رفتار بتن سبك سازهاي حاوي نانوسيليس و الياف فولادي تحت اثر بارگذاري يكنواخت فشاري

Behavior of Structural Lightweight Concrete Containing Nano Silica and Steel Fibers under Compressive Monotonic Loading

مقاومت كم سبكدانه ها باعث كاهش مقاومت بتن سبك و شكنندگي آن مانعي براي رفتار شكل پذير سازه ها در معرض بارهاي لرزهاي ميباشد. استفاده از مواد تقويت كننده و الياف براي جبران اثر كاهش مقاومت ناشي از بكاربردن سبكدانه و جلوگيري از شكست ناگهاني بتن، ميتواند به توانمندي بتن سبك بيانجامد. از طرفي بتن بهعنوان مادهاي ناهمگن داراي رفتار پيچيدهاي بوده و خصوصيات رفتاري آن كاملا به نحوه بارگذاري و نوع مصالح تشكيل دهنده آن وابسته است. لذا در اين تحقيق براي بهبود خواص و زمينه سازي كاربرد بتن سبكدانه در سازه ها، منحني تنش-كرنش بتن سبك شامل الياف فولادي )با درصد حجمي تابت 1%( و پوزولان تقويتكننده نانوسيليس 3% و 5%(، تحت اثر ،% )با درصد وزني 1 بارگذاري يكنواخت فشاري مورد آزمايش و مقايسه قرار گرفته و پارامترهاي موثر بر آن شامل مقاومت فشاري، مدول الاستيسيته و كرنش متناظر با حداكثر تنش بررسي شده است. نتايج نشان ميدهد الياف فولادي و نانوسيليس باعث تغيير رفتار بتن سبك شده و حضور توام آنها در تركيب بهينه، بيشترين تاثير را در بهبود رفتار و خواص بتن سبك داشته است. بطوريكه با افزودن 3 % نانوسيليس و 1% الياف فولادي، مقاومت فشاري و مدول الاستيسيته بتن سبك به ميزان 64 % و 64 % افزايش يافته است.

The weak mechanical properties of lightweight aggregate concrete (LWAC) such as low strength and brittleness discourage its vast application in structural members. An effective method to improve the mechanical properties of concrete is the use of pozzolanic and reinforcing materials. The loading condition and the ingredients of mix compositions affect the concrete behavior, so more extensive and detailed research into the effects of type of concrete material on the stress-strain curve is required in order to predict the accurate response of structural members. In this paper, various amounts of Nano-Silica (1, 3 and 5 percent by weight of cement) and steel fiber with constant volume fraction of 1% were added to mixtures and the effects of these parameters on the compressive stress-strain curves were investigated. Furthermore, the key parameters that control the concrete behavior under compressive monotonic loading, including compressive strength, modulus of elasticity and strain at peak stress were evaluated. Results indicate that the optimized combined use of steel fibers and Nano-silica has significant effect on the improvement of compressive behavior of LWAC. The compressive strength and modulus of elasticity in the mix containing 3% Nano-silica and 1% steel fiber increase by about 46% and 26% compared to the plain LWAC mix.