی را با برتری نظارت آنلاین شکستگی‌های مواد تکمیل می‌کند.

استفاده از انتشار آکوستیک جهت ارزیابی بتن لاستیکی:
تلاشی برای توصیف رفتار بتن لاستیکی تحت خمش سه نقطه ای با استفاده از پارامترهای AE کلاسیک انجام شد که صرفاً منجر به معرفی یک شاخص آسیب معمولی گردید. با این حال، مطالعه حاضر، استفاده از تکنیک AE را برای نظارت و تجزیه و تحلیل رفتار شکستگی پیچیده، تمایز حالت شکست‌ها، و ارائه یک سیستم هشدار اولیه برای شکست دال‌های کامپوزیتی فروسمنت گسترش داده است.
تکنیک انتشار آکوستیک برای نظارت بر شروع شکستگی و انتشار در دال‌های کامپوزیتی فروسمنت در تحلیل ساختاری ماکرو و ریز مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان داده است که پودر لاستیک را می توان در ملات خود متراکم تا حدی به جای پرکننده با کاهش اندکی بالقوه در ظرفیت بارگذاری نهایی دال ها استفاده کرد. با این حال، با گنجایش 10 درصد، پودر لاستیک انعطاف پذیری را افزایش می دهد که باعث تغییر شدید در حالت شکست، از پانچ تا خمش می گردد. علاوه بر این، افزایش تعداد مش های سیمی، مقاومت خمشی دال ها را افزایش داده و منجر به شکست پانچ می شود.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی