دوام سیمان ها و بتن الیافی (frc) برای حدود 40 سال از موضوعات بحث دانشگاهی و تجاری بوده است که بررسی آن با شتاب زیادی در حال ادامه می باشد. این میزان توجه و علاقه به این موضوع، با پیچیدگی های شیمیایی و ریزساختاری قابل ملاحظه ای حتی برای ساده ترین frc همراه می باشد. رفتار وابسته به زمان خمیرهای سیمانی هنوز به طور کامل شناخته نشده است. این موضوع خصوصا در مورد خمیرهای frc صادق می باشد که اغلب از سیمان پرتلند «معمولی» اصلاح شده با مواد مختلف یا حتی سیمان های غیر پرتلند ساخته شده اند. باقیمانده های سیمان هیدراته نشده برای چندین سال به آرامی به هیدراته شدن ادامه می دهند و از آنجا که بسیاری از محصولات این هیدراسیون و هیدراسیون اول نیمه پایدار فرض می شوند، ساختار فاز هیدراته تقریبا همیشه در حال تغییر است، هرچند این تغییر تدریجی بوده و مرور زمان اتفاق می افتد. در تریکبات الیافی، علاوه بر این پیچیدگی ها، الیافی با جنس، ترکیبات، شکل و کیفیت مختلف وارد می شود. اندرکنش های میان این الیاف و خمیر در حال هیدراته شدن، وابسته به زمان می باشد که می تواند دارای مقیاس چند ماه یا چند سال باشد و این پدیده ها در سطح ریزساختار در وجه مشترک الیاف- سیمان اتفاق می افتند. نتیجه اصلی آن است که خصوصیات مهندسی برخی از انواع frc (خصوصا مقاومت کششی/ خمشی، طاقت و کرنش تا لحظه گسیختگی) می تواند تا حد زیادی با زمان تغییر نماید؛ به این ترتیب یک یا چند خصوصیت مکررا کاهش یافته و دغدغه های مربوط به دوام را افزایش می دهند.
خرابی در سازه های بتنی
اغلب الیاف (بجز فولادی) به جای آنکه به صورت رشته های منفرد استفاده شوند، به صورت های دسته های الیاف وارد بتن می شوند و اثر مسلح سازی آنها به باقی ماندن به همین صورت وابسته می باشد. در ابتدا، این دسته رشته ها در خمیر فرو نمی روند و یا رشته ها توسط خمیر، در برگرفته نمی شوند (اما با گذشت زمان این حالت برطرف می گردد). در frc، الیاف شکننده تر از خمیر می باشند؛ frc به عنوان یک ترمیب خمیری شکننده (ترد) بوده و الیاف به سختی در این ترکیبات نفوذ می کنند. در نتیجه روش های تحلیلی ارائه شده برای ترکیباتی همچون پلیمرهای الیافی (FRP)، که در آنها الیاف عموما به صورت رشته های منفرد عمل نموده و شکننده تر از خمیر بوده و هدف از آنها ایجاد سختی و یا مقاومت می باشد، برای استفاده جهت frc مناسب نمی باشد. به علاوه، FRP عموما در کاربردهای ویژه سطح بالا مانند هوافضا و ورزش استفاده می شود که آنها از الگوی عمر کوتاه و توان بالا در مطالعات دوام استفاده می شود. Frc در ساختمان ها و زیرساخت هایی استفاده می شود که در آنها درست عکس این ویژگی ها، یعنی عمر بلندمدت و توان پایین، مورد نظر می باشد. بنابراین مشاهده می گردد که بررسی و مدلسازی دوام frc باید منحصر به فرد بوده و نمی تواند از مطالعات صورت گرفته بر روی مصالح کامپوزیتی دیگر، استنتاج گردد. در حقیقت هرچند که دلایل تخریب در تمامی frcها در تعداد اندکی از گروه های وسیع می گنجد، اما جزئیات چگونگی تغییر خصوصیات یک دسته مشخص از frcها با زمان، برای هر ترکیب الیاف- خمیر مورد بررسی، متفاوت می باشد. الیافی مانند کربن که از نظر اقتصادی به صرفه بوده اند، برای دستیابی در بتن مرسوم شده اند و به همراه آن انواع خمیرهای سیمانی نیز توسعه یافته اند و در این میان به مطلبی می توان پی برد و آن اینکه دوام frc قانون خاص خودش را دارد.
پربازدیدترین مطالب ما را از دست ندهید!
بقیه این مقدمه، برخی واژه های مورد استفاده در مطلعات frc را تعریف نموده، پیشینه ای از انواع الیاف، ساختار و روش های تولید آنها را بیان نموده و مبانی رفتار مکانیکی ترکیبات خمیری شکننده را ارائه می نماید. بخش بعدی به بحث پیرامون رفتار وابسته به زمان frc و خصوصا چگونگی مدلسازی و پیش بینی رفتار این ترکیبات با استفاده از روش های سالخوردگی تسریع شده، مورد بررسی قرار می گید. در نهایت، رویکردهای آینده در زمینه frc مانند استفاده از مسلح سازی پارچه ای و پتانسیل اعضای باربر frc به طور مختصر مورد بحث قرار گرفته و مراجع مناسب جهت اطلاعات بیشتر ارائه می گردد. به طور کلی هدف این مقاله، مرور تاریخچه موضوعی تا حد ممکن و ارائه نتیجه گیری دقیق در ارتباط با شرایط جاری الگوهای دوام frc می باشد.