بررسی خصوصیات مکانیکی و ریزساختاری درپوش‌های ‌بتنی‌ تولید‌شده با بتن فوق‏ توانمند حاوی الیاف و نانوسیلیس

چکیده مقاله

در سال‌های اخیر، استفاده از بتن فوق‏توانمند (UHPC) به دلیل مقاومت مکانیکی بسیار بالا، دوام مناسب و قابلیت بهبود رفتار پس از ترک به عنوان گزینه‌ای مناسب برای تولید قطعات پیش‌ساخته نظیر درپوش‌های منهول، مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، تأثیر انواع مختلف الیاف و نانوسیلیس بر ریزساختار و عملکرد مکانیکی درپوش‌های بتنی تولید شده با بتن فوق‏توانمند بررسی شده است. در گام نخست، عملکرد سه نوع الیاف شامل الیاف فولادی، شیشه‌ای و پلی‌پروپیلن با مقدار یک درصد حجمی در UHPC ارزیابی شد تا الیاف مناسب برای کاربرد در درپوش‌های بتنی تعیین گردد. آزمایش‌های مقاومت فشاری، تعیین ظرفیت باربری و تعیین مقاومت در برابر یخ‌زدگی-ذوب براساس استاندارد ملی ایران روی نمونه‌ها انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از الیاف موجب بهبود مقاومت فشاری و ظرفیت باربری درپوش‌ها می شود و در میان آن‌ها الیاف فولادی بیشترین تأثیر را دارد؛ به طوری که مقاومت فشاری با 19 درصد افزایش به 180 مگاپاسکال و ظرفیت باربری از 6 به 12.5 تُن رسید. در مرحله بعد، 1 درصد نانوسیلیس به مخلوط حاوی الیاف فولادی اضافه شد. حضور نانوسیلیس موجب افزایش مقاومت فشاری تا حدود 200 مگاپاسکال و افزایش ظرفیت باربری درپوش به 14 تُن گردید. نمونه‌های حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس، کاهش مقاومت کمتری پس از چرخه یخ‌زدگی–ذوب داشتند. بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که نانوسیلیس از طریق اثر هسته‌زایی، واکنش پوزولانی و نقش پُرکنندگی، موجب کاهش تخلخل، افزایش تراکم ماتریس سیمانی و بهبود ناحیه انتقال میان سطحی الیاف و ماتریس می‌شود. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که استفاده همزمان از الیاف فولادی و نانوسیلیس در بتن فوق‌توانمند، ضمن بهبود عملکرد مکانیکی و دوام، راهکاری پایدار و اقتصادی از دیدگاه هزینه چرخه عمر برای تولید درپوش‌های بتنی محسوب می‌شود.