بتن مسلح به الیاف شیشه ای اصلاح شده با پلیمر (P-GFRC)
در سال 1979 نوع دیگری از بتن های مسلح به الیاف شیشه ای معرفی شد. این محصول از الیاف E-glass مدفون شده در ماتریس سیمانی، ماسه و پلیمر تشکیل یافته بود. این سیستم GFRC توسط معادن ایالت داچ (DSM) توسعه پیدا کرد و توسط فورتون یکی از شعب سین رس که خود بخشی از گروه DSM بود، به بازار عرضه شد. علت افزودن پلیمر به سیستم ماتریس- الیاف شیشه ای آن بود که پایداری دراز مدت، بهبود بخشیده شود. ایده ای که در پشت استفاده از پلیمر برای دستیابی به پایداری مقاومت GFRC در دراز مدت وجود داشت در زیر شرح داده شده است.
در هر دسته الیاف شیشه ای، به طور کلی 204 تک رشته شیشه وجود دارد. قطر هر تک رشته تقریباً 10 میکرون است. فاصله بین رشته های شیشه نیز تنها 2 تا 3 میکرون می باشد. قطر متوسط ذرات سیمان تقریباً 30 میکرون است. بنابراین بیشتر ذرات سیمان نمی توانند به فضای بین الیاف شیشه ای اصلاح شده یک دسته راه یابند. با این حال بعضی گمان می کنند که شکل گیری محصولات هیدراسیون سیمان، مخصوصاً هیدروکسید کلسیم Ca(OH)2 که می تواند در این فضاها صورت گیرد، علت اصلی شکنندگی و کاهش مقاومت مخلوط با زمان است.
در تلاشی جهت کاهش شکنندگی فیزیکی و هجوم شیمیایی الیاف شیشه ای، ذرات پلیمر به سیستم الیاف E-glass، سیمان، ماسه و آب وارد شد. قطر این ذرات پلیمری تنها کسری از میکرون است. بنابراین این ذرات می توانند به فضای بین رشته های شیشه نفوذ کنند. پس از این که شیشه و ملات حاوی پلیمر در ترکیب با هم قرار گرفتند، دسته های شیشه به علت نیروی مویینگی که در فضاها شکل می گیرد، آب را به خود جذب می کند. آب، ذرات پلیمر را با خود به داخل این فضاها می برد. با خارج شدن اب به دلیل تبخیر یا هیدراسیون سیمان پرتلند ذرات پلیمر به هم می چسبند. نتیجه این عمل، تشکیل یک غشای پلیمر است ک درون و اطراف تک رشته های شیشه درون هر یک از دسته های شیشه، گسترش می یابند.
غشای پلیمر دو عمل انجام می دهد. اولاً از تک رشته های شیشه در برابر حمله احتمالی قلیا محافظت می کند و در ثانی بخشی از فضای خالی بین رشته ها را پر می کند و از این طریق اثر شکنندگی الیاف را کاهش می دهد.
داده های پایایی دراز مدت سیستم P-GFRC فورتون تحت شرایط هوازدگی طبیعی، تنها برای 4 سال در دسترس است. با این حال نتایج مطالعات کهنگی تسریع یافته موجود می باشد. در شکل 4-8 مقاومت کششی در برابر مدت زمان کهنگی تسریع یافته برای دو نوع الیاف P-GFRC فورتون و Cem-FIL1 رسم شده است. خصوصیات اختلاط برای هر مخلوط در جدول 4-5 نشان داده شده است. همه مخلوط ها در آب C˚50 کهنه شده اند. مقاومت کششی نهایی (UTS) و نقطه غیر خطی شدن (BOP)، برای هر مخلوط ترسیم شده است. این نتایج بیان می کنند که P-GFRC فورتون، خصوصیات پایایی دراز مدت بهتری از الیاف ضد قلیای Cem-FIL1 در کشش مستقیم دارد. این مساله با آزمایش کردن تفاوت بین UTS و BOP در شرایط کهنگی برای هر مخلوط نشان داده شده است. با این حال بهبود مقاومت و انعطاف پذیری P-GFRC در دراز مدت نسبت به AR-GFRC ممکن است نتیجه ای از خصوصیات بهبود یافته ماتریس با اعمال پلیمر باشد و احتمالاً شاخصی از تاثیر الیاف شیشه ای نیست. دانیل در تحقیقات خود نشان داده است که الیاف E-glass که به طور کامل با غشای پلیمر محافظت نشده اند، پس از کهنگی تسریع یافته، به شدت اسید سابی می شوند.
زمان کهنگی تسریع یافته،هفته
شکل 4-8- کششی در مقابل مدت زمان کهنگی برای P-GFRC فورتون و الیاف ضد قلیای
Cem-FIL1 .
جدول4-4- خصوصیات مخلوط برای مخلوطهای ضدقلیایCem-FIL1 وP-GFRC فورتون.
| خصوصیات مخلوط | AR-GFRC | P-GFRC |
|---|---|---|
| میزان الیاف شیشه ای، درصد حجمی نسبت آب به سیمان، وزنی نسبت سیمان به سنگدانه، وزنی میزان پلیمر، درصد حجمی فوق روان کننده Melment، درصد وزنی سیمان چگالی خشک ظاهری، pcf |
5 3/0 0/5 ـ ـ ـ ـ ـ ـ 109 |
5 3/0 0/5 15 04/0 122 |
Kg/m3019/16=pcf1 معادل متریک