چکیده
در این مقاله تأثیر استفاده از الیاف پلیمری MEX-100 بر برخی از خصوصیات مکانیکی بتن غلتکی روسازی مورد مطالعه قرار گرفته است. درصدهای مختلف وزنی از الیاف شامل 0/2,0/4,0/6 درصد (از وزن سیمان) به بتن غلتکی افزوده شده و مقاومت فشاری، خمشی و مدول الاستیسته آن اندازه‌گیزی شده است. مقاومت فشاری و خمشی در سنین عمل‌آوری مختلف 7،28 و 91 روزه اندازه‌گیری شده و مدول الاستیسیته در سن عمل‌آوری 28 روزه اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزودن الیاف باعث افزایش مقاومت فشاری، خمشی و مدول الاستیسیته میگردد، و بهترین درصد الیاف که بیشترین اثر بهبود را بر خصوصیات مکانیکی دارد، 0/4% می‌باشد، که مقاومت فشاری در عمر 28 روز را در حدود 35% نسبت به مخلوط کنترل افزایش داده، و مقاومت خمشی در عمر 28 روز نسبت به مخلوط کنترل 43% بهبود می‌یابد. همچنین، مدول الاستیسته مخلوط حاوی 0/4% الیاف پلیمری حدود 110% بیش از مخلوط کنترل می‌باشد.
مقدمه
روسازی ها از مهم‌ترین زیرساخت‌های هر کشوری می‌باشد، که عملکرد آن‌ها بر اقتصاد کشور تأثیر زیادی دارد. در ایران، به طور سنتی روسازی‌ها با ساختار انعطاف‌پذیر ساخته شده‌اند، که دلیل آن را می‌توان ارزانی قیر و آشنایی پیمانکاران و مشاوران با این نوع روسازی بیان کرد. با این حال، روسازی‌ها انعطاف‌پذیر علاوه بر پتانسیل بروز انواع خرابی‌ها در آن‌ها، دارای عمر کمی بوده و در خیلی از موارد کاربرد بازدهی مناسبی ندارند. همچنین، کاهش منابع نفتی و افزایش قیمت محصولات نفی و قیر، توجه دست‌اندرکاران حمل و نقل را به کارگیری سایر مصالح برای روسازی معطوف ساخته است. یکی دیگر از انواع روسازی‌ها، که برخلاف کشور ما، در خیلی از کشورها رایج شده، روسازی بتنی است. روسازی‌های بتنی به دلیل سختی بالای رویه بتنی بار را بهتر توزیع نموده و کمتر در معرض خرابی‌ها قرار می‌گیرند. این روسازی‌ها دارای عمر مفید بسیار بالایی بوده و هزینه‌های نگهداری در آن‌ها کم می‌باشد. روسازی‌های بتنی در انواع مختلف ساده درزدار، مسلح درزدار، مسلح ممتد و روسازی بتن غلتکی ساخته می‌شوند. بتن غلتکی نوعی از بتن سیمانی است که از اختلاط مصالح سنگی درشت و ریز، سیمان و آب به مقدار کم ساخته شده و با اسلامپ نزدیک به صفر توسط ماشین‌آلات راه‌سازی پخش شده و توسط غلتک‌های ارتعاشی متراکم می شود. یکی از کاربردهای مهم بتن غلتکی در ساخت روسازی‌ها می‌باشد. از مزایای بتن غلتکی نسبت به بتن معمولی عدم نیاز به قالب، آرماتورهای تسلیح، میلگردهای اتصال و تای بار و درز می‌باشد. این نوع روسازی می‌تواند در مدت کوتاهی اجرا شده و توسط ترافیک مورد بهره‌برداری قرار گیرد. از دیگر مزایای این نوع روسازی می‌توان به عدم نیاز به پرداخت سطح و دوام بالای آن اشاره نمود. این ویژگی‌ها باعث شده‌اند که روسازی بتن غلتکی در مقایسه با روسازی آسفالتی و بتن معمولی هزینه کمتری داشته باشد و گزینه مناسبی برای خیلی از کاربردها باشد. روسازی بتن غلتکی با محیط زیست سازگارتر بوده و در ساخت و بهره‌برداری از آن انرژی کمتری مصرف میگردد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای روسازی بتن غلتکی محل‌هایی است که دارای ترافیک سنگین و ایستا می‌باشند، مثل محل توقف هواپیماها و باندهای خزش در فرودگاه‌ها، پارکینگ ماشین‌آلات سنگین، راه‌های دسترسی به مناطق صنعتی. بنابراین، این نوع روسازی می‌تواند گزینه مناسبی برای کاربرد در روسازی‌های کشور باشد. البته، از معایب روسازی بتن غلتکی ناهمواری سطح نهایی آن پس از اجرا می‌باشد که معمولاً با اجرای یک روکش آسفالتی بر روی آن این مشکل برطرف میگردد.
از مهم‌ترین خصوصیات عملکردی بتن غلتکی در روسازی، خصوصایت مکانیکی آن شامل مقاومت فشاری، کششی و خمشی، مدول الاستیسیته و مقاومت سایشی، و دوام آن در برابر شرایط محیطی می باشد. این ویژگی‌ها همواره مورد توجه محققین قرار گرفته و راهکارهایی برای بهبود آن همواره مورد جستجو بوده است تا بتوان یک روسازی با عمر بالاتر و عملکرد بهتر را در اختیار استفاده‌کنندگان قرار داد. یکی از راهکارهای بهبود این خواص استفاده از انواع مواد جایگزین سیمان، و مصالح سنگی و مواد مسلح کننده مثل الیاف می‌باشد. در ادبیات فنی موضوع نتایج تحقیقات زیادی را می‌توان یافت که اثر انواع مواد افزودنی را بر روی خصوصیات مکانیکی و دوام بتن غلتکی مورد مطالعه قرار داده‌اند. با اینحال، هنوز جنبه‌های مختلف اثر مواد افزودنی در بتن غلتکی ناشناخته بوده و همچنین مواد جدید قابل بررسی هستند. در این تحقیق، هدف بررسی تأثیر میزان یک نوع الیاف پلیمری با نام تجاری MEX-100 بر روی برخی از خصوصیات مکانیکی بتن غلتکی روسازی می‌باشد.
نتیجه گیری
در این تحقیق درصدهای مختلفی از الیاف پلیمری MEX-100 به یک نوع مخلوط بتن غلتکی روسازی افزوده شده و تأثیر آن به برخی از مشخصات مکانیکی مخلوط‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. به طور خلاصه نتایج زیر از این تحقیق گرفته شد.
- الیاف باعث بهبود قابل توجه در مقاومت فشاری، خمشی و مدول الاستیسیته می‌گردند.
- مقدار بهینه‌ای از مقدار الیاف وجود دارد که به ازای آن بهترین عملکرد حاصل میگردد. در این تحقیق این مقدار 0/4% می‌باشد که به ازای آن بالاترین مقاومت و سختی حاصل میگردد.
- رابطه تقریباً خطی بین مقدار مقاومت خمشی و مقاومت فشاری مخلوط‌ها وجود دارد.
- تأثیر الیاف در بهبود علمکرد مخلوط‌ها به سن مخلوط وابسته است. بهترین عملکرد در مقاومت فشاری و خمشی در سن 7 روز حاصل میگردد.