Betonet e Perforcuara Me Fibra

1.Te pergjithshme

Betoni i zakonshëm është një material material i thyeshëm, thyeshëm, me elasticitet elasticitet të ulët dhe me kapacitet të vogël në tërheqje.Për të ndihmuar zgjidhjen e këtyre problemeve gjatë këtyre 40 viteve të fundit ka nisur përdorimi i betoneve të përforcuar me fibra. Historia e përdorimit të fibrave mendohet të nisë rreth 3500 vjetë me parë ,ku tullat tullat e pjekura në diell të përforcuara përforcuara me kashtë kashtë u përdorën për të të ndërtuar  ndërtuar  parlamentin e Aqar Quf(afër Bagtatit të sotëm). Për herë të parë ne kohët moderne janë përdorur fibrat e asbestit rreth vitit 1900 .Në vitet në vazhdim vazhdim deri në ditët e sotme ka patur një zhvillim zhvillim të madh të përdorimit të fibrave në beton.Ku janë zhvilluar teknollogji të reja të prodhimit të fibrave si dhe tipe të ndryshme të fibrave.Ku disa nga llojet e fibrave janë fibrat e karbonit, çelikut, polimere, xhami etj. Shum Shumic ica a e zhvi zhvillllim imev eve e në beto betone nett e përf përfor orcu cuar ara a me fibr fibra a përf përfsh shih ihet et në perdorimin perdorimin e çimentos çimentos të zakonshme zakonshme Portland.Mi Portland.Mirëpo, rëpo,çiment çimentot ot me pëmbajtje pëmbajtje të lartë alumini,gipsi si dhe një mori çimentosh speciale kanë filluar të perdoren për  prodhimin e betoneve të përforcuar më fibra. Këto lloje çimentosh përdoren për të rritur jetëgjatësin e përzirjes si dhe për të ulur bashkëveprimin kimik midis përziejes dhe fibrave. Duke parë vetit e ulta të betonin të pa përforcuar kemi patur përdorimi e armaturës në formë shufrash në zonat ku nevojitet përforcim. Fibrat nga njëra anë si dhe armatura në formë shufrash mund të përdoren te dyja sëbashku për shak se armatura përdoret për te ritur aftësinë në tërheqje të betonin kurse fibrat janë më shumë efektive në kontrollin e të plasurave.Për  shkak të këtyre vetive të ndryshme përdorimi i betoneve të

1

Tabela 1.1 Vetit tipike te fibbers Fibra

Celiku Xhami  Asbesti Polipropeni  Aramid Karbon Neylon Celuloze  Akrilik Poliethilen Druri Llaci I cimentos

Diametri (μm)

5-500 9_15 0.02-0.4 20-400 10-12.0 8—9 20-400 -188 25-100 ---

Densiteti

7.84 2.6 3.4 0.9-0.95 1.44 1.6-1.7 1.14 1.2 1.18 0.92-0.96 1.5 1.5-2.5

E(Gpa)

200 70-80 196 3.5-10 63-120 230-380 4.1-5.2 10 14-19.5 5 71 10--45

Rezistenca ne Zgjatshmeria(%) terheqje

0.5-2 2_4 3.5 0.45-0.76 2.3-3.5 2.5-4.0 0.75-1.0 0.3-0.5 0.4-1 0.08-0.6 0.9 0.003-0.007

0.5-3.5 2-3.5 2.0-3.0 15-25 2.45 0.5-1.5 16.0-20.0 ---3 3-100 -0.02

përforcuar me fibra ka këto perparsi krahasuar me armaturën e zakonshmë.Këto përfishijnë: 1)Elementët e hollë ku përdorimi i betoneve të përforcuar me fibra është i domo domosd sdos oshë hëm m për për shka shkakk te pamu pamund ndës ësis is te përd përdor orim imit it të arma armatu turë rëss të zakonshmë.Në këtë rast përdorimi i fibrave është si përforcim kryesor  2)Elementët të cilët mund të kenë sforcime ose deformime të larta lokale , siç  janë veshjet e tuneleve ose pilat të cilat duhet duhet të ngulen në tokë 3)Elementët në te cilët fibrat kryesisht janë vendosur për të kontrolluar të plasurat e shkaktuara nga ndryshimi i temperaturës ose lagështisë siç janë soletat ose trotuarët.Në këtë rast përdorimi i fibrave luan rolin e përforcimit sekondar,dhe sekondar,dhe ka si detyrë ruajtjen ruajtjen e duktilitetit duktilitetit pas hapjes hapjes te së plasurave . Ky është edhe përdorimi i zakonshëm i betoneve të përforcuar me fibra(fig 1).

2

Figura 1.

Është esenciale të kuptojmë që përforcimi me fibra nuk është një zëvendësim për përforcimin e zakonshëm.Fibrat dhe shufrat e çelikut kanë role të ndryshëme për të luajtur në teknologjinë moderne të betonit dhe ka shumë aplikime ku BPF dhe perf perfor orci cimi mi i zakon zakonshë shëm m përd përdor oren en së bashku bashku.N .Në ë rast rastet et (2) (2) dhe dhe (3) (3) të aplikimeve fibrat nuk përdoren për të ritur aftësinë e betonit, megjithatë ka një ritje të vogël të aftësisë të betonit nga përdorimi i fibrave. Megjithatë përdorimi i fibra ka si rol parësor kontrollin e plasaritjeve e cila duket edhe nga grafiku 1. Kështu që fibrat ritin duktilitetin e materialit dhe aftësinë për të absorbuar energji. Gjithashtu përdorimi i fibrave ka inpakt në rezistencën e reagimit ndaj lodhjes si dhe në rezistencën rezistencën ndaj gryesjes. Përdorimi i betoneve betoneve të përforcuar përforcuar me fibra varet dhe nga tipi i fibrave që përdoren. Fibrat e asbesit për shembull përdoren ne tubacione ose në mbulimin e taracave taracave të pallateve. pallateve. Fibrat e xhamit xhamit përdoren në panele panele jostru jostruktu kturor rore, e, fibrat fibrat e çeliku çelikutt përdor përdoren en në shtrim shtrimin in e rrugve rrugve(ps (psh h aeroporti JFK Neë Jork) në diga dhe dise type te ndryshme strukturash. Fibrat polime polimere re përdor përdoren en për kontro kontrolli llin n e plasar plasaritj itjeve eve në betonet betonet e ‘tharë’ ‘tharë’.. Fibrat Fibrat bimore janë përdorur në prodhimin e materialeve të ndërtimit loë-cost. Zhvillimi i teknologjive të reja të prodhimit ka sjelle krijimim e fibrave të reja dhe fushave të reja reja te zbatimi zbatimit.Q t.Qart artësi ësisht sht,, për te prodhu prodhuar ar betone betone të përfor përforcuar cuara a me fibra fibra teknikat e prodhimit duhet të jenë kompaktible me fibrat dhe elementët e tjere përberes të përzierjes. 3

Që konsiston në faktin jo vetëm ne llojin llojin e fibrës fibrës po dhe gjometrinë gjometrinë e saj.Por saj.Por ka nje kontraditë midis gjatësisë të fibres dhe diametrit të saj për shkak se një fibër  me gjat gjatës ësii të madhe adhe dhe dhe diam diamet etër ër te vogë vogëll ka vet veti të mi mirra por por ka nje nje punueshmëri te ulët të betonit të freskët.Për të shmangur këte vështirësi , ka një numër të mundshëm zgjidhjesh qe mund të jenë: 1)Modifikimi i gjeometrisë të fibres duke i bërë anët e fibrave të shtypura(hooked), 2)Trajtimi kimik I sipërfaqes të fibrave për të bërë te mundur shpërndarjen më të mirë ne përziejen e freskët, 3)Modifikimi I parametrave bashkëveprues të përzierjes duke përdorur shtesa kimike(psh reduktues të sasisë të ujit) dhe shtesa minerale(psh hi teci ose pluhur  silici ) në mënyrë që të kemi një shpërndarje sa më të mirë te elementëve të përzierjes, 4)Përdorimi I teknikave speciale për të siguruar një shpërndarje sa më të mirë te sasive të mëdha të fibrave në përzierje Teknologjitë e prodhimit prodhimit që janë sot të përdorshme mund të klasifikohen në : 1) Premix process . Në këtë proces fibrat përzihen me brumin e çimentos në mikser.Por mikser.Por duke ditur që fibrat fibrat ulin punueshmëri punueshmërine ne atëherë deri në 2% fibra për  vellim mund të futen me këte metod në perzierje 2) Spray-up process. Kjo teknik është përdorur fillimisht në betonin e përforcuar  me fibra xhami.Fibrat e xhamit dhe brumi I betonit spërkatin njëkohësisht forma sipërfaqesh sipërfaqesh për te kijuar kijuar elementë të hollë.Me hollë.Me këtë metodë deri në 6% fibra për  vëllim mund të futen në përzierje 3)Shotcreting ..Përdorim ..Përdorimii I teknikave teknikave të zakonshme zakonshme të shotcretin shotcreting,kjo g,kjo teknik teknik përdoret për futjen e fibrave te çelikut dhe polipropilenit zakonisht në veshjen e tuneleve ose për stabilizimin e shkarjeve të shkëmbinjve.Me këtë metodë sasi relativisht të mëdha të fibrave mund të shtohen në përzirje 4)Pulp type processes. Për zvendësimin e çimentos të asbestit(fibrat e celulozës ose tipe tipe të tjer tjera a fibr fibras ash) h) ,fib ,fibra ratt janë janë shpënd shpëndar arë ë në përz përzie ierj rje e dhe dhe sper sperka katitin n materialet.Gjate këtij procesi përdoren nga 9% deri në 20% fibra.

4

Hand lay lay up. up. Në këtë 5)Hand këtë meto metodë dë .fib .fibra ra në form formë ë mush musham amaj aje e ose ose pëlh pëlhur ure e

,vendosen në modulë ,përzihen me brumin e çimentos dhe më pas vibrohen për  të prodhuar element me përbajtje të lartë të fibrave. 6)Procesi I prodhimit në vazhdimsi. Kjo metodë përdor makineri speciale duke patur sasinë dhe tipin e nevojshem të fibravë krijon çdo lloj betoni të perforcuar  me fibra. Tabela 1.6 Metodat tipike të prodhimit të betoneve të përforcuar me fibra LLoji I fibrave

Mënyra tipike e prodhimit

Fibra xhami

Premix,spërkatje

Fibra xhami të bashkuara Fibra çeliku Fibra polipropeni teke

automatike Derdhje centrifugale Premix,Shotcrete Premix Premix,Metoda e prodhimit të çimentos

Fibra Kreniti Fibra e asbestit Fibrat e celulozës Fibra sizali

të asbestit Metoda e prodhimit çimentos të asbestit Premix Laying

me

dore

ose

2)Struktura e betoneve të përforcuara me fibra

Vetit e betoneve të përforcuar me fibra varen nga vetit e elementeve përbërës të kompozitit.Kështu që për të analizuar këto kompozite dhe për të parashikuar  performancën e tyre në varësi të kushteve të punës duhet përshkruar struktura e tyre.Tre komponentët që duhen marë në kosideratë janë: 1.Struktura e brumit të çimentos 2.Forma dhe shpërndarja e fibrave 3.Stuktura e përzierjes fiber-brum çimenoje 2.1 Matrica

Matrica Matrica e brumit të përzierjes përzierjes të çimentos çimentos nuk ka një ndarje domethëns domethënse e nga kjo matric në matrialet matrialet e tjera me përbërje çimentoje çimentoje ,megjitha ,megjithatë të edhe mund ta ndajmë

në

dy

pjese

te

pavarura

përfsh përfshihe ihet:b t:brum rumi/l i/llaç laçi(ç i(çime imento nto/pë /përzi rzierj erja a

rërë rërë

që

përfshijnë

ujë) ujë)

dhe

mbushësin,

ku

betoni betoni(çi (çimen mentoto-rër rërëë-

mbushës-ujë). Në brumin ose llaçin e çimentos të përforcuar me fibra në përgjthsi përdoren element të hollë, të tillë janë fibrat e celulozës ose fibrat e xhamit që në shumicën 5

e rasteve përdoren për veshje.Në këto raste fibrat luajnë një roll parësor ne përforcim dhe kanë një përmbajtje nga 5% deri në 15% të vëllimit të përzierjes.Metoda speciale prodhimi duhen përdorur për prodhimin e këtyre kompoziteve. Në betonet e përforcuar me fibra përmbajtja e fibrave është shumë e vogël(>2%) dhe roli i fibrave është sekondar, në shumicën e rasteve për kontrollin e plasaritjeve. Prodhimi I këtyr betoneve bëhet me metoda të zakonshme. Përmbajtje e lartë e fibrave mund të inkorporohet me tekonlogji relativishtë të thjeshtë përzierje, por duhet të shoqërohet me përdorimin e formulave të avancuar të recetave të cilat janë të bazuara në kontrolle të specializuara te përzierjes. Këto formula kombinojnë mbushësit dhe shpërndarësit(p.sh. RPC1,DUCTAL). Për të patur një përforcim efektiv këto receta kanë përmbajtje 26% të fibrave dhe një shpërndarje të cilesuar të fibrave. 2.2 Fibrat

Betonet e përforcuar me fibra ne mund ti klasifikojmë ne varësi të llojit të fibrave, tipit të fibrave dhe shpërndajes te fibrave ne përzierje. Në varësi të llojit ne fibrat I kemi: Karboni, xhami, çeliku, polimere, etj Në varësi të tipit fibrat I kemi Të drejta,jo të drejta, të shtypura, etj (fig 2.2) Në varësi të shpërndarjes I kemi Në 1 drejtim, 2 drejtime ose 3 drejtime shpërndarje(fig 2.3)

1

RPC-Pudër betoni reaktive

6

Ka dy ndarje të qarta për reshtimin e fibrave:1) përforcim i vazhduar  në formën e fibrave të gjata që janë të lidhura me njëra tjetrën ,nëpërmjet teknikave speciale, siç mund te jenë fibrat me fund të shtypur në formë filamenti dhe 2) fibra të shkurtra të shpërndara ,në përgjithsi më pak se 50 mm të gjata të cilat shtohen

në përzieje me metodat e spërkatjes ose përzierjes. Ky lloj përforcimi mund të  jetë net tre tipe siç e përmendëm edhe më lart. Në formën e vazhduar të përdorimit të fibrave, fibrat mund të orientohen sipas drjtimit të preferuar ,që kontrollohet nga procesi i prodhimit dhe struktura e kallëpit. Ky tip përforcimi shfaq disa ngjashmëri me aplikimet e beton-armesë. Në rastin e fibrave të shkurtra orientimi I fibrave është më pak i regullt dhe ato tentojnë drejtë një orientimi të rëndomtë. Megjithatë edhe në këtë rastë shpërndarja nuk është ideale e rëndomtë. Në qoftë se raporti i gjatësisë të fibrës me trashësin e përzierjes është mjaftueshëm i madh, atëhere shpërndarja do shkoj drejt 2 drejtimeve që vihet re në elementët e hollë ose veshjet e holla.Një shpërdarje 2D e preferuar mund të realizohet edhe në elementët e trashë nëpërmjet vibracionit por kjo do të na japi një rritje të sjelljes anisotropike. 7

Shpërndarja uniforme në vëllim e fibrave është shumë e ndjeshme në procesin e përziejes dhe konsolidimit por në praktik ralle realizohet. Një parametër gjometrik që është vendimtar në sjelljen e kompozitit është distanca(hapësira) midis fibrave. Kjo distance llogaritet me fomulën S 

=

×

 K d  1/2 V  f  

ku S hapësira midis fibrave, K  konstante 0.8-1.12 në varësi të

orientimit, d diametri I fibrave, V f  Përmbajtia e fibrave sipas vëllimit. 2.3 Struktura e zonës të takimit fibër-matricë

Kompozitet e çimentos karakterizohen nga një zonë kalimtare takimi në afërsi të përforcimit,në këtë zonë mikrostruktura e brumit është shumë ndryshe krahsuar  me këtë brum larg zonës të takimit.Natyra dhe madhësia e zonës të takimit varet nga tipi I fibrave dhe nga teknologjia e prodhimit, në ca raste ajo mund të ndryshoj në mënyrë të konsiderueshme me kohën.Këto karakteristika të zonës të takimit fibër matricë shfaqin disa efekte që duhet të meren në konsideratë,në veçanti për sa I përket llaçit të lidhjes fibër-matricë,dhe procesit të betonimit rredh kesaj zone.Kështu në afërsi të fibrës brumi është më poroz se në zonat e tjera larg fibrës por këto veti ndryshojnë nga lloji i fibrave sepse në fibrat me një pjesë(f e çelikut) fibra ka kontakt në gjithë veten e saj kurse në fibrat me shumë pjesë(f e xhamit) vetëm fibra e jashtëme ka kontakt direk me matricën.

3.Bashkeveprimi i fibrave dhe brumit te lendes lidhese ne beton

Efektiviteti I fibrave në ritjen e performancës mekanike të betonit të përforcuar  me fibra është në varësi të shtrirjes të bashkëveptimit midis fibrave

dhe

brumit.Tre pjesë të bashëveprimit janë të rëndesishme: 1. Aderenca fizike dhe mekanike 2. Fërkimi

8

3. Ankorimet mekanike të detyruara nga deformimi I sipërfaqes të fibrës ose nga kompleksiteti I përgjithshëm I gjometrisë (p.sh përdredhjet, deformimet e fibrave dhe ganxhat) Ngjitja dhe fërkimi I lidhjes midis fibrave dhe brumit të lëndës lidhse është relativisht e dobët.Megjithatë ato kanë një kontribut të rëndësishëm dhe rëndësi praktike në rastet kur kompozitet kanë përmbajtje të fibrave me sipërfaqe të madhe specifike, përzierjet e avancuara të çimentos të cilat karakterizohen nga mikrostruktrë tepër të lëmuar dhe me porozitet shumëtë ulët(u/t<0.3). Në betonet e përfoecuar me fibra të zakonshme ku raporti ujë/mbushës është 0.4 dhe më tepër, dhe diametri i fibrave është 0.1mm dhe më i madh, efiçenca e përforcimit nuk mund të meret vetem nga aderenca dhe ferkimi, por një ankorim mekanik është I nevojshëm.Për këtë qëllim tipe të formave të ndryshme të fibrave janë zhvilluar. Një element shtesë që duhet konsideruar është këndi i orietimit të fibrave, në raport me drejtimin e forcës.Një varg proçeses duhet të meren në konsideratë këtu, veçanërisht ne pjesën e brishtë të përzierjes ku kontributi më I madhë I fibrave vjen në stadin kur matrica plasaritet dhe fibra bëhet si ‘urë’ përgjatë saj. Këta elementë do të analizohen në këtë pjesë, fillimisht me modelimin e tërheqjes dhe lidhjes të fibrave të drejta dhe të lëmuara, të radhitura osë të orituara, duke shkuar te mënyra e lidhjes të fibrave të deformuara ku ankorimi mekanik është i nevojshëm.Në këtë trajtim, dallimi do të bëhet midis proçesit paraprak të plasaritjeve plasaritjeve, dhe në stadin e pas-plasaritjeve, ku fibrat bëhen si ‘urë’ përgjat plasaritjes. Roli i fibrave është veçantërisht vendimtar gjatë stadit të dytë. Një element I përbashkët I gjithë ketij studimi është përcaktimi i sasisë të materalit lidhës me anë të gjometrisë të tërheqjes të dhjeshtë paraqitur në figurë 3.1. Kjo gjometri është nje nga teste e perdorura,për  të gjetur lidhjen e tërheqjes me çarjen, dhe për modelimin e bashkëveprimit fibërbrum për marrjen e të dhënave analitike për ndërtimin e kurbave.

9

Teorikisht, duhet të japim një marrëdhënie themelore për bashkëveprimin në zonën e kontaktit përmes kuptimit të kurbës karakteristike e forcës prerse të zonës të kontaktit krahasuar me zvendosjet nga tërheqja(fig 3.1a). Kurbat e këtij tipi demostrojnë një gamë të mënyrës të sjelljes,nga një shkarje e butë deri te këputja. Shumica e modeleve supozojnë një sjellje konstante të fërkimit në zonën e kontaktit(fig 3.1b). Marrëdhënie e tilla nuk mund të merren nga zhvillimi i testeve direkte këto janë siguruar indirekt nga testet e tëheqjes dhe marrim kush  janë bazat e aplikuara të modeleve analitike të aplikuara për interpretimin e këtyre kubave. Më shumë se kaq, interpretimi i termave të forcës prerëse të zonës të kontaktit janë të vlefshme vetëm për pikpamjen fizike për  mirëpërcaktimin e gjometrisë siç janë fibrat e drejta dhe të petëzuara. Për një përzierje çimentoje të zakonshme, fibrat e deformuara janë përdorur në përgjithsi, dhe mekanika e tyre duhet konsideruar.

10

3.1 Transferimi i sforcimeve 3.1.1 Transferimi i sforcimeve elastike

Gjatë etapave të para të ngarkimi bashkëveprimi ndërmjet fibrave dhe brumit ka natyrë elastike.Modeli I parë analitik I cili përshkruan transferimin e sforcimeve është bërë nga Cox(2).Modelet e më vonshëme janë bazuar në koncepte të ngjashme ato ndryshojnë vetëm në disa parametra numerik.Këto modele në përgjthsi I janë referuar te teoritë e shear lag.Ato bazohen në analizën e zonës të sforcimeve përeth fibrave jo të vazhdueshme të vendosura në një brum elastik.Një paraqitje skematike jepet në (figurën 3.3).Në llogaritjen e zhvillimit të sforcimeve që I përkasin këtyre deformimeve  janë bërë disa supozime thjeshtuese: 1)Matrica dhe fibrat janë materiale elastike 2)Zona e takimit është pambarimisht e vogël e hollë 3)Nuk ka asnjë shkëputje në zonën e kontaktit midis fibrës dhe brumit ,eksiston një lidhje ‘perfekte’ midis fibrës dhe matricës 4)Vetit e brumin në afërsi të fibrës janë njësoj si në zonat ku nuk ka fibra 5)Fibrat janë vendosur në një reshtim të regullt përsëritës 6)Sforcimi tërheqes në brum ε m ,në një distancë R nga fibra, është I barabartë me sforcimin tërheqës në përzierje(brum+fibra) ε c 7)Asnjë sforcim nuk është transmetuar përgjatë fundit të fibres 11

8)Sforcimi përreth një fibre nuk ka asnjë efekt në fibrat e tjera Bazuar në këto supozime, Cox nxorri këtë ekuacion për forcën tërheqse σ (x) në fibër si dhe forcë prerse elastike ne zonën e kontaktit τ (x) në distancë x nga fundi i fibrës

Sipas Cox : 1 −cos β   l / 2 ) −x )  1 ((  cosh( β   l  / 20) 1    

σ  f ( x ) =E f ε   m 

1/2

  Gm τ( x) =E   f ε m   2 E  f   nl ( R r )   

3.1

sinh β  ((l / 2 −x) 1 cosh( β  / 2) 1l 

3.2

1/ 2

  2G m β   =   1 2  E r nl R r  (    f      

3.3

duke ju referuar figurës 3.3(a) R është rezja e matriës reth fibrës, r rezja e fibrës, l  gjatësia e fibrës, E f  moduli I elasticitetit i fibrës dhe Gm dhe moduli prerës në 12

zonën e takimit. Vlera e

R/r 

varet në sasinë dhe vëllimin e fibrave që përmban

kompoziti. Ekuacionet e mësipërme për fibra të gjata në seksione rethore të kryqezuara derivohen si më poshtë: Vendosje në dy drejtime të fibrave nlR / r

1 =

2

nl (π  / V f    )

Vedosje hegzagonale e fibrave

nlR / r =

1 nl 2π  / (3V f   )1/ 2  2

ku: Vf  vëllimi i fibrave që përmban përbërbërja Efiçensa e përforcimit me fibra varet nga sasia e vlerës maksimale të sforcimit tërheqes që I kalon fibrës.Vlera maksimale sigurisht duhet të tregojë fortësinë në tërheqje të fibrës.The shear lag teori jep një parashikim analitik se sa është vlera e sforcimit prerës në zonën e kontaktit në mënyrë që të marim një sforcim maksima tërheqës në fibër.Kjo llagaritet me vlerë maksimale të sforcimit prerës elasik në sipërfaqen e kontakti (τ(max)=τ (x=0)) dhe sforcimit maksimal tërheqës që ka fibra [σf  (max)= σf (x=l/2), marim shprehjen: τ max σ  f max

 Gm  =   2 E f  nlR / r  

1/2

coth

β l  4

3.6

për fibra të gjata formula 3.6 reduktohet si vijon: 1/2

 Gm τ  max  =  σ  f max  2 E f  nlR / r 

3.7

psh në një rast tipik me fibra çeliku me 2% përmbajte fibre dhe me një vendosje hekzagonale të fibrave vlera e ekuacionit 3.7 është reth 0.06 dhe me një zhvillim normal të fërkimit zhvillohet deri në 15MPa atëher forca tërheqse që zhvillohet në fibër është reth 200Mpa në fibrat e zakonshme,kurse në fibrat high performace mund të shkojë deri në 700Mpa 13

3.1.2 Transferimi i sforcimeve në kompozitët e plasaritur 

Në praktik, efektet më të mëdha të betoneve të përforcuar me fibra vihen re në zonat pas lindjes të së plasurave ,ku fibra luan rolin e urës përgjat zhvillimit të hapjes në beton dhe kështu ajo parandalon një dëmtim katastofik.Pra në këtë pjesë do diskutojmë se çfarë ndikon në fuqin kufitare si dhe vetit e defromimit të BPF dhe mënyrën e tij të shkatërimit. Transferimi i ngarkesës i detyruar nga fibra e cila është si urë përgjat çarjes modelohen nga testi pull-out ku një fibër ose një grup fibrash nxiren jashtë. Disa trajtime të ndryshme të testit pull-out do ti diskutojmë më poshtë. Këto trajtime mund të shërbejnë për dy trajtime: 1) Ato japin një bazë për parashikimin e përgjithshëm të sjelljes të kompozitit në zonën e post-plasaritjeve 2) Ato japin një mjet për analizimine e rezultateve të testit,në mënyrë që të kuptojmë mënyrën e lidhes, si dhe të llogarisim kontributin përkatës të komponentve në sforcimin prërës elastik dhe të fërkimit. Mekanizmi i transferimit të sforcimeve që duhet konsideruar gjatë pull-out ose urë kalimit të një carje të hapur në thelb janë diskutuar më lartë për kompozitët e pa plasaritur :lidhja elastike(shear lag theory) dhe shkarja e fërkimit. Diferenca kryesore është që në cështjen e mëparshme vlera maksimale e sforcimit kryesor  prerës ndodh në fundin e fibrës ndërsa në kompozitët e plasaritur vlera maksimale ndodh në pikën e hyrje të fibrës në kompozitë. Në qoftë se debonding përpara ka ndodhur në pikën e ndërprerjes atëher shpërndarja e sfocimit prerës do të jetë në mënyrë të kombinuar,me një fërkim prerës afër plasjes dhe një sforcim prerës elastik zvogëlues larg carjes fig 3.5(a). Në rastin e pa debonding shpërndarja e sforcimit prerës në ndërprerjen e fibrës me carjen do kete natyrë elastike fig 3.5(b) dhe në stadet e më vona do kemi një kombinim të sforcimit prerës elastic dhe prerjes plastike. Duke pranuar konfigurimin e figurës 3.1 Greszczuk nxori këto ekuacione: τ ( x ) =

 P β 2

2π r 

[ sin β 2 x − coth( β2l ) cosh( β 2 x)]  

3.8

14

 2Gm  β 2 =    bi rE f   

1

2

3.9

kur  r  është rezja e fibrë bi  gjerësia efektive e përzierjes Ef  moduli i elasticitetit I fibrës Gm moduli prerës i matricës në pikën e takimit dhe l gjatësia e nguljes. Në këtë trajtim asnjë referencë është bërë te trashësia e zonës te bashkëveprimit dhe është e vetëkuptuar që është shtresë shumë e hollë.

Shpërndarja e sforcimit që meret parasysh në formulën 3.8 në pikën e hyrjes të fibrës ne maricë vlera e sforcimit është: τ (max) = τ ( x = 0) =

 Pb2

2π r 

3.10

coth(b2l )

Në shumë trajtime të thjeshtuara të problemit të transferimt te sforcimit I referohemi vlerës mesatare të sforcimit τ  =

 P 

2π rl 

3.11

Kjo vlerë nuk ka kuptim fizik,veçantisht kur transferimi i prerjes është vetëm elastic. Mund të vihet re se

është konsideruheshëm më e vogël se τ(max) 15

dhe diferenca midis tyre ritet me ritjen e gjatësis të fibrës.Kështu që përdorimi i vlerës mesatare mund të na japi rezultate çorientuese.Për shëmbull, vlera e e nxjerr nga testi pull-out i një fibre me gjatësi të përcaktuar nuk mund të përdoret për të parashikuar ngarkesën që mund të suportoi një sistem i ngjashëm me fibra të gjatësive të ndryshme vetëm duke i shtuar gjatësinë e përpjestimore të fibrës. Kështu që vetëm duhet të evitojmë interpretimin e rezulteteve të testit pull-out (i.e forca që nevojitet për të nxjerr fibrën nga përzierja në një test siç paraqitet në figurën 3.1) të nxjera nga llogaritja e sforcimit mesatar. Kur forca prerse elastike kalohet(në pikën e hyrjes të fibrës në matric) do të ndeshet shkëputja e fibrës. Duke pranuar se debonding është i limituar në zonën ku forca prerëse elasitke kalon forcën e lidhjes me fërkim, atëher procesi i transferimit të forcës do të bëhet me fërkim në fundin e debonded dhe në pjesën e tjetër të fibrës transferimi do jetë elastik prerës. Kjo lë të kuptohet se edhe kur  forca e lidhjes elasike prerse kalohet,demtime katastrofike nuk mund të ndodhin domosdomërisht. Kjo formë e mekanizmit të transferimit të forcës është trajtuar  analitikisht nga Laërence. Laërence merë në kosideratë fërkimin me shkarje në zonën debond. Konfigurimi i këpujes të fibrës paraqitet skematikisht në figurën 3.6.Në pikën ku debonding mbaron,forca P’ transportohet nga fibra, do të jetë e barabartë me forcën e jashtme P minus forcën që ka rezistenca nga fërkimi përgjatë zonës debond P’=P-2π r b τ fu r-rezja e fibrë b-gjatësia e zonës debond 3.12 τ '(max) =

 P ' β 2

2π r 

coth  β 2 ( l − b )  forca prese elastike ne fundi zonës debond 3.13

Në qoftë se b rritet dhe τ’(max) qëndron njësoj ose më e vogël se τau asnjë debond katstrofik nuk do të ketë vend.

16

Llogarija e mardhënies forcë (P) zhvendosje (δ) në testin pull-out (zhvendosjet e fundit të fibrës në pull out,ose hapjet analoge të çarjeve në një fibër përgjatë çarjes) jepen nga këto ekuacione: 1.Për fibrat në stadin debond (0 ≤ δ ≤ δ 0 ) π d 2τ 0 (1 + η ) βδ  2  P  = (1 + ) −1 2d  ω 

3.16

2.Për fibrat në stadin post debonding(pull-out) (δ 0 ≤ δ  ≤ l )

 P

=

ω d  f  2τ 0 (1 + τ )  ω 

 ω l    ω (δ − δ 0     sinh  ÷÷− sinh  ÷÷ + πτ 0 β (1 + η )(δ − δ 0 ) l − ( δ − δ 0  )  3.17   d  f   d f      

dhe P=0 për δ>l ku δ 0

=

η  = ( V f / E f ) / (Vm / E m ) 

ω = 4(1 + η ) βτ 0  /  E  f  

  ω l   − 1 cosh  d  ÷  ku Vf  dhe Vm është vëllimi I fraksioneve I fibrave dhe β      

2d

matricës respektivisht, d diametri i fibrave δ 0 hapja e çarjes/zhvendosjes τ0 vlera që meret për një prerje konstante për  β  → 0 l gjatësia e futur.

17

3.2 Modelimi dhe analiza e pull-out

 Analizat e mësipërme japin bazat për modelimin dhe interpretimin e testit pullout(fig 3.1).Forcat dhe zhvendosjet në rrjedhën e testit janë trajtuar, dhe analiza e kubave mund të shërbejë për të përcaktuar natyrën e bashkëveprimit fibërmatricë(elastke,fërkim,të dyja), dhe vlerat karakteristike të fuqisë të lidhjes. 3.2.1 Modelimi i kurbave të testit pull out

Mund të modelojmë sjelljen e pull-out duke pashikuar disa tipe të kurbave pullout: 1)Forca maksimale pull-out vs gjatësinë e gjetur të ngulut të fibrës pas testimit të disa modeleve, ku secila me një gatësi të ndryshme të ngulur  2)Forcën Pull-out vs zhvendosjet e fibrës,të mara nga një test Këto kurba mund të modelohen duke marrë në konsideratë tre parametra të rëndësishëm lidhur me gjometrinë e fibrës dhe bashkëveprimi fibër-matricë. 1.Gjatësia e ngulur e fibrës, l  2.Forca e lidhjes me ngjitje τ au 3.Forca e fërkimit prerës τ fu Natyra e pull-out dhe sjellja e matshme e tij do të varet nga raporti midis τ fu dhe τ au. .Kështu tre çeshtje të ndryshme duhen konsideruar:

(i) τ au/  τ fu ≥ 1 Pasi tekalohet sforcimi prerës lidhës me ngjitje, debonding do të filloj dhe gradualisht do të zhvillohet përgjatë gjithë gjatësis të fibrës, pa dëmtime katastorfike. Vlera maksimale e forcës pull-out do të jetë:  P (max)

= 2π r τ  fu

(3.25)

Trajta e grafikut të forcës maksimale pull-out krahasuar me gjatësinë e ngulur  është lineare(fig 3.12).Forma e grafikut të forcës pull-out krahasuar me zhvendosjet e fibrës gjatë testit është paraqitur në figurën 3.13a.Kjo është supozuar që rezistenca nga fërkimi është njësoj si para dhe pas shkarjes . 18

(ii) 0 < τ  fu τ au < 1 Në këtë çështje, pasi fuqia e ngjitjes ëahtë kaluar, debonding do të filloj dhe mind të vazhdoj pa ndonjë ritje të forcës.Kjo do të ketë vend kur gjatësia e ngulur e fibrës është më pak se vlera vlera minimale,l(min) 12

 τ fu   l (min) = cosh −1  ÷ β3  τ au   1

(3.26)

ku: β3 është shprehja [(2π Gm / nl ( R ∗ r )(1/ A f E f −1/ AmE m )] ,  Am Af sipërfaqet se seksionit respektivishtë të fibrës dhe matricës. Em Ef modulet e elasticitetit të fibrës dhe matricës.

Vlera maksimale e forcës që suportohet në këtë çështje është: l
 P (max)

=

τ  fuπ d  β 3

tanh(β 3l )

(3.27)

Në qoftë se gjatësia e fibrës e ngulur është me e madhe se l(min) dhe dëmtim katastrofik I lidhjes nuk do të ndodhi, dhe fibra gradualisht do të shkëputet nga matrica vetëm pasi vlera maksimale e forcës pull-out të arihet.Vlera maksimale e forcës që suportohet nga fibra në këtë rast është : l>l(min)

 P (max)

=

τ  fuπ d  β 3

tanh β 3l (min) + 2τ  fuπ r[l − l (min)]

(3.28)

Menjëher pasi e gjithë fibra është shkëputur,forca pull-out do të bier në vlerën 2τ  fuπ rl  , dhe do të vazhdojë rënien deri sa fibra të nxiret .këto katakteristika

demostrohen në figurën 3 1.13(b).

19

Forma e grafikut vlere maksimale krahasuar me gjatësinë e fibrës të ngulur për  ketë rast jepet në figurën 3.12. Pika e shënuar me m paraqet l=l(min).Për gjatësi të vogël ngulje shkëputje katastrofike e lidhjes do të ndodhë, ndërsa për gjatësi të mëdha pull-out do të vazhdojë, me zhvillimin e fërkimit për gjatë gjithë gjatësis të nguljes. Kjo paraqitet nga raporti linear në grafik. (iii) τ  fu / τ au = 0 Në këtë rast mekanizmi i vetëm i transferimit të sforcimit është elastik, dhe jepet nga ekuacioni shear lag.

20

4.Performanca afatgjatë. Proceset kimike dhe fizike.

Struktura speciale e betoneve të përforcuar me fibra dhe natyra e fibrave mund të na çoj në efekte afatgjata të ndryshme nga betonet dhe çimentot e zakonshme.Këto efekte mund të rezultojnë në ndryshime të dukshme të vetive të kompozitit,ose fuqëzim ose dobësim.Meqë çdo system mund të pësoj ndryshime unike të inicuara nga proceset karakterisike, ka disa principe themelore të përghithshme të cilat janë të përshtatshme për të gjitha betonet e përforcuara me fibra, të cilat do nënvizohen në këtë paragraf.Një seri sjelljesh është vëzhguar në sistetem të ndryshme, dhe ato mund të klasifikohen siç janë paraqitur  skematikisht më poshtë(fig 5.1).Këto ndryshime në veti mund të llogariten për  disa proçese ku secili luan rol të vacant ose i kombinua me të tjerët:

• Degradimi i fibrave që i takon sulmit kimik • Bashkëveprimi fizik fibër-matric • Bashkëveprimi kimik fibër-matric • Paqënrueshmëria vëllimore dhe plsaritjet

21

4.1 Degradimi i fibrave Degradimi i fibrave nga sulmi kimike mund të rezultojë nga dy lloje e procesesh: (I) Sulm të drejtpërdrejtë nga matrica për shkak të reaksioneve me ujin e poreve shumëalkalin (pH> 13) ose (ii) sulm nga agjentët e jashtëm të cilat depërtojnë permes matricës nëfibër. Degradimi Alkaline ka mundësi tëndodh nëfibrat e xhamit si dhe nëfibrat natyrale, ndërsa degradimi për shkak të agjentëve të jashtëm është më karakteristike te fibrat e të çelikut . Mekanizmat janë të ndryshme, por rezultati është I njëjtë, respektivisht ulje në forcën dhe rezistencë me kalimin e kohës (Tipi I sjelljes,Figura 5.1).Elemimimi i fibrës si mjet përforcimi për shkak tësulmit kimik natyrisht do tësjellin nëuljen e fortësis dhe rezistences tëkompozitit nënivelin e matricës.Që kur forca elastisike/përkujes e matricës ështëzakonisht 20%-50% e kompoziti në fazat e saj fillestare,ndërsa rezistenca e matricës është vetëm disa përqind e kompozitit reduktimet në veti me kalimin e kohës janë të ndryshme:zvogëlim gradual I fortësis 20%-50% dhe humbje pothuaj e gjithërezistencës (fig 5.1,tipi 1). Një shumëllojshmëri e mekanizmave të degradimit janë vëzhguar për shkak të sulmit alkaline.Në rastin e fibrave tëxhamit ështëçarëlidhja Si-O-Si ndërsa në fibrat natyrale proceset përfshijnë hidrolizë alkaline

22

e cila shkakton ndarjen e zinxhirve molecular si dhe ul ndjeshëm shkallën e polimerizimit.Ky sulm është veçanërishti I ashpër në hemicellulose dhe komponentëve lignin tëfibrave natyrale.Celuloza vetëështëmëpak e ndjshme. Mjetet e zhvilluara për të kapërcyer këto efekte përfshijnë modifikimin e përbërjes tëfibrave (zhvillimi i rezistencës ndaj alkineve tëfibrave tëxhamit dhe heqja e lignin dhe hemicelulozës, modifikim i sipërfaqes të fibrave për të siguruar  atë me një shtresëmbrojtëse dhe përdorimin e çementove tëmodifikuara tëcilat  janëme alkanilitet tëulet ose me depërtueshmëri tëvogël të lagështisë e cila është një element i nevojshëm për grryerjen. Analizëmëe hollësishme e degradimit kimik te celulozes dhe fibrave te xhamit paraqitet mëposhtë. Sulmi nga agjentët e jashtëm ështëkarakteritikëmëe madhe e fibrave tëçelikut, ku depërtimi i kolorureve mund tëndryshk çelikun dhe çojëne gryerjen e tij. Edhe pse ky lloj ndikimi pritet tëjetëI ashpër veçanërisht nëfibrat e celikut me mburojëtëhollë,pëvoja ka treguar ndryshe,me sisteme tëtilla qëperformojnëeshe mëmirëse përforcimet e zakonshme. Disa mekanizma janëpropozuar qëtëjapin njëarsye për këtëndryshim janëtrajtuar nëkapitujt nëvazhdim. 4.2 Efektet fizike dhe mikrostrukturore

Ndryshimi i vetive me kalimin e kohës mund të ndodhë për shkak ndryshimeve mikrostrukturore në zonën e kontaktit fibër-matricë. Karakteristikat e veçanta mikrostrukturore të zonës të kontaktit tashmë janë diskutuar në kapitujt 2 dhe 3, duke truguar natyrën e saj të veçantë. Kjo mikrostrukturë është e prirur për ndryshime me kalimin e kohës,për shkak vazhdueshmërisë të hidratimit dhe dendësinë e zonës të kontaktit, e cila fillon të  jete më poroze se lëngu i çimentos. Kështu, megjthse ndryshimet në trupin e mikrosturkturës për shkak të hidratimit mund të jenë të vogla, ndryshimet relative në zonën e kontaktit mund të jenë të konsiderueshme. Ndikimet e këtyre ndryshimeve mikrostrukturore mund të jenë veçanërisht të mëdha në rastin e filamenteve të hollë(mikrofibrat) të cilat kanë një sipërfaqe specifike mjaftë të madhe. Në sitemet e tilla të lidhjeve të mikrofibrave ka të ngjarë që lidhja të jëtë afër gjëndjes kritike,ku dështimi I fibrave nga tërheqja mund të ndothë. Një 23

llogaritje e thjeshtuar e nivelit kritik të lidhjes për një mikrofibër me diametër  10μm dhe me gjatësi 10 mm dhe me një forcës prej 1000MPa do të japin një nivel kritik të lidhjes prej 0.5MPa. Kjo është një vlerë realtivisht e ulët të cilat mund të tejkalohen nga mosha e përbërjes dhe zona e kontaktit bëhet më e dendur. Një rezultat i këtij efekti, si mund të jetë e parashikuar nga diagrami në figurën 5.2, është një rritje në fuqi dhe reduktim në rezistencë me kalimin e kohës. Kjo mund të njihet për sjellje të tipit II të plakjes

(Figura 5.1). Ky

mekanizëm I plakjes do të trajtohet këtu si "efekti I lidhjes’. Një sjellje e tillë është vënë re për fibrat PVA [22] dhe mund të llogariten për rritjen e rezistencës të kompozitit në plasaritjet e para. Modelimi mikromekanik është përdorur për të njohur ndikimin e lidhjeve. Kim modeloj sjelljen e fibrave të celulozës sipas

moshës, dhe tregoi se ndryshimet ne kurbën forcë përkulse-devijim(ritje në fortësi dhe ulje në rezistencë) mund të trajtohen për një ritje të forcës të lidhejs nga fërkimi në zonën e kotaktit nga 0.8MPa në fillim në 3 MPa pas vjetërsis.Mobasher dhe Li modeluan pull-out duke marrë parasysh ngurtësinë e zonës te kontaktit, dhe treguan se fibrat e xhamit pas plaskjes, mund të kenë një ritje në modulin e kësaj zone me një faktor rredh 4.Kjo është në përputhje me dendësimin e zonës të kontaktit e cila në rastin e mikrifibrave çon në ndryshime drastike të sjllejes mekanike.Kut të meren parasysh ndryshimet në zonën e 24

kontaktit dhe ndikimi I tyre në vetit mekanike, duhet gjithashtu ti referohemi ndikimit të tyre në efikasitetin e fibrave të pjrrta,të cilat nuk janë radhitur njësoj.  Ajo që duhet të kihet parasysh është se fibrat janë të shpërndara në die ose tre dimesione,dhe prandaj shumica e tyre janë orientuar në lidhje me drejtimin e zbatimit të ngarkesës. Në raste të tilla, përveç për efekt të efektit të lidhjes,e cila merr një forcë tërheqse njëaksiale shkatëruse, duhet të merret parasysh edhe ndikimin e saj në lidhjen e fibrave të pjerta e cila është detyruar, kur ato janë

një urë përgjatë çarjes.Për një fibër te ngurtë dhe të brishtë, një përkulje e theksuar mund të çojë në dështimin e parakohëshëm dhe humbjen e efikasitetit.Kjo tendencë do të jetë më e madhe kur zona e kontaktit përreth bëhet më e dendur. Efekti i fundit do të përmendet këtu ‘efekti I lidhjes’. Katz dhe Bentur modeluan ndikimin e kombinuar të lidhjeve dhe efektit të kthimit në një të përbërje në të cilën zhvillohet një rritje në dendësi e zonës të kontaktin. Ndikimet e këtij ndryshimi në fuqinë dhe rezistencën për  çeshtjen e filamenteve të shpërndarë uniformisht dhe të orientuar rastësisht u analizua. Të dhënat në figurën 5.3 demonstrojnë natyrën konkurruese mes këtyre proceseve, të cilat mund të shpjegojnë sjlljen e plakejs sipas tipit 3 (Figura 5.1). Kjo lloj sjellje u gjet që të llogarisë sjelljen e kompoziteve të holla të karbonit 25

me modul të lartë (fibrave lloj PAN) me diametër 7μm , të cilat janë shpërndarë në mënyrë uniforme në një matricë të dendur. Efekti i dëmshëm i "lakimit të fibrave 'që do të ndodhë kur zona e kontaktit bëhet më e dendur, reduktohet kut fibrat kanë diametër të vogël ose modul të vogël elasticiteti(ato mund të kthehen lehtësisht pa u thyer),ose kur ato janë bërë nga një material duktil. Këto ndikime  janë modeluar nga Katz dhe janë paraqitur në Figurat 5.4. Ndikimi i zvogëlimit të modulit (Figura 5.4 (a)) mund të përdoren për vëzhgim se çlloj fibrash karboni, kanë modul të ulët krahasuar me fibrat PAN, që nuk pësoj reduktim të vetive me kohen.Gjithashtu, ndikimi pozitiv i plakjes për shkak të një reduktimi në diametrinë e fibrës (Figura 5.4 (b)) mund të sigurojë një shpjegim për betonet e përforcuar me fibra asbesti të cilat vazhdojnë të mbajnë të latrtë forcën e tyre në përkulje, pavarësisht nga fakti se fibrat janë të thyeshme dhe matrica është e dendur. Dendësia e zonës të kontaktit merr karakterisa të veçanta në shumë çimento kompozite ku fibra përforcuaese është në formën e filamenteve të lidhura të rrethuara nga matrica, në vend të filamenteve individuale të shpërndara uniformisht. Fillimisht hapsirat Brenda filamenteve mbeten kryesisht vakante,që kur kokrrat e çimentos janë shumë të mëdha për të depërtuar në to. Kështu, lidhja efektive është e vogël, dhe elemeti përforcues i cili është në një pozitë më të vështirë se një fibrë individuale në praktikë është më fleksible dhe efektive në tejkalimin e çarjeve (fig 5.5). Megjithatë, në qoftë se produktet e hidratuara depozitohen gradualisht në mes të filamenteve në fillesë gjatë plakjes(dmth depozitimin e hidroksid kalciumi të prepicituar nga tretësira me kalimin e kohës)lidhja bëhet në mënyrë efektive,dhe fraktura të larta të parakohshme, duke çuar në dështimin e llojit të parë(fig 5.1). Kohët e fundit ky mekanizëm është konfirmuar në një studim eksperimëntal nga Zhu dhe Bartos duke përdorur një teknikë të mikro-vulë.Me këtë teknikë ata mund të nxjerin jashtë filamente individuale në pozicion të vështirë dhe të vlerësojnë lidhjen e tyre.Ata tregoin se me plakjen lidhja e filamenteve të brendshëm të vëna në vështirësi riten konsiderueshëm, dhe qasje e filamanteve të jashtëm që janë në kontakt të

26

drejtëperdrejtë me matricën para plakjes, dhe duke pasur një lidhje të lartë për të filluar. Kjo lloj plakje është katakteristikë e fibrave të qelqit të prodhuara nga metoda spray. Një rast i veçant i efekteve të zonës të kontaktit në jetëgjatësinë e kompoziteve të përforcuar me mikrofibra është përforcimi I celulozës. Një njësi e fibrave të cellozës e marrën në procesin pulping është në nje formë konike të boshatisur. Ajo është relativisht fleksibël, dhe në varësi të procesit të pulping, ajo mund të luaj rol imunë ndaj sulmit alkalinë. Megjthatë, gjatë plakjes, dy lloje ndryshimesh mund të ndodhin, 27

dëndësimi i mikrostrukturës të matricës rreth fibrave dhe ngurtësimi i fibrës me mbushjen e lumen me produkte reaksioni dhe ngopja e murrit të elementit me silikatë kalciumi.Ngurtësimi zakonisht ndodh në kushte karbonizimi, dhe vet shtrirja në komponentët e matricës. 4.3 Qëndrueshmëria vëllimore dhe plasaritjet

Shumë nga problemet e preformancës afat-gjatë të kompoziteve të përforcuar  me fibra nuk janë rezultat i ndryshimeve në karkteristikat e kompoziteve, por më tepër janë shkaktuar nga ndryshimet e vëllimt në material, për shkak të temperaturës dhe lagështisë të ndryshme. Është e nevojshme që potenciali i tkurrjes të çementos të përforcuar me fibra shtresë hollë, mund të tejkalojë në mënyrë të konsiderueshme tkurrjen e betonit. Duhet të theksohet se kjo është situate në betonet e holla por jo në betonet me fibra ku tkurrja është e barabartë ose më e vogël se kjo në betonet e paarmuara. Bymimi i lartë në komozitët e hollë është rezultat i një shumllojshmëri ndikimesh, duke përfshirë përmbajtje të lartë të çimentos se sa përzierjet tipike(dmth më pak agregatë), si dhe prania e 28

fibrave të cilat janë në lagështi të ndjeshme, siç janë celuloza dhe grimcat e drurit.Përveç kësaj,gjometria e hollë e shumë betoneve të përforcuar me fibra fletë hollë çonë ne tharje të madhe. Ndryshimet e vëllimit të cilat janë si rezultat I ekspozimit natyral për shkak të lagieve dhe tharjeve mund të shkaktojë dëme të brendshme për shkak të mikroçarjeve. Kjo është demostruar për çimenton e përforcuar me grimca druri,ku tregohet se plakja në ujë mund të mos çojë në humbjen e fuqisë,ndërsa ciklet thatje/lagie rezultojnë në humbje fuqie, madhësia e humbjes të fuqisë bëhet më e madhe kur ciklet janë më ekstreme(fig 5.6). Këto ndryshime janë parë të jenë

rezultat i dëmtimeve të

brendshme të

materialeve për shkak të ndryshimeve të vëllimit. Dëmtimi i këtij lloj mund të pritet të jetë më e madhe për teste në kushtë të kufizuara, ku sforcimet e brendshme me madhësi të madhe pritet të ndodhin si rezultat i vëllimit të kufizuar.Kështu, reduktimet në veti dhe plasaritje mund të vrehen edhe për kompozitë ku ndryshimet e vëlllimit janë më të vogla se çimentot e përforcuar me grimca druri. Ndryshimet në dimesione mind të shkaktojnë një sërë problemesh të cilat shkjnë përtej reduktimit të vetive të materialit në vetvete. Në aplikimet e çimentove të përforcuat me fibra të holla, të tilla si veshja e komponetve të lidhur me një strukturë, dryshimet në dimesione mund të çojnë në uljen dhe për mikro dhe makro çarje të paneleve. Shtirja e një problemi të tillë varet nga ndryshimet e vëllimit karakteristike për materialin(të cilat janë veti e materialit) dhe llojin dhe kontrollin e strukturës dhe nyjeve. Në disa aplikime, ky tip problemi i perfomancës afatgjatë është më kritik se ndryshimet I karakteristikav të materialit me kohën. Për fat të keq, ky problem nuk ka marrë vëmëndjen e duhur në literaturë, e cila zakonisht vë në dukje çështjet e qëndrushmërisë në lidhje më karakteristikat e materialit në vetvete. Qasja për tu marrë me këtë çështje është për të studiuar punën e kufizimi të tkurjev të materialit në vetvete,apo për të testuar panelet në shakllë të gjërë, duke përfshirë lidhjen e tyre me strukturën, rekomandohet ne standartin ISO 8336. Kufizimi i plasaritjeve të çimentove të përforcuar me fibra është studiuar intesivisht vitet e fundit me një motiv disi të ndryshëm, e cila ishte për të kuptuar se deri në masë të përmabajtjes të fibrave mund të zvogëlohet tendenca e plasaritjeve në beton. Këto studime, edhe pse nuk i përkasin vlersimit të perfomancës afat gjatë të betoneve të përforcuar me 29

fibra, mund të japin një kontribut të çmuar për metodologjinë për të studiuar këtë problem.

4.4 Testet e përshpejtitimit të plakjes

Performanca afatgjatë e çimentove të prforcuat me fibra është me rëndësi të madhe zhvillimin dhe vlerësimin e kompoziteve të reja. Një mjet I rëndësishem praktitk është testimi i përshpejtuar në laborator, ku vetitë e kompozitit janë vendosur në kushte tpara dhe pas eksopozimit ndaj plakjes të përshpejtuar.Në mënyrë që të zhvillohet një test efikas I këtij lloji, është e nevojshme së pari të vlerësohen proceset kimike dhe fizike që mund të çojnë ne ndryshimin e karakteristikave në ekspozimin natyral, dhe pastaj të sajojmë mjetet për ti përshpejtuar ato në testet e kontrolluara laboratorisht. Në panoramën e ndryshme të proceseve që çojnë në plakje, është e vështirë për të hartuat një test universal.. Një ilustrim të këtij problemi është paraqitur në tabelën 5.1, të cilat tregojnë se kompozitet të cilat përmbushin mirë një lloj testi mund të sillen keq në një tjetër, dhe testi vendimtar është i ndryshëm për kompozitë të ndryshëm. Në qoftë se problemi I jetëgjatësisë pritet të jetë rezultat i degradimit alkalin ose dendësis të zonës të kontaktit të matricës, pastaj zhytja në ujë të nxehtë do të ofrojë një mjet efektiv për përshpejtimin e procesit. Temperatura e ujit duhet të jetë 30

mjaft i lartë për të përshpejtuar proceset kimike të përfshira,por jo shumë të lartë për të shkaktuar një ndryshim në natyrën e tyre. Temperaturat në gamën e 50 60 °C pranohen zakonisht për këtë qëllim. Duhet të theksohet se këto proceset  janë të varura nga prezenca e kushteve të lagështisë. Kështu në kompozitët ku për  të përmiresuar jetëgjatësin jemi bazuar në modifikimin e matricës për të reduktuar  hyrjen e ujit në ekspozim natyror, hedhja në ujë në mënyrë vazhdueshme mund të  jetë shumë e ashpër dhe në kushte të tilla rezultatet e testimit mund të jenë çorientuese. Kjo është demostruar në rastin e çimentove të përforcuar me fibra xhami polimere të modifikuara, ku erozioni natyrorë ka treguar një performancë më të mirë se sa parashikohet në bazë të testit të zhytjes në ujë të nxehtë.Në këto kompozite, ritja e jetëgjatësisë është rezultat I formimit të një shtrese të hollë polimere. Kjo shtresë e hollë mund të mos jetë e qëndrueshme në kushtet e lagështisë të vazhdueshme dhe mund të mos tregojë efikasitetin e saj në reduktimin e hyrjeve të ujit ashtu siç bën në mjedisin natyror. Prandaj, edhe në rastin e kësaj lloj plakje, kur proceset janë të degradimit kimik ose të dendësis të zonës të kontaktit, testet me ujë të nxehtë duhet të zbatohen me kujdes. Në kompozitët të cilat janë të ndjeshmë ndaj ndryshimve të vëllimit, të tilla si fibrat natyrore, të celulozës dhe çimentot e përforcuara me pjesëza druri, një test shumë i përshtatshëm është testi i cili bazohet duke përshpejtuar plakjen e cikleve të tharjes/lagies. Nëse kabonatimi është një faktor I rëndësishëm, atëher një mjedis karbonik duhet të mbivendoset në ciklin e tharjes në test. Ka indikacione se testet e përshpejtimit të cikleve mind të duhet të përshtaten me natyrën e materialit, dhe për ato të cilat kanë një tendencë të tharjes me një ritëm më të ulët cikli i tharjes duhet të jetë më i gjatë. Është e qatrë që në bazë të këtij diskutimi, në mënyrë që të përdorim kushtet e përshpejtimit të plakies, një zgjedhje inteligjente e testimit duhet bërë, në bazë të velerësimit të proceseve që mund të çojnë në problemet e  jetëgjatësisë. Për këtë qëllim është e nevojshme për një kuptimë më të thellë të përbërjes. Standartet dhe specifikimet për kompozitë të çimentos të përforcuar me fibra fletë holla pasqyrojnë këtë situatë, dhe ato specifikojnë dy llojet e testeve të përshpejtimit(futje e vazhdueshme në ujë të nxehtë dhe ciklet tharje/lagie), duke dhënë lirinë për një zgjedhje sa më të përshtatshme. Këto dokumente merren 31

gjithashtu merren dhe me gjndjen ku mikrocarjet dhe përkuljet mund të ndodhin në panele të përbërë nga materiale të ndjeshme ndaj lagështisë ,duhen për kufizimin e çarjeve, të cilat mund ti detyrohen një perdorimi actual. Për këtë qëllim, testet  janë krijuar teste lagie tharje,në të cilin panelet në shkallë të gjerë, duke përfshirë lidhjen me strukturën mbështetse, janë ekspozuar në pjësën e jashtme të tyre për  ciklet e sperkatjes me ujë dhe tharjes.Ky lloj testi ka për qëllim të shëbejë si mjet për vlerësimin

e një prototipi, që nga përfundimi i saj është një funksion i karakteristikave të materialit dhe projektimin dhe realizimin e nyjeve. 5.Metodat testuese 5.1 Hyrje

Vlerësimi i vetive të betoneve të përfrocuara me fibra është rëndësi parësore për  përdorimin në mënyrë efektive dhe ekonomike në praktikë.Disa nga këto karakteristika janë të varura kryesisht nga matrica, dhe mund të maten me metodat që përdoren për betonet e zakonshme, psh rezistenca në shtypje dhe qëndrushmëria në ciklet ngirje-shkrirje.Karakteristikat e tjera, megjithatë, varen shumë më tepër nga prania e fibrave dhe ndërveprimi fibër-matricë. Këto veti  janë të ndryshme nga ato të vetë matricës, dhe duhet të verlesohen metodat testuese të cilat janë krejt të ndryshme nga metodat e përdorura për çimentot 32

dhe betonet e zakonshme. Ajo që është gjëja më me interest të e këtyre karakteristikave, pasi ato luajnë rol në zonat në të cilat shtimi i fibrave çon në përmisimin e ndjeshëm të vetive si rezistenca dhe kontrolli i plasjeve. Në këtë kapitull vetëm ne llojin e dytë të testeve, që janë, testet e vecanta për  betonet me fibra do trajtohen.Disa nga këto janë zhvilluar në nivelin e metodave standarte që miratohen nga ASTM, EN, ISO si agjencive të tjera ndërkombtare dhe kombëtare, ndërsa të tjerat ende përdoren kryesisht për kërkime, ose në raste të veçanta praktike. Rëndësia e metodave të ndryshme do të përshkruhet, duke treguar rëndësinë e tyre dhe do diskutohen dhe kufizimet e tyre. Jashtë qëllimit të këtij kapitulli është ofroj udhëzime të hollësishme për procedurat e tesitimit, që kut këto mind të gjenden në referenca e cituara. Që kur standarte  janë rishikuar shpesh, shumica e versioneve të fundit të këtyre standarteve duhet të rishikohet. 5.2 Karakteristikat e përzierjes të freskët

Metodat testuse për vlerësimin e betoneve të përforcuar më fibra të freshkëta  janë kryesisht për këto karakteristika: 1.Punueshmërinë e një përzierje, në të cilën fibrat janë shpërndarë më metodat e vetë përzierjes. 2.Punueshmërinë e matricës në aplikimet me spërkatje, në të cilën fibra dhe  jamë përkatur nga pipëza individuale. 3.Përmbajtja e fibrave në përzierjet e freskëta 4.Plasaritjet nga tkurjet plastike. 5.2.1 Punueshmëria

Fibrat në përgjithsi tentojnë ta ngurtësojnë një përzierje betoni, dhe e bëjnë të duket i ashpër kur është në prehje, edhe pse ai mund të reagojnë mirë në dridhje. Nën dridhje, efekti ngurtësues i fibrave tenton të zhduket, dhe kështu një përzierje e projektuar e BPF trajtohen në të njëjtë mënyrë si shumë betone të thjeshta si në drejtimine mobilitetit dhe aftësisë të rrjedhë. Prandaj, analiza e 33

punueshmërisë bazuar në kushtet statike, të tilla si testi i rënies, nuk janë shumë të dobishme, dhe mind të jenë mjaf çorientuese, që kur betoni në farkt realizohet me vibrim. Kështu, në mënyrë që të vlerësohet punueshmëria e përziejve të freshkëta të betoneve të përforcuar me fibra, është e rekomandueshme që të përdoren testet në të cilat përfshihen efektet dinamike. Gjatë viteve, janë hartuar një numër shumë i madh i testeve të punueshmërisë. Koehler dhe Foëler kanë përshkruar 61 metoda të ndryshmë testuse, edhe pse vetëm disa nga këto janë adoptuar si standate, dhe edhe më pak janë përdorur  për BPF. Metodat testuese më përdorshme tani përfshijnë:

• Testi i rënies(ASTM C143,metoda testuse kryesore për rënien hidraulike të çimentos të betonit). Ky është një test I vjetër(është paraqitur për herë të parë si një standart ASTM në 1922) dhe përdorur gjerësisht si test i punueshmërisë të betonit.Sepse është një test statik, ajo nuk ëhtë një tregues i mirë i punueshmërisë të BPF. Megjithatë, sipas Komiteti ACI 544,’Testi me rënie mund të përdoret si një provë për të monitoruar dhe kontrolluar kosistencën nga pocioni në porcion’

• Testi VeBe: Ky test është i përshkruar në BS 1881: Pjesa 104 : Metoda për përcaktimin e kohës VeBe. NË këtë test (Figura 6.1), një rënien e konit standart, dheu është hequr, dhe një disk transpatent vendoset në krye të konit. Kjo më vonë vibrohet me një frekuencë dhe amplitudë të kontrolluar  deri sa sfipërfaqja më e ulët e diskut transparent është mbuluar plotësisht me laç të hollë. Kohan në sekonda për të ndodhur koj është koha VeBe. Edhe pde testi VeBe është i përshtatshëm për karakterizimin e vetive në punueshmëri të BPF, ajo nuk është lehtësisht e zbatueshme për kontrollin e cilësisë në vend.

• Testi i tabelës të rrjedhshmësë Ëalz(në gjermanisht DIN 1045 dhe 1048, dhe të Europës EN 206). Ky është në thelb një test ngjeshje, më i përshtatshëm për përzirje të punueshmërisë mesatare [4.5]. Në këtë test të thjesh, një ene metali e gjatë(200mm x 200mm x 400) është mbushur  me beton pa ngjeshur. Betoni pastaj ngjeshet ose me shkop ose me dridhje, si dhe shkalla e ngjeshjes është llogaritur si lartësia e enës 34

pjeshtuar me lartësinë mesatare të betonit kompakt. Testi është përdorur  gjerësisht në europë po jo në amerikën e veriut.

• Ulia e konit të përmbysur(ASTM C995, Metoda testuse standarte për  kohën e uljes të betonit të përforcuar me fibra nëpërmejet uljes te konit të përmbysur). Ky test është zhvilluar posaçërisht për BPF. Një kon standartë është përmbysur mbi një kovë dhe pastaj është mbushur me beton me tre shtresa përafërsisht barabarta pa ngjeshje. Një fibrator me diametër të brendshëm 25 mm është futurë vertakalisht dhe në qëndër të konit dhe është lejuar të ulet me ritëm të tillë sa ajo të prek pjesën e poshtme të kovës në 3 s. Koha e konit për tu bërë bosh nga betoni është regjistruar si koha e rënies të konit të përmbysur. Ky test është i ndjeshëm në lëvizhmërin dhe rrjedhshmërin e BPF, dhe është përdorur për përzirjet të cilat duken shumë të ngurta, kur përcaktohen nga testi i rënies (Rënie <50mm). Ajo nuk do mund të përdoret nëse koha e rrjedhjes është më pak se 8 s; përzierjet e rrjdhshme janë më të mira për tu vlersuar nga testi i uljes. Korrelacioni i marrë nga metodat e ndryshme të testimit ka qenë i vlerësuar në disa studime. Marrëdhëniet e këtij lloji janë paraqitur në figurën 6.2, duke reguar se edhe një rënie e ulët e BPF reagon mirë ndaj dridhjeve, siç vlerësohet nga testi VeBe (figura 6.2(a)). Marrëdhënia lineare ndërmjet rezultateve të uljes të konit të përmbysur dhe testit VeBe (figura 6.2(b)) sugjeron se të dyja janë të ndjeshme ndaj parametjave të ngjashëm. Kjo tregon se testi i uljes të konit të përmbysur mind të jetë një alternativë e përshtatshme për provën VeBe, në veçanti për aplikimet në vend.

35

Duhet të theksohet se të ghitha testet e punueshmërisë të përmendura më lart (dhe në të vërtetë pothuaj të gjithë të tjerët) thjesht sigurojnë një vlerësim krahsues për përzierje të ndryshme të BPF; ato nuk matin parametrat e një rëndësie fizike.

Teste e punueshmërisë për matricën e llaçeve në çimentot e përforcuara me fibra me spërkatje janë kryesisht janë caktuar për çimentot e përforcuar me fibra 36

qelqi. Ato janë bazuar në përhapjen e çimentose e cila është hedhur në një formë cilindrike, e cila më pas hiqet për të lejuar përhapjen betonit. 5.2.2 Përmbajtja e fibrave në pëzierjet e freskëta

Përmbajtja e fibrave në përzierjet e freskëta është një parametër i rëndësishëm për kontrollin e njëtrjatshmërisë dhe cilësisë në prodhimin e BPF. Kjo zakonisht është bazuar në testet ëash-out, në të cilin fibrat janë ndarë nga matrica. Kjo procedurë është e zbatueshme lehtësisht, kur matrica është ende llaç, pasi ajo mund të lahet lehtë kur vendoset në një shportë rrjetë, ndërsa fibrat e gjata janë mbajtur në rrjetë. Ka të paktën die metoda standarte të provave për betonet e përforcuar me fibra xhami:  ASTM C1229, dhe Metoda testuse standarte për   përcaktimin e përmbajtes të fibrave të xhamit (GFRC)(tesit i shpërlatjes) ; dhe BS 6432: 1984, Përcaktimi i vetive të materialeve të betonit të përforcuar me fibra  xhami . Për betone të përfrocuar më fibra të tjera, standarti i vetëm i botuar duket

të jetë publikimi i Institutit të Betonit Japoni : JCI-SF 7, Metodat testuse për   përmbajtjen e fibrave në betonet e përforcuar me fibra , i cili mbulon të dyja

betonet e freskëta dhe të ngurtësuara. Metoda e shpërlarjes rekomandohet për  betonet e freskëta, dhe një kqyrje me metodën magnetike është rekomanduar  për betonet e përforcuar me fibra çeliku në gjendje të ngurtësuar dhe të freskët.  Asnjë metodë nuk është në përdorim të zakonshëm. Uomoto dhe Kobayashi përshkruan një metodë elektromagnetike e cila mund të përdoret për të përcaktuar përbajtjen e fibrave të çelikut në betonet e freskëta dhe të ngurtësuara. Sistemi matës i këtyre ndryshimeve dëtyrohen nga vetit ferromagnetike të betonit, të cilat janë në funksion të përmbajtjes të çelikut. Për  vlerësimin e përmbajtjes të fibrave në betonin e freskët, moduli plastic mind të përdoret( ata nuk kanë një sjellje elektrike aktuale me vevetem). Duhet të theksohet metodat e këtij lloji nuk janë të zbatueshme për fibrat joferromagnetike si polipropileni, për të cilat duhet të zhvillohet metoda e shpëlarjes. 5.2.3 Tkurjet plastike dhe plasaritjet 37

Shumë prej aplikimeve të fibrave, veçantisht fibra me modul të dhe përmbajtje të ulët (më pak se 0.3% e vëllimt) kanë për qëllim për të ulur ndjeshmërinë ndaj plasaritjeve përshkak të kurjeve plastike. Për të përcaktuar përmirësimin e ofruar  nga fibrave, është e nevojshme për të provuar ndjeshmërinë e plasaritjeve gjatë fillimit të tharjes. Matja e tkurrjeve plastike në vetvete nuk është e mjaftueshme. Në fillimet e tkurrjeve matjet mind të kryuhen nga një larmi metodash, të tilla si  ASTM C827, Metoda testuse standarte për nryshimin e lartësis më moshë të hershme të mostrave cilindrike të përzierjeve të çimentos. Megjithatë, ndërsa

analiza e këtij lloji mind të tregojnë një reduktim të tkurrjeve plastike për shaka të pranisë të fibrave, kjo jo domosdoshmërisht shfaq një tendencë të uljes të përgjithshme të plasaritjeve, e cila është një funksion jo vetëm të tkurrjeve plastike, por edhe të efektit përforcues të fibrave në përzierjet e freskëta. Tendenca e plasaritjeve mund të gjykohet vetëm mbi bazën e provave në të cilën tkurrja është e kufizuar  të ndihmojë sforcimin tërheqës në beton, dhe duke vezhguar natyrën e zhvillimit të çarjeve dhe të kohës së tyre të formimit. Rëndësia fizike e shumicës të provave, të cilat janë propozuar është e kufizuar, dhe si pasojë ato mund të përdoren vetëm për një kualifikim, vlerësimi krahasues i vetive të fibrës, duke krahasuar natyrën e çarjeve dhe kohën e tyre të formimit në përzierje të ndryshme. Një tip testi i kufizuar është testi i unazës , në të cilin një pjëse betoni ngjeshet rreth një unaze të ashpër nga brenda. Betoni është hedhur në mes të dy unazave prej çeliku, duke siguruar përmbajtjen. Kjo metodë mund të aplikohet për të studiuar ndjeshmërinë ndaj plasaritjev të betonit të freskët, duke ekspozuar unazën menjëher në kushte tharje, apo për të provuar ndjeshmërinë e plasaritjeve të betonit të ngurtësuar duke e vendosur në fillim në kushte lagështie, de më pas heqim unazën e jashtme duke e ekspozuar betonin në tharje. Nje test me unazë I modifikuar është raportuar nga Dahl, në të cilin janë ngjitur brinjë çeliku të unaza e jashtme e çelikut, për të siguruar një kufizi shtesë (fig 6.3). Mostra e unazës mind të jetë eskpozuar në kushte të ndryshme ndaj tharjes, të tilla si lagështi relative e ulët nën temperaturën e dhomës, tharje e leht në një furrë të ndezur, ose një erë tuneli. Shkalla e shtrirjes të çarjes padyshim do të varet nga kushtet kufizuese dhe nga mjedisi tharës. Efektet e këtyre 38

parametrave në lidhje me fushën e performancës ende nuk janë vlerësuar  kënaqshëm, dhe në këtë mënyrë të dhënat e marra janë vlerësuar nga krhasimi i përzierjes të përforcuar me fibra në një përzierje referenc pa fibra . Rezultatet mund të përcaktohen duke siguruar numrin dhe gjerësinë e çarjeve të zhvilluara, ose gjerësinë totale të çarjeve.

. Një vlerësim tjetër i tkurrjeve plastike është performanca e një sotele të hollë, përafërsisht një me të katëror, pasi e ngrohim, ajër i thatë kalohet mbi të. Pllaka është e kufizuar në perimetër me rrjetë teli, ndësa sipërfaqja nga fundi është e lirë. Një zonë e madhe e sipërfaqes, një tharje intensive dhe përmbajtje të rritur  të tkurrjeve plastike. Kjo provë, gjithashtu, ka natyrë cilësore, dhe për këtë arsye duhet të zbatohet në të njëjtën kohë me përzierjen karahasuese dhe përzierjen e përforcuar me fibra; shtrirja e çarjeve në të dyja është e krahasueshme.Kaii ka sugjeruar një kualifikim të plasaritjve duke llogaritur një mesatare të ponderuar e cila merë parasysh plasaritjet në gjerësi dhe gjatësi. Aktualisht nuk ka asnjë test në ASTM veçse zakonisht përdoren standarte të tjera për kontrollin e plasjeve apo rezistencën e plasaritjeve nga tkurrjet plastike. Aktualisht janë (fillim 2005)në shqyrtim nga ASTM dy teste posaçërisht për vlerësimin e plasaritjeve nga tkurrjet plastike. E para përfshin përdorimin e një betoni të përforcuar me fibra që vesh 39

një masë të përgatitur posaçërisht, siç u sugjerua nga Banthia dhe të tjerë; përbërjes më pas i nënshtrohet tharjes në një mjedis të veçantë.Shtresa e poshtme e betonit të ngurtësuar përmban të dala (Fig 6.4)të cilat krijohen nga hedhja e masës në një kallëp me vakum. Të dalat risin lidhjen me mbulesën dhe imponojnë një kufizim uniformë në të. Gjerësia e çdo çarje dhe zona totale e plasaritur më pas janë përcaktuar.Metoda e dytë është e ngjashme në parim. Ajo përdor një formë çeliku të veçantë të futur për të siguruar kufizimin dhë për të siguruar zgjatjet e theksuara në pika të veçanta të mostrës. Disa sisteme të këtij lloji janë zhvilluar, dhe një nga këto është paraqitur në figurën 6.5.Gjerësia mesatare e çarjeve është e vendosur në teste • të tilla.Konceptet pas këtyre testeve janë të thjeshta. Megjithatë, puna shtesë është ende e nevojshme për  korrejacionin e tyre ne lidhje me punën në teren

6.3 Karakteristikat e kompoziteve të ngurtësuara. 6.3.1 Testi statik në shtypje

Fibrat kanë ndikim relativisht të ulët në rezistencën në shtypje të betonit, dhe në përgjithsi nuk ka metoda tstuse speciale për këtë karakteristik. Të njëjtat teste që zbatohen për betonin e zakonshëm zbatohen edhe për betonet e përfrocuar me fibra.(fig 6.6)



Një test i këtij lloj tani është pranuar ,sipas përcaktimit të ASTM C1579-Metoda testuse standarte për   përcaktimin e plasjeve nga tkurjet plastike, në betonet e përfrocuar me fibra, të vendosuara në forma celiku.

40

6.3.2 Testi statik në tërheqje

Testet e tërheqjes të BPF janë specifikuar rallë në standarte dhe kushte teknike, dhe aktualisht përdoren kryesisht për kërkime. Një nga problemet kryesore është të sigurojë një vend për tu kapur në mënyrë që të mos plasariten te vendi i kapjes. Metodat e ndryshme të kapjes, të ngjashme me ato që aplikohen të betonet e zakonshme janë përdorur me sukses. Në mënyrë që të marrim një kurbë koplete të sforcim-deformimit sistemi i testimit duhet të pajiset me elementët matës të deformimt.Në praktikë, për të marrë një kurbë të plotë, një sistem ndihmës-mekanik ose ndihmës-hidraulikë (Psh një qark i mbyllur) makinë rigjide testimi duhet të përdoret. Kohët e fundit, RILEM TC 162-TDF ka rekomanduar një test uniaksial në tërheqje për to përdorur për të përcaktuar marrdhënie e sforcimit me hapjëen e të plasurave për betonet e përforcuara me fibra çeliku (SFRC), i cili mund të përdoret edhe për betone të tjera me fibra po kaq mirë. Vlerat e mara nga ky test  janë të destinuara të përdoren për një metodë projektimi të betoneve të përforcuar me fibra. Testi përmban një monstër cilindrike të dhëmbëzuar me diametër 150 mm, 150 mm e gjatë, e cila është ngjitur rulit të shkrimit të makinës tesutuse është paraqitur skematikisht në figurën 6.7. Testi duhet të bëhet duke përdorur një makinë mekanike testimi më qark të mbyllur. Përshkak të dhëmbëzimit, testi nuk është i përshtatshëm për përcaktimin e rezistencës në tërheqje, por mund të përdoret për përcaktimin e energjisë të shpërndarjes me die vlerat e hapjes të së plasurave. 41

5.3.3 Testi statik në përkulje

Testet statike me më shumër rëndësi për betonet e përforcuar me fibra janë testet e përkuljes. Për të përshkruar sjelljen në përkulje të betonit të përforcuar  me fibra është e nevojshme të masim kurbën e plotë të sforcim deformimit, e cila pasqyron efektin e fibrave në rezistencën e kompozitit dhe potencialin e kontrollit të çarjeve. Ashtu si në testet e drejtpërdrejta në tërheqje, në mënyrë që të marim një kurb të plotë sforcim-deformim, sistemi testues duhet të jetë pajisur me elementë që matin deformimin. Në testin e përkuljes, llogaritja e modulit të elasticitetit, sforcimi i plasjeve të para (dmth pika në të cilën kurba e sforcim-deformimit nisin të devojnë në mënyrë të konsiderueshme nga lineariteti, siç është njohur si kufiri i propocionalitetit) dhe sforcimi përkulës kufitar janë bazuar në teorinë e përkuljes elastike, e cila është padyshim e pavlefshme në zonën e post plasaritjeve. Në testimin e fletëve të holla, për shembull, deformimet në ngarkesa maksimale mund të jetë mjaft i lartë duke çuar në një moment përkulës i cili është më i madhë se llogaritjet na ekuacioni i përkuljes, me një diferencë ndonjëher më të mëdha se 15%. Me rëndësi të veçantë në interpretimin e kurbës sforcim-deformim në zonë postplasaritje e cila pasqyron kapacitetin në tërheqje dhe rezistencën e kompozitit, dhe kështu marë një indikator të të cilësis të materialit nga pikpamja e kontrollit për plasjeve. Kjo karakteristik ka një kuptim domethënës më të madh se çdo ritje e rezistencës përkulse që mind të ndodhi. Për shembull, të dhënat e paraqitura në figurën 6.8 se edhe këto kompozitë nuk ndryshojnë shumë në rezistencën e tyre përkulse, ka një ndryshim shumë të madh nga sjellja pas plasaritjeve e tyre. Përpjekje të ndryshme janë bërë gjatë viteve për të përcaktuar një parametë i cili duhet të përdoret për krahasime midis llojit të firave ose përmbajtjes, si dhe për  kushte specifike dhe kontroll cilësie.Sipas Midness, çdo parametë rezistence për  BPF, duhet të përmbushi kritere e mëposhtme : 1.Duhet të ketë një kuptim fizik që është lehtësisht e kuptueshme dhe një rëndësi thelbësore është ai duhet të përdoret për kushte ose përkontrollin e cilës të BPF. 42

2.”Pika-e fundit” e përdorur në llogaritjen e parametrave të rezistencës duhet të reflektojë kushte të madha përdorshmërie për kushte të veçanta aplikimi. 3.Ndryshueshmëria e çdo matje të vetive të betonit duhet të jatë mjaft e ulët për  të dhënë nivele të pranueshme midis saktësis laboratorike dhe provave në teren. 4.Ajo duhet të jetë në gjendje të përcaktojë sasinë e të paktën një parametri të rëndësishëm të sjelljes të BPF( psh Forca, rezistenca dhe rezistenca e çarjeve) dhe duhet të reflektojë disa nga karakteristikat e kurbës sforcim deformim. 5.Ajo duhet të jetë e pavarur sa më shumë të jetë e mundur nga parametrat gjometrik të mostrës Për fat të keqë, asnjë nga metodat standarte të përshkruara më poshtë mind të përmbushë të gjitha(ose dhe shumica) e këtyre kritereve, dhe është e rëndësishme për të kuptuar vështirësitë e hasura kur përdoren këto metoda. Ka të paktën 5 teste të ndryshme që janë standartizuar:

•  ASTM C1018: Metodat testuse për rezistencën në përkulje dhe fuqinë e plajeve të para të betoneve të përforcuara me fibra(tra me tre pika ngarkimi)

•  ASTM C1399: Metoda testuse për matjen e fuqisë mesatare të mbetur në fibrat e betonit

•  ASTM 1550: Metoda testuese standarte për matjen e rezistencës në përkulje për betonet e përforcuar me fibra.

• JSCE SF-4: Metoda e provës për rezistencën dhe forcën në përkulje për  betonet e përforcuara me fibra

• RILEM TC162 : Metoda testuese dhe projektuse për betonet e përfrorcuara me fibra çeliku Për fat të keq, nuk ka ende asnjë marveshje se cili nga këta teste paraqe më mirë rezistencën e betoneve të përfrocuar me fibra, dhe shpesh testet japin rezultate kontradiktore kur krahasohen me njëri-tjetrin, ose kur kryhen nga laboratorë të ndryshëm.  ASTM 1018  :Një mostër e vogël me reze(100m x 100m x 350mm) është testuar 

në përkulje në 4 pika ngarkimi, dhe “treguesit e rezistencës” shprehen nga raporti 43

i kurbës për zonën nën ngarkesë vs kurbën e deforminit në disa zona specifike deri në plsjen e parë, jepet në figurën 6.9. Një ose disa nga indekset

l5 , l 10 dhe

20

shpesh janë specifikuar si kritere të pranuar.Për veç kësaj ‘forca e mbetur’  R5,10 dheR10,20 zakonisht

janë llogaritur, e cila përcakton ngarkesën mesata post-

plasaritje që ekzemplari mund të mbajë për një interval specifik të deformuar.Ato paraqiten si përqindje të ngarkesës dhe llogariten nga indekset e rezistencës:  R5,10

= 20(l5 − l10 )dheR10,20 = 10(l20 − l 10 )

(6.2)

Ky test është një nga më të përdorurit në amerikën e veriut por vuan nga mangësitë:

Parametrat logaritës të rezistencës se si përcaktohet pika e ‘çarjeve te para’, por disa prej mikroçarjeve fillojnë të ndodhin menjëher pasi ngarkimi fillon, është e vështirë për të përcaktuar këtë pikë qartë. Një paqënrueshmëri ndodh në regullsinë e kubës forcë-zhvendosje menjëher pas çarjes të parë të rëndësishme, veçanërisht për rezistencë të ulët të BPF, sisteme të ndryshme të ngarkimit mund të çojë në vlera krejt të ndryshme të rezistencës dhe faktorët e forcës të mbetur.Parametrat e rezistencës nuk janë 44

të pavarur nga dimesionet e mostrës. Parametrat e rezistencës nuk janë veçanërisht tëndjeshëm dallimin midis llojeve të ndryshme të fibrave ose gjometrive të ndryshme për shkak të vështirësive për të përcaktuar pikën e plasjes të parë . Sipas

ASTM 1399

:Në këtë test, një pjesë e vogël (100mm x 100mm x350mm)

trau të përforcuar me fibra është plasaritur në një mënyrë standarte ngarkimi në perkulje e kombinuar me një pllakë çeliku si në fig 6.11.Qëllimi i përdorimit të pllakave është për të shmangur shkatërimin e plotë kur trau nisë të plasaritet.Më pas pllaka metalike hiqet, dhe mostra(e plasatitur) ringarkohet në përkulje për të marë një kurbë ringarkim-deformim.Më pas përcaktohet forca mesatare e mbetur  e traut mbas një deformimi nga 0.5-1.25mm.Banthia dhe Dubey, zbuluanse kurbat forcë-zhvendosje të marra nga ky test u pajtuan ngushtë me ato të marra nga një makine qarkë-mbyllur me kontrollin e duhur të zhvendosjeve.Ata gjithashtu zbuluan se ndryshushmëria ne test është relativisht e ulët, dhe ai është I zoti të indentifikojë karakteristikat e fibrave siç janë tipi, gjometria, pjesët e vëllim dhe modulet e elasticitetit. Problemet kryesore të këtij testi janë: Efekti i fibrave për punën menjëher pas plasjeve të para është injoruar. Gjatësia e plasjes të parë merret e panjohur.Për lloje të ndryshme të BPF, çarjet e para të fituara me këtë system ngarkimi mund të jenë ndryshme në gjatësi, bërja e krahasimeve të ngarkesës të mbetur të kapaciteteve midis trarve të ndryshëm është e vështirë. Teoria e thjesht e trarve nuk mund të përdoret për llogaritjen e forcës të një sistemi të plasaritur .  ASTM 1550  : Ky është një test relativisht i ri ,bazuar në punën e Bernard përfshin

ngarkimin në qendrën e një pjate të madhe rredhore ,800 mm në diametër dhe 75 mm në trashësi, mbështetur në tre pika. Performanca e mostrës është gjykuar  në bazë në bazë të energjisë të absorbuar nga ngarkimi i pjatës nga disa vlera të deformimeve qëndrore. Ky test shfaq dallimet në mënyrë të arsyeshme midis fibrave të ndryshme dhe sasive të ndryshme, edhe pse rezultate e tyre nuk janë gjithmonë në përputhje me rezultatet e rezistencës nga teste të tjera. Ky test është bërë popullor për fibrat shortcrete, dhe shpersh përdoret në idustrinë 45

minerare. Një studim në të cilin ai është krahasuar me testin e RILEM uljen e trepikave ka gjetur se të die testet ishin në përputhje dhe përfundimet e tyre ishin të ngjashme dhe se ai kishte harxhime më të vogla se testi RILEM.

Disavantazhi i saj kryesor është se mostra në vetvete është shumë e madhe dhe e rëndë për tu transportuar leht, dhe ajo nuk përshtatet me shumë makineri tëstuse të përdorura zakonisht. JSCE SF-4 Ky test është standartizuar nga shoqata e inxhinierve të ndërtimit

Japoni .Ky test gjithashtu është një test ulje të mostrës të vogël(100mm x 100mm x 350 mm) BPF. Në këtë test, zona e përgjithshme nën kurbën e forcëzhvendosje nga një devijim të caktuar ( δ tb = L /150 ) është matur dhe është referuar si rezistencë. Faktori rezistues (ose ekuivalente forca përkulse), i cili është një përmas e forcës mesatare të mbetur, llogaritet si: faktori rezistues= rezistencë x  L / BH  2 ×δ  tb

( 6.4)

Ku simbolet janë shpjeguar në figurën 6.12

46

Një avantazh kryesor i këtij testi është që parametrat e rezistencës të JSCE SF-4  janë pak të ndikuar nga sistemet e dryshme të ngarkimit ose nga deformime pa lidhje, dhe ndryshushmëria e kurbës sforcim-deformim të përmendura pak më lart ka vetëm një efekt të vogël në vlerat e llogaritura. Megjithatë, dhe ky test gjithashtu ka një numër kufizimesh: Parametrat e rezistencës varen nga përmasat e mostrës. Parametrat e llogaritur të rezistencës nuk mund të bejnë dallimin e midis sjelljes para pikt dhe asaj pas pikut, përzierje BPF me kurba sforcim deformimi tërësisht të ndryshme mund të japin parametra të ngjashme rezistence. Për shkak se testi ka një pikë fikse të fundit të deformimeve, ajo nuk mund të adoptohet lehtësisht për deformime të ndryshme . Parametrat e rezistencës janë të varur nga koha deri në një moshë 60 ditshe. RILLEM TC162-TDF : Në këtë procedurë, një tra i përforcuar me fibra , me

dimensione 150mm x 150mm x 350mm testohet duke u ngarkuar në qendër të tij, siç jepet në figurën 6.13.Ky test është kryer duke përdorur makinerinë CMOD . Parametrat e vendosur përfshijnë kufirin e propocionalitetit, rezistencën në përkulje, dhe rezistenca në përkulje e mbetur në deformime të ndryshme. Kapacitetet e absorbimit të energjisë janë vendosur edhe për deformime të veçanta si funksion i zonës nën kurbën sforcim-deformim. Kjo provë ka për qëllim 47

të japi të cilat mund të përdoren për projektimin e trarve të betonit të përforcuar  me fibra, edhe pse është përdorur kryesisht në kërkime. Në mesin e shumë metodave të tjera testuese, tre janë përmendur shkurtimish këtu.

EFNARC  Federata europiane e prodhuesve dhe kontraktorët të produkteve

speciale për strukturat ka propozuar një test pjatë për të përcaktuar rezistencën e BPF. Testi përfshin një pjatë katërore 600mm, 100mm të trashë, i mbështetur  thjesht në të katër anët në një hapsirë 500x500 mm , dhe e ngarkuar në qendër. Rezistenca (energjia e absorbuar) përcaktohet nga kurba sforcim-deformim me një shmangie prej 25 mm. Testi EFNARC  është përdorur herë pas here në evropë, por rallë në amerikën veriore. Qasja ‘shabllon’ përdor një tra 100mm x 100mm x 350 të lakuar në katër pika. Megjithatë, kjo nuk ka ë bëjë me një llogaritje në vetvete të rezistencës. Në vend të kësaj, nivelet e performancës të rezistencës siç tregohen në figurën 6.14 janë përdorur. Nivelet I,II,III dhe IV përfaqsojnë nivelet e ritjes të performancës. Ajo pastaj do të përdoret për të krahasuar kurbën aktuale sforcim-deformim me kurbën shabllon për të parë nëse BPF kënaq nivelin e kërkuar të përformancës të rezistencës. Përparsia e kësaj metode është se ajo nuk është e ndjeshme ndaj vendodhjes të plasjes të parë, të shfaqjes të deformimeve pa lidje, ose në paqëndueshmërinë e matur të kurbës sforcim-deformim, sepse shmangia nga forma e saktë me 0.5 mm nuk merret në konsideratë. Qajse të ngjashme ndaj shabllonit janë miratuar në kodet austriake dhe norvegeze.

48

Shtrati i uji i Afrikës të Jugut. Kjo metodë po fiton popullaritet për shkak të

mostrave relativisht të mëdha të një pjate me diametër(1600mm x 1600mm x 75 mm)që japin më mirë kushtet e terenit. Nje pamje skematike e testit jepet në figurë 6.15. Panelet janë fiksuar në vendin mbi qeskën e ujit, e cila mbushet pastaj me ujë që të bëjë presion në mostër. Energjia e absorbuar(rezistenca) për  një seri uljesh të dhëna (duke filluar nga 25-100mm), përcaktohet nga kurba forcë zhvendosje.

49

5.3.4 Testi i përplasjes

Rezistenca në përplasje e betonit të thjesht është relativisht e ulët. Megjithatë, përforcimi me fibra është veçanërisht i efektshëm në përmirësimin e performancës të betonit në ngarkim dinamik, nganjëher më shumë se magnitude. Kryesisht kjo ndodh për shkak të kapacitetit të lartë në terheqje dhe qëndrueshmëri ndaj ngarkimit në zonën e post-plasaritjeve. Betoni i zakonshëm është i njohur për ndikueshmërinë nga shtypja, tërheqja, dhe përkulja edhe pse shaklla nndikueshmërisë ndryshon. Situata është edhe më e ndërlikuar në BFP, fibrat dhe lidhja fibër-matric janë të ndikueshëm në shkallë të ndryshme. Pra ne nuk jemi në gjëndje të parashikojmë sjelljen nën goditje të BPF mbi bazën e rezultateve të testeve statike, si mekanizmat e shkatërimit janë shpesh mjaft të ndryshme, në varësi veçorive të BPF dhe shkallës të sforcimit. Problemi është bërë më i vështirë nga fakti se sistemet me beton mund ti nënshtrohet normave të ndryshme të sforcimeve(ε) në praktikë, në varësi të burimit të ngarkimit dinamik. 50

Është e qartë se asnjë metodë e vetme testuse nuk mund të mbulojë këtë gamë të madhe të sforcimeve. Pjesërisht për shkak të kësaj dhe për shkak të kopleksitetit të vetë BPF , ndikimi i këtyre dhe karakterishtikat e shpërthimit vazhdojnë të kuptohe keq. Ka një numër arsyesh për këtë gjendje të punëve: 1.Nuk ka një marveshje të përgjithshme të metodave testuese standarte me të cilat do të vlersohen karakteristikat në goditje të BPF(ose edhe të betonit të thjesht). Shumë procedura testuese janë përdorur në laboratorë të ndryshëm : makineri të hedhjes të peshës të madhësive të ndryshme, thyerja me presion e hopkinsonit, goditje me raketë, me raketa të masave të ndryshme, dhe ngarkim me shpërthim të intesiteteve të ndryshme. Si dhe testet, pa vegla, siç është testi me goditjen nga rënia e përsëritur e një pëshe nga lartësia. Në mënyrë të qartë, përputhjet e testit dhe gjometrisë të mostrës kanë qënë mjaft të ndryshme nga rezultatet e studimeve të ndryshme dhe shpesh kontadiktore. 2.Nuk ka materiale mbushëse standarte që mund të përdoren si një pikë referimi për të kalibtuar teknikat testuese dhe pajisjet. Nuk ka material më bazë çimetoje të cilit ti njihet norma e sjelljes në tendosje dhe energjia e thyerjes. 3.Të gjitha testet e goditjes janë shumë të ndjeshme nga detajet e procedurës të testimit. 4.Nuk ka ende asnjë marrëveshje të përgjithshme se cilat parametra duhet të përdoren për të karakteriziar reagimin e betonit ndaj ngarkimit me goditje. Ka disa lloj metodash testuese që mund te perdoren per testimin ne goditje: Testi i rënies të peshës .Në këtë test një masë është ngritur në një lartësi të

paracaktuar dhe pastaj është lën të bier mbi mostrën e synuar, e cila mund të  jetë një tra, një pllakëz ose një mostër e ngjeshur. Normalisht, sistemi është i 51

pajisur me përshpejtues ,me matës sforcimesh, dhe zhvendosjesh. Sigurisht, testi i përplasjes mund të ketë një kohëzgjatje vetëm pak milisekonda, ku përvetsimi i të dhënave është thelbësore. Si dhe kamera dixhitale mund të përdoren për të marrë informacion për natyrën e hapjes të së plasurave. Në figurën 6.16 tregohet një makinë e tillë e përdorur nga Universiteti i British Columbia, ku një masë deri në 575kg bie nga një lartësi deri në 2.5m.

Makina me lavierës lëkundës .Këto makina në përgjithësi janë janë të ngjashme

me makinat e rënies të peshes. Një lavierres lëkundës godet mostrën ku transferimi i momenteve përfshin norma te larta sforcimi. Çarja me presion Hopkinson. Në këtë pajisje mostra FRC është sandviç në mes

të dy shufrave elastike dhe mund të gjenerohen norma të larta sforcimi duke dhënë një impuls nëpërmjet një nga shufrat , duke përdorur një shufër sulmi. Pajisja është paraqitur në figurën . Mbushje me lënd plasëse. Arin të gjeneroj norma shumë të larta sforcimi, ku një

mbushje me eksploziv ti bashkangjitet direkt mostrës dhe pastaj të shpërdhej.

52

Testi i përsëritjes të rënies të peshës. Shumë nga testet e përshkruar më parë

kërkojn pajisje të sofistikuara, testi i përsëritjes të rënies të peshës është një nga testet më të dhjeshta të goditjes. Në thelb, një peshë bie më mënyrë të përsëritur  mbi mostër, dhe numri i goditjeve të nevojshme për të shkaktuar një sasi dëmi regjistrohet. Një test i tillë është përshkruar me detaje nga ACI. 5.3.5 Cili parametër përshkruan më mirë reagimin e BPF në ngarkim me goditje?

Studiues të ndryshëm përdorin parametra të ndryshëm për të përshkruar sjelljen e betonit të zakonshëm ose të përfrocuar me fibra. Megjithatë, nuk ka një marveshje se kush e bën më mirë këtë. Parametrat më të zakonshëm janë: Forca maksimale. Shumë teste në goditje matin forcën maksimale ose sfocimin

maksimal që mostra mund të përballoj. Megjithëse ky shpesh është një informacion i dobishëm, po për BPF sjellja post-forcës maksimale është më e rëndësishme. Megjithatë, është e vështirë për të përcaktuar kurbën sforcimdefromim për llogaritje të thjeshta strukturash. Është më e rëndësishme që të regjistrohet kapaciteti në përballimin e forcës i mostrës(ose elementit strukturor) në thyerje të ndryshme të cilat pasqyrojn kushte të veçanta pune. Për mostrat të cilat nuk shkatërohen plotësisht nën një forcë goditse , ato mund të jenë të dobishme për të matur rezistencën e mbetur nën një ngarkim statik si kufi për  dëmtimin. Energjia e thyerjes Veç ngarkesës maksimale, energjia e thyerjes është

gjithashtu një matse në testet e goditjes. Përgjithsisht, kjo merret si sipërfaqja nën kurbën sforcim deformim. Fatkeqsisht, energjia e thyerjes(ose rezistenca) në këtë rast ndikhet shumë nga masa dhe shpejtësia e rënies të çekiçit goditës, dhe në peshën relative të mostrës. Shpejtësia e çarjes Ka patur pak përpjekje për të matur shpejtësinë e çarjes në

betonet e zakonshme dhe të përforcuara me fibra nën ngarkim me goditje duke përdorur aparate fotografik të shpejtësive të mëdha. Ndërsa të tilla matje na japin një informacion të paçmuar lidhur me natyrën e çarjeve në BPF, dhe mund të 53