الیاف نایلون (Nylon)
نایلون یک نام عمومی است که خانواده ای از پلیمرها را مشخص می کند که با حضور گروه عملکرد آمید مشخص می شودCONH .انواع مختلف الیاف نایلون برای استفاده در پوشاک ، اثاثیه منزل ، کاربردهای صنعتی و منسوجات در بازار وجود دارد. ویژگی های الیاف نایلون توسط نوع پلیمر پایه (وزن مولکولی ، گروه های انتهایی ، مونومر باقیمانده و غیره) ، افزودن سطوح مختلف مواد افزودنی (تثبیت کننده های نور و حرارت ، هذیان ها و غیره) ، شرایط تولید (چرخش ، رسم ، ابعاد الیاف (شکل و سطح مقطع ، طول الیاف و غیره). در حال حاضر ، فقط دو نوع الیاف نایلون برای بتن مسلح با الیاف به بازار عرضه می شود. آنها نایلون 6 و نایلون 66 هستند.
الیاف نایلون از پلیمر نایلون چرخانده می شوند. این پلیمر از طریق اکستروژن ، کشش و گرمایش تبدیل می شود و ساختاری الیافی گرا ، بلوری دارد. علاوه بر نخ های معمولی که با نقاشی استاندارد تولید می شوند ، ویژگی های الیاف نایلون ممکن است با تیمارهای ویژه از جمله بیش از حد اتمام ، گرم کردن ، ایجاد بافت هوا و غیره افزایش یابد ، الیاف نایلون به صورت نخ های چند رشته ای ، تک رشته ای ، منگنه ای و بکسل در دسترس هستند. برای کاربردهای بتنی ، گرما و نخ پایدار سبک با مقاومت بالا (مقاومت در برابر کشش بالا) چرخانده می شود و متعاقباً به طول های کوتاهتری بریده می شود.
الیاف نایلون مقاومت ، استحکام و بازیابی الاستیک خوبی از خود نشان می دهند . خصوصیات انتخاب شده برای الیاف نایلون در جدول 4.1 نشان داده شده است. نایلون بسیار گرما پایدار است و به راحتی در برنامه های تجاری مورد نیاز این خاصیت مانند لاستیک استفاده می شود . نایلون آب دوست است و رطوبت آن 4/4 درصد بدست می آید . خاصیت بازیافت رطوبت بر روی هیدراتاسیون یا کارایی بتن در محتوای کم تجویز شده از 0.1 تا 0.2 درصد حجمی تأثیر نمی گذارد ، اما باید در محتوای حجم الیاف بالاتر در نظر گرفته شود. نایلون ماده ای نسبتاً بی اثر است و در برابر طیف گسترده ای از مواد آلی و معدنی از جمله مواد قلیایی قوی مقاوم است. نشان داده شده است که در شرایط پیری تسریع شده عملکرد خوبی دارد .
بتن مسلح با الیاف نایلون
الیاف نایلون یکی از اولین انواع الیاف است که برای استفاده در بتن مورد ارزیابی قرار گرفت. علاقه اولیه از مهندسان ارتش بود که هدف اصلی آنها ساخت بتن مقاوم در برابر انفجار بود . مشخص شد که الیاف نایلون به ویژه در کنترل نیروهای ضربه موجود در یک وضعیت انفجار ، همانطور که توسط سرعت قطعه ، درصد دال دست نخورده و فاصله تا دورترین قطعه اندازه گیری می شود ، موثر هستند. یک مطالعه توانایی نایلون را در برابر مقاومت در برابر ضربه در نتیجه انفجار تأیید می کند. در این مطالعه ، مکعب های توخالی 3.28 فوت (1.0 متر) در دو طرف مجاور با 12 درصد وزن به ترتیب 0.24 و 0.47 اینچ (6 و 12 میلی متر) الیاف های طولانی تقویت شدند. مکعب های توخالی با آب پر شده و یک ماده منفجره 1.76 اونسی (50 گرم) در مرکز قرار داده شده است. نویسندگان توانایی الیاف نایلون را در مقاومت در برابر اثرات انفجار و عمل به عنوان یک گیرنده ترک تأیید کردند.
توانایی الیاف نایلون در مقاومت در برابر ضربه و مقاومت خمشی به خوبی اثبات شده است . یک مطالعه در مورد نایلون FRC مقاومت در برابر Izod را از 4.5 تا 17.1 فوت بر پوند بر اینچ گزارش می کند. (0.24 تا 0.91 Nm / mm) در مقابل 0.64 ft-lb / in. (0.03 Nm / mm) برای بتن ساده. متغیرهای آزمایشی شامل تراکم جرمی الیاف (15d تا 235d) ، محتوای الیاف (2 تا 3 درصد وزنی) و شرایط پخت (مرطوب در مقابل خشک) دامنه مقاومت را در بر می گیرند. ارزیابی دیگر [4.47] از FRC نایلون در محتوای الیاف 0.5 درصد وزنی با استفاده از تنظیم وزن قطره ، مقاومت در برابر ضربه 5 برابر بیشتر از بتن ساده را نشان داد. در محتوای الیاف 1 درصد وزنی ، مقاومت در برابر ضربه 17 برابر بیشتر از بتن ساده بود که در شکل 4.5 نشان داده شده است. نایلون مورد ارزیابی یک نخ مقاومت بالا با رشته 70 دنیر / 18 با طول 0.24 تا 0.47 اینچ (6 تا 12 میلی متر) با محتوای 0.5 تا 1.0 درصد وزن سیمان بود. سومین برنامه آزمایشی ، بررسی اثرات پارامترهای مختلفی از جمله چگالی جرمی(4 تا 50d) ، طول الیاف (0.5 تا 2 اینچ).
شرایط پخت و میزان الیاف (0.5 تا 4.0 درصد وزنی) نایلون را برای افزایش مقاومت در برابر ضربه از 7.5 به 15 برابر مقاومت بتن ساده نشان می دهد. در این ارزیابی از روش آونگ ایزود نیز استفاده شده است .
چندین محقق بهبود قابل توجهی در مقاومت ، شکل پذیری و کنترل ترک خوردگی با استفاده از الیاف نایلون در محتویات 0.5 تا 3 درصد حجمی نشان داده اند . یک مطالعه خاص ، با استفاده از ماتریس ماسه سیلیس و سیمان نوع III (مقاومت زودرس بالا) ، تنش ترک اول ، حداکثر مقاومت را با استفاده از آزمون کشش اندازه گیری کرد. نمونه های بریدگی تحت یک بار خمشی چهار نقطه ای قرار گرفتند. برای اندازه گیری تغییر مکان خط بار ، یک گیره سنج به دهانه ترک نمونه متصل شد. همانطور که در شکل 4.6 نشان داده شده است ، داده ها حاکی از افزایش ناچیز تنش ترک اول و حداکثر مقاومت در حالی است که توانایی جذب انرژی در منطقه پس از ترک (مقاومت) با افزودن 2 تا 3 درصد حجم نایلون به طرز چشمگیری بهبود یافته است الیاف .
نشان داده شده است که نایلون به ویژه در حفظ و افزایش توانایی حمل بار بتن پس از اولین ترک مثر است. محققان دیگر توانایی نایلون را در ایجاد مقاومت و کنترل ترک بهتر پس از قرار گرفتن در معرض پیری سریع نشان داده اند . برای تعیین دوام طولانی مدت از محیط تسریع شده ، یک محلول نمکی اشباع شده با حرارت 122فارنهایت (50درجه سانتیگراد) استفاده شد. تیرهای خمشی ، تقویت شده با الیاف نایلون 0.75 اینچ (19 میلی متر) با طول 0.5 درصد حجم ، برای فواصل زمانی خاص تا 360 روز تحت این محیط قرار گرفتند.
نتایج متناقضی با توجه به مقاومت خمشی بدست آمده است. تعدادی از محققان مقاومت خمشی را افزایش داده اند . برخی دیگر ادعا می کنند که الیاف نایلون حتی در مقادیر بالای الیاف نیز به بهبود مقاومت خمشی کمک زیادی نمی کنند .
اثرات الیاف نایلون بر مقاومت کششی فشاری و تقسیم شده در چندین مورد ناچیز نشان داده شده است . یک محقق نتیجه گرفت که مقاومت فشاری مخلوط ملات با افزایش محتوای الیاف کاهش می یابد. الیاف نایلون ، ماده ای 0.5 اینچ (13 میلی متر) ، 15 دنیر در محتوای حداکثر 1 درصد حجمی اضافه شد . با توجه به مقاومت کششی شکافته شده ، افزودن نایلون در 2.4 درصد حجمی نشان داد که مقاومت به طور قابل توجهی افزایش نمی یابد. برای اهداف این ارزیابی ، از یک مخلوط ملات حاوی سیمان با مقاومت بالا و ماسه سیلیس استفاده شد .
اثر بخشی الیاف مصنوعی با مدول کم ، برای تقویت بتن و افزایش خصوصیات آن توسط رابط الیاف / سیمان ، هندسه الیاف و توزیع الیاف کنترل می شود .گزارش شده است که بهبود املاک با الیاف نایلون عمدتاً تابعی از هندسه الیاف (نسبت ابعاد بالا) و توزیع الیاف است. مقاومت پیوند کم بین نوع خاصی از الیاف نایلون و ماتریس سیمان گزارش شده است .
توانایی الیاف نایلون در کاهش انقباض بتن در یک سری آزمایش نشان داده شده است. الیاف نایلونی اضافه شده در محتویات از 1 تا 3 درصد حجمی نشان می دهد که انقباض را تا 25 درصد کاهش می دهد که با تغییر طول اندازه گیری می شود .
شکل 4.5 - محتوای نایلون در مقابل مقاومت در سنین مختلف
شکل 4.6 - منحنی های جابجایی بار در مقابل بار برای آکرولیک ، آرامید و نایلون FRC
مرجع
ACI544.1R-96, "State of The Art Report on The Fiber Reinforced Concrete
دوستانتان را به خواندن این مطلب دعوت کنید:
