خصوصیات و جنبه های دوام بتن FRC ها تا حدی توسط ناحیه بین الیاف و خمیر کنترل می‌شود و مشخصات ریزساختار این ناحیه، دارای تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر دوام است. بسیاری از پژوهشگران این ناحیه را از طریق میکروسکوپ نوری و تصاویر الکترونی، مورد مطالعه قرار داده‌اند. یافته‌های پژوهشگران در مراجع مهم موجود به طور خلاصه ارائه شده‌است.
جنبه های دوام بتن FRC در این مقاله بر روی نکات کلیدی مربوط به مکانیزم‌های سالخوردگی متمرکز است. بحث درباره FRC با یک رشته مسلح‌سازی به صورت الیاف منفرد (یعنی الیاف فولادی)، جدا از FRC با چندین رشته مسلح‌سازی به صورت استرندهای دسته رشته‌ها (یعنی FRC الیاف طبیعی، پلی پروپیلن، کربن و شیشه) آسان‌تر است. زیرا چندین موضوع زیرساختاری وجود دارند که تنها بر FRC نوع اخیر، تاثیر می‌گذارند.
FRC چندرشته ای
در تصاویر زیر، ریزساختار بدون سالخوردگی ناحیه میانی برای مصالح FRC با خمیر سیمان پرتلند معمولی را به ترتیب با مسلح‌سازی چند رشته‌ای، الیاف شیشه و الیاف نارگیل نشان می‌دهند.
ریزساختار ناحیه میانی غیرسالخورده از خمیر سیمان پرتلند بتن مسلح به الیاف نارگیل، ریزتصویر الکترونی پس پراکنش
ریزساختار ناحیه میانی غیرسالخورده از خمیر سیمان پرتلند در بتن با الیاف شیشه، مقطع نازک نوری، میدان دید افقی نور قطبیده میدان تاریک (HFOV) 380 میکرون
ناحیه بین واحد مسلح‌سازی و خمیر متخلخل بوده و فضاهای موجود در این واحد (فضاهای میانی در FRC شیشه و مجاری سلولی در FRC الیاف نارگیل) تا حد زیادی عاری از محصولات هیدراسیون باقی می‌مانند.
در تصاویر زیر، ریزساختار همان FRCها را پس از سالخوردگی نشان می‌دهند به گونه‌ای که کاهش عمده خواص مکانیکی در آنها اتفاق افتاده‌است.
ریزساختار ناحیه میانی سالخورده از خمیر سیمان پرتلند بتن مسلح به الیاف نارگیل برای ۲۵ چرخه‌تر و خشک شدن، ریزتصویر الکترونی پس پراکنش
ریزساختار ناحیه میانی سالخورده از خمیر سیمان پرتلند بتن مسلح به الیاف شیشه برای ۵۶ روز در آب با دمای C°۶۵، پتروگرافی مقطع نازک نوری، قطب‌ها در °۷۷ تقاطع دارند، CH= کریستال‌های هیدروکسید کلسیم
بررسی‌ها
در هر دو مصالح، بخش عمده‌ای از فضای میانی و بین رشته‌ای- سلولی با محصولات هیدراسیون پر شده‌است که در جنبه های دوام بتن FRC شیشه به صورت Ca(OH)2 شناسایی شده‌است. در FRC الیاف نارگیل نیز فرض می‌شود که همین ماده باشد. این پدیده با عناوین مختلفی مانند معدنی‌شدن، سنگی‌شدن و «پرشدن دسته» نامیده می‌شود.
عموما فرض می‌گردد که این پدیده، افزایش پیوند الیاف و خمیر را به دنبال خواهد داشت. در مواردی که جزء مسلح سازی واحد، یک استرند باشد، مثلا FRC شیشه و کربن، فرض می‌شود که افزایش پیوند الیاف- الیاف نیز اتفاق می‌افتد. در این صورت اگر از مقدار پیوستگی بحرانی تجاوز گردد، حالت گسیختگی می تواند از بیرون کشیدگی الیاف به گسیختگی الیاف تغییر نماید (یعنی حذف ناحیه رفتاری IV). همچنین اثرات تراکم (افزایش چگالی) خمیر نیز آغاز می گردد.
حالت بیرون کشیدگی «تلسکوپی»
انتقال از حالت بیرون کشیدگی به گسیختگی در انواع مختلف FRC شیشه توسط بارتوز و ژو مورد بررسی قرار گرفته‌است. حالت بیرون کشیدگی «تلسکوپی» متوسط و FRC سلولزی/ طبیعی نیز اولین بار توسط آنها مورد شناسایی قرار گرفت. افزایش پیوستگی الیاف- الیاف با سالخوردگی در FRC شیشه به طور مستقیم توسط ژو و بارتوز با استفاده از یک دستگاه جدید سختی سنجی مایکرو ایندنتیشن اندازه‌گیری شده‌است.
پرسنل و همکاران نشان دادند که پیوستگی در FRC شیشه در مدت هفته‌های سالخوردگی افزایش یافته‌است. سپس در حدود ۲ تا ۳ برابر مقدار اولیه آن تثبیت می‌گردد. کیم و همکاران اظهار داشته اند که طاقت شکست ناحیه میانی FRC شیشه تا ۳ برابر طی مدت عمل آوری، افزایش می‌یابد.
بررسی سطوح الیاف در FRC
بررسی سطوح الیاف در FRC قرار گرفته‌است در معرض سالخوردگی یا هوازدگی به ندرت خوردگی عمده الیاف، یعنی کاهش مقطع ناشی از حفره‌ای‌شدن، را صرف‌نظر از نوع الیاف یا میزان کاهش خواص، نشان می‌دهد. حداقل در کوتاه مدت، در FRC که الیاف در آن نسبت به حمله قلیایی ایمن هستند مانند FRC کربن، کاهش مقاومت و طاقت بر اثر سالخوردگی همچنان ممکن است مشاهده گردد.
بنابراین اکثر پژوهشگران برای مدتی، افت خواص در کلیه جنبه های دوام بتن FRCها را به اثرات تراکم خمیر، افزایش پیوستگی و پرشدن دسته رشته/ کانی‌شدن، نسبت می‌دادند. برای بسیاری از کامپوزیت‌های FRC، این موضوع صحت دارد، اما در این صورت، خوردگی الیاف نباید کاهش یابد. اول آنکه پرشدن دسته و یا افزایش پیوستگی همواره با آسیب همراه نخواهد بود.
کامپوزیت‌ها
در کامپوزیت‌های FRC شیشه که با خمیرهای برپایه سولفو- آلومینات ساخته شده‌اند، فضای بین رشته‌ای، حتی در نمونه‌های بدون سالخوردگی، به طور کامل با محصولات هیدراسیون پر می‌شود. این موضوع بدون آنکه کاهش در مقاومت ایجاد گردد، رخ می‌دهد (تصویر پایین).
مثلا در FRC/OPC شیشه AR نسل دوم، آسیب می‌تواند بدون پرشدن کامل دسته رشته‌ها اتفاق بیافتد (تصویر پایین). پیوستگی نیز می‌تواند بدون کاهش خواص مکانیکی، به حداکثر برسد. دوم آنکه تغییر حالت گسیختگی از بیرون‌کشیدگی به شکست ضرورتا مستلزم افزایش پیوستگی نیست؛ یعنی کاهش مقاومت الیاف نیز چنین تغییر حالتی را موجب می‌گردد.
ریزساختار اصلاح‌شده با سولفوآلومینات از بتن مسلح به الیاف شیشه، نمونه غیرسالخورده، پتروگرافی مقطع نازک نوری، قطب ها در °۷۷ تقاطع دارند.
در پایان
در ترکیبات با الیاف طبیعی، بیرون کشیدگی ممکن است به عنوان حالت گسیختگی غالب مشاهده گردد. حتی پس از آنکه خواص مکانیکی تا حد زیادی کاهش یابد. حالت گسیختگی ممکن است از بیرون کشیدگی به گسیختگی الیاف تغییر یابد، بدون آنکه معدنی شدن الیاف اتفاق بیفتد. سوم آنکه برای شیشه و کربن، بررسی مختصر مکانیک شکست الیاف نشان می‌دهد که مقاومت آنها تحت کنترل توزیع جمعیت و اندازه نقص‌های سطحی قرار دارد.
نقص‌ها
نقص‌های بحرانی سطحی به قدری کوچک هستند (nm10~) که مشاهده و تشخیص آنها بر روی الیاف با استفاده از تصاویر SEM بسیار دشوار است. بنابراین، تجمع موضعی و رشد چنین نقص‌هایی می‌تواند موجب افت مقاومت گردد، بدون آنکه آسیب سطحی الیاف به سادگی قابل تشخیص باشد.
فعالیت‌های اخیر با استفاده از تحلیل ویبول و میکروسکوپی نیروی اتمی بر روی الیاف شیشه AR را که در معرض راهکارهای علاج بخشی سالخوردگی مختلفی قرار گرفته‌اند، نشان داده‌است. حداکثر اندازه نقص سطحی (برخلاف تصاویر) در حدود nm50 بوده و تایید نموده‌است که چگالی جمعیت و اندازه نقص‌های سطحی، کنترل‌کننده مقاومت الیاف است.
[/vc_column_text]
محصولات
