اثر الیاف بازیافتی از تایر فرسوده بر مشخصات مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری شاتکریت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک سنگ، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

3 دکتری مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران

چکیده

امروزه شاتکریت به عنوان جزئی از سیستم‌های پایدارسازی گودبرداریها و شیب‌ها، کاربرد گسترده‌ای در فعالیت‌های مهندسی عمران و معدن دارد. در سال‌های اخیر تلاش‌های گسترده‌ای به منظور بهبود خواص مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری شاتکریت انجام گرفته‌است. از جمله‌ مهمترین این پیشرفت‌ها می‌توان به استفاده از انواع الیافها به منظور بهبود رفتار شاتکریت اشاره کرد. شاتکریت مسلح شده بر حسب نوع و مشخصات الیاف، خواص مختلفی را از خود نشان می‌دهد، به نحوی که برای هر نوع الیاف می‌توان مزایا و معایبی را برشمرد. در این پژوهش، نتایج حاصل از مجموعه‌ای از مطالعات آزمایشگاهی به منظور بررسی اثر افزودن الیاف بازیافتی از تایر فرسوده بر خواص مقاومتی، شکل‌پذیری و قابلیت جذب انرژی شاتکریت ارائه شده‌است. پس از تهیه نمونه‌های بدون الیاف و مسلح شده با 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد الیاف، آزمایش‌های مقاومت فشاری تک‌محوره، مقاومت کششی برزیلی و مقاومت خمشی سه‌نقطه‌ای بر روی نمونه‌ها انجام گرفته‌است. نتایج نشان می‌دهد که به‌کارگیری این نوع الیاف در شاتکریت سبب حذف رفتار شکننده آن می‌شود و قابلیت جذب انرژی شاتکریت را افزایش می‌دهد. از جمله مزایای به‌کارگیری این نوع الیاف در شاتکریت می‌توان به گیرداری مناسب الیاف در داخل شاتکریت، وزن کم الیاف در مقایسه با دیگر مسلح کننده‌ها همچون توری و الیاف فلزی، سهولت پمپاژ و مقاومت بالا در محیط‌های اسیدی و مرطوب اشاره کرد. همچنین با توجه به بازیافتی بودن این نوع الیاف، به‌کارگیری آن در شاتکریت هم سبب کاهش هزینه‌های پروژه می‌شود و هم سبب حل مشکلات زیست‌محیطی ناشی از دفن یا سوزاندن این ضایعات در طبیعت خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of waste tire textile Fibers on strength and deformability of shotcrete

نویسندگان [English]

  • Behzad Khosh 1
  • Hadi Atapour 2
  • Mohsen Abbaspour 3
1 Master Student of Rock Mechanics Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor of Earth Sciences Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
3 Ph.D. in Civil Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

As part of the stabilization systems for excavations and slopes, shotcrete today plays an extensive role in civil and mining engineering practices. A great number of efforts have been made during recent years to improve the strength and ductility of shotcretes. Fiber incorporation can be named as one of these efforts. Based on the type and characteristics of fibers, reinforced shotcretes display different properties. As a result, advantages and disadvantages of each type of fiber are being studied. This study presents the results obtained from experimental investigations of the influence of waste tire textile fiber addition on strength, ductility, and energy absorption capacity of shotcretes. After preparing specimens reinforced at fiber contents of 0.5%, 1%, 1.5%, and 2%, unconfined compressive strength, Brazilian tensile strength, and three-point bending strength were conducted on all samples. The results show that using the fibers inhibits the brittle behavior of specimens and increases energy absorption capacity. Several advantages of using this fiber can be named such as high entanglement in the matrix, low specific weight of the fibers as compared with mesh and steel fibers, easy pumping, and high durability in damp and acidic environments. Moreover, due to the fact of being waste materials, using these fibers leads to lowering the costs of projects as well as tackling the environmental hazards ensued by burying or burning them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber-Reinforced Shotcrete
  • Waste Tire textile Fibers
  • strength properties
  • Ductility
  • Energy absorption
اسماعیلی، م.، قهاری، ع.، 1390. بررسی آزمایشگاهی تأثیر الیاف پلی‌پروپیلن بر رفتار بتن تراورس، مهندسی عمران مدرس، 12 (3): 91-101.
افضلی ننیز، ا.، صفاییان، ر.، پرندیان، ا.، زابلی، گ.، 1397. بررسی مقاومت سایشی و طاقت خمشی شاتکریت حاوی الیاف پلیمری، پنجمین همایش و نمایشگاه سد و تونل ایران.
الهی، ا.، 1393. کنترل زمین و نگهداری در معادن، سازمان انتشارات جهاد دانشگاهی واحد مازندران.
اورعی, ک.، 1387. نگهداری در معادن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
 رویانفر، ع.، 1389. شاتکریت تر و کاربرد آن در تونل‌سازی، شرکت بین‌المللی پیمانکاری استرلتوس (سهامی خاص)، سازمان انتشارات جهاد دانشگاهی.
صمدیان، م.، 1385. گزارش بازیافت لاستیک، وزارت صنایع و معادن، معاونت امور تولید.
عباسپور، م.، 1398. تاثیر استفاده از ضایعات کارخانه بازیافت لاستیک بر مدول برجهندگی خاک‌های دانه‌ای، پایان‌نامه دکتری، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.
 فهیمی‌فر، ا.، مهرزاد سلاکجانی، ب.، دوستانی، ع.، محمدی قلعه عزیز، ع.، 1390. تاثیر الیاف فولادی در بهبود خواص مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری شاتکریت، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران.
کیوانی، ع.، 1380. اصول و تکنولوژی بتن، انتشارات رودکی.
مدنی، ح.، 1393. طراحی و اجرای سیستم نگهداری. دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
مستوفی نژاد، د.، 1395. تکنولوژی و طرح اختلاط بتن. انتشارات ارکان دانش.
هادوی، م.، رهبر، ع.، 1398. کاربرد بتن‌پاشیده در نگهداری سنگ، قرارگاه سازندگی خاتم‌الانبیاء، قرب نوح (ع).
ACI Committee 506. 1990. ACI 506R-90 - Guide to Shotcrete, American Concrete Institute.
Bhawani, S., and Rajnish., K.G., 2006. Tunneling in Weak Rocks, El-Sever, London.
Brown, W.D., 2005. Standard Practice For Shotcrete Engineering And Design, US Army Corps of Engineers, Washington, DC, USA.
Cengiz, O., Turanli L., 2003. Comparative Evaluation of Steel Mesh, Steel Fibre and High Fibre Reinforced Shotcrete in Panel Test, Cement and Concrete 12: 1701–7.
EN 12620, 2002. Aggregates for Concrete, British Standard Institute.
Hoek, E., Kaiser P.K., Bawden W.F., 2000. Support of Underground Excavations in Hard Rock. CRC Press.
Hondros, G., 1959. The Evaluation of Poisson’s Ratio and the Modulus of Materials of Low Tensile Resistance by the Brazilian (Indirect Tensile) Test with Particular Reference to Concrete, Australian J. Appl. Sci. 10 (3): 243–68.
Kuesel, T.R., King, E.H., Bickel, J.O., 2012. Tunnel Engineering Handbook. Springer Science & Business Media.
Markides, Ch.F., and Kourkoulis, S.K., 2012. The Stress Field in a Standardized Brazilian Disc: The Influence of the Loading Type Acting on the Actual Contact Length.” Rock Mechanics and Rock Engineering 45 (2): 145–58.
Thomas, A., 2008. Sprayed Concrete Lined Tunnels. CRC Press.
Ulusay, R., Hudson, J.A., 1978. ISRM Suggested Methods for Determining Tensile Strength of Rock Materials, Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr 15: 99–103.