روش تشخیص کیفیت و مقایسه عملکرد الیاف مختلف در بتن
از آن جایی که امروز در دنیا کاربرد الیاف ماکروسینتتیک گسترش زیادی یافته و تولیدکننده های بسیاری اقدام به ارائه و فروش این محصول در شکل ها، اندازه ها و جنس های مختلف می نمایند، و با گسترش مصرف این نوع الیاف در کشور، لزوم دانستن نحوه تشخیص کیفیت این نوع الیاف و مقایسه عملکرد الیاف های مختلف در بتن از اهمیت بالایی برخوردار است. چرا که متاسفانه تنها ملاک قراردادن قیمت ارزان تر و یا ادعای فروشنده ای که بگوید محصول ما از همه با کیفیت تر می باشد، فرصت انتخاب درست را از مصرف کننده می گیرد مگر اینکه مصرف کنندگان روش های ارزیابی و تشخیص و مقایسه الیاف ها را با هم بدانند.
بنابراین در این پست به طور خلاصه به روش های استاندارد و مشترک در دنیا برای اندازه گیری کیفیت الیاف جایگزین میلگرد فورتا مطابق استانداردهای بین المللی می پردازیم تا ابزاری مناسب جهت مقایسه عملکرد الیاف های مختلف در بتن داشته باشید. اما قبل از آن بهتر است ابتدا بدانیم هدف از جایگزینی میلگرد با الیاف چیست و ما با مصرف الیاف به دنبال تقویت کدام مولفه در بتن هستیم تا بتوانیم این مولفه را مورد ارزیابی قرار دهیم.
بزرگترین و مهم ترین هدف از کاربرد الیاف جایگزین میلگرد در بتن، عملکرد به صورت سه بعدی آن در کل ضخامت و حجم بتن برای جلوگیری از گسترش ترک و حفظ باربری پس از ایجاد ترک می باشد. امری که در میلگرد به صورت دو بعدی و فقط در همان لایه ای که میلگرد قرار گرفته امکان پذیر می باشد.
بنابراین مهم ترین عاملی که الیاف ماکرو باید از خود نشان دهد، قدرت و توانایی باربری پس از ایجاد ترک یا افزایش مشخصه Average Residual Strength (ARS) بتن می باشد. یعنی پس از ترک اولیه (که قطعا به مرور زمان در بتن ایجاد خواهد شد)، الیاف چه مقدار توانایی با مقادیر مصرف مختلف تحت اعمال بارگذاری برای جلوگیری و حفظ عرض ترک خوردگی دارد. برای اندازه گیری این مشخصه استانداردهای مختلفی طراحی شد که ASTM C1399, C1018, C1609 از جمله آن ها می باشند که آخرین و جدیدترین آن ها ASTM C1609 می باشد که به اختصار در ادامه توضیح داده می شود.
این استاندارد که روش به روز شده استاندارد C1018 می باشد و تفاوت چندانی هم با آن ندارد، به اندازه گیری مقاومت خمشی حداکثر نمونه بتن الیافی یا مقدار پیک آن و مقاومت پس از ایجاد ترک یا به عبارتی جذب انرژی بتن الیافی و بتن معمولی با رسم نمودار نیرو-تغییرمکان می پردازد. نمونه های تیر منشوری در این آزمایش معمولا با ابعاد 40×10×10 سانتی متر یا 50×15×15 سانتی متر می باشد.
مقدار جذب انرژی یا مقاومت پس از ایجاد ترک (ARS) برای مقادیر مصرف مختلف هر الیاف اندازه گیری می شود و در نهایت جدول نتایج ارائه می شود. دلیل اینکه از این تست کیفیت الیاف و مقدار مصرف آن تعیین می شود این است که در لحظه ای که ترک اولیه در این تست ایجاد می شود (که معمولا در تغییر مکان کمتر از 0.2 میلیمتر است)، تمام بار و تحمل مقاومت از این نقطه به بعد بر روی دوش الیاف می افتد که در این بازه باربری پس از ترک انجام می شود. بنابراین شکل، طول و جنس الیاف به همراه مقاومت کششی و میزان چسبندگی یا گیرداری الیاف با ماتریس بتن است که می تواند میزان تحمل الیاف در برابر گسترش ترک و بار اعمال شده را تعیین نماید، پس نتیجه این آزمایش می تواند عیار الیاف مختلف را مشخص و محک استانداردی برای مقایسه آن ها با هم باشد.
تست دیگری که در پروژه های تونل و سازه های زیرزمینی مثل شاتکریت و سگمنت ها مشخص کننده کیفیت و عملکرد واقعی الیاف های فولادی یا ماکروسینتتیک می باشد، تست پنل دایره ای است که مطابق استاندارد ASTM C1550 انجام می شود. در این تست بارگذاری از وسط یک پنل دایره ای با سه تکیه گاه انجام می شود و در نهایت بارگذاری برای اندازه گیری مقاومت الیاف بتن در جلوگیری از گسترش ترک ها و جذب انرژی بتن تا تغییرمکان 40 و بیش از 40 میلیمتر ادامه پیدا می کند.
