25638

تقويت سازه هاي گچي- پرليتي توسط الياف

كارشناسي ارشد

1397

1400/06/18

دكتر محمود مهرداد شكريه

مهندسي مكانيك

سالهاست كه گچ جهت ساخت و ساز مورد استااده بشر بوده است. از پيشرفتهاي اخير در اين زمينه، استااده از گچ تقويت شده با الياف، براي توليد كامپوزيت گچي مقاوم و اوي ميباشد. هدف از اين پژوهش بررسي ا ر پرليت منبسط شده بر سبكسازي صاحات گچي و ا ر تقويت اين صاحات توسط الياف بافته شده شيشه ميباشد. به اين منظور نمونههاي گچي و گچي با 14 % و 24 % وزني پرليت ساخته شدند. نمونههاي ساخته 044 و 2 ،344 ، شده با الياف بافته شده شيشه 244 g/m 044 تقويت گرديدند. به منظور بررسي خواص مكانيكي، رزمايشهاي فشاري، خمشي و برشي بر اساس استانداردهاي BS EN 8500 و BS EN 15283 و ASTM E519 انجام شدند. با توجه به نياز به اندازهگيري جابجايي صاحهاي در رزمايش برش خالص، از روش DIC و تحلي رن با برنامه Match ID استااده شد. نتايج نشان داد اضافه كردن 14 % و 24 % پرليت منجر به كاهش چگالي به ترتيب به اندازه 30 % و 03 % شده است. رزمايشهاي استحكام فشاري نشان داند كه استحكام فشاري ويژه گچ با 14 % و 24 % پرليت منبسط شده، 20 % و 04 % كاهش يافته است. در چنين حالتي استحكام خمشي ويژه به ترتيب 00 % و 04 % و استحكام برشي ويژه نيز 30 % و 00 % كاهش يافته است. هرچند طبق نتايج به دست رمده، پرليت منبسط شده به گچ باعث كاهش استحكام فشاري ويژه، خمشي ويژه و برشي ويژه شده است، اما تقويت نمونهها توسط الياف بافته شده شيشه، باعث جبران اين كاهش گرديد. به عنوان مكال نمونه گچ داراي 24 % پرليت و تقويت شده با الياف بافته شده شيشه 2 g/m %110 استحكام خمشي ويژه بيشتري نسبت به نمونه گچ دارد. بررسي رفتار ، 344 مكانيكي نمونههاي تقويت شده نشان داد الياف بافته شده شيشه باعث تغيير در رفتار خمشي از حالت ترد به حالت كرنش س تي شده است. اگرچه با تقويت نمونههاي گچي م لوط شده با پرليت، استحكام ويژه برشي % به استحكام ويژه برشي گچ خالص نرسيده است، اما به عنوان مكال استحكام برشي ويژه نمونه داراي 24 پرليت منبسط شده و تقويت شده با الياف بافته شده شيشه 2 g/m %34 نسبت به كامپوزيت پرليت/گچ ،344 افزايش داشته است. بررسي الگوي گسي تگي نمونههاي برشي نشان داد كه تقويت نمونهها بر روي رفتار برشي تا ير داشته به طوري كه نمونه تقويت نشده دچار تركهاي داخ صاحه شده است ولي نمونه تقويت شده داراي ترك خارج صاحه است. مدول برشي ويژه برشي نيز با تقويت نمونهها افزايش نشان داده است به صورتي كه مدول برشي ويژه نمونه گچ داراي 24 % پرليت با تقويت توسط الياف بافته شده شيشه 2 g/m ،344 %111 بيشتر از نمونه كامپوزيت پرليت/گچ است. استااده از الياف بافته شده شيشه باعث افزايش خواص مكانيكي نمونههاي كامپوزيت پرليت/گچ شده است . ضمنا مقايسه نتايج تحقيق حاضر با تحقيقات ديگران نشان ميدهد كه ميزان مصرف الياف بافته شده شيشه نيز به مقدار ااب توجهي نسبت به روش تقويت داخلي توسط الياف كوتاه شيشه، كاهش يافته است.

1400/09/15

Reinforcement of Gypsum- Perlite Structure By Fiber

9/9/2022 12:00:00 AM

For many years, Gypsum has been used by humans for construction. One of the recent developments in this field is the use of fiber-reinforced gypsum for the production of durable and strong gypsum composites. This study aimed to investigate the effect of expanded perlite on the lightening of gypsum boards and the effect of strengthening these boards by woven glass fiber. For this purpose, gypsum samples by adding 0, 10, and 20 wt.% of perlite were fabricated. Then, the samples were reinforced with woven fiber of 200, 300, 400, and 600 g/m2. To evaluate the mechanical properties, compressive, flexural, and shear tests were performed according to BS EN 8500, BS EN 15283, and ASTM E519 standards. To measure the strain in the pure shear tests, the digital image correlation (DIC) method and the analysis with Match-ID software were used. The results showed that adding 10% and 20% expanded perlite reduced the density by 34% and 63%, respectively. The compressive strength tests showed that the specific compressive strength of gypsum decreased by 26% and 60% by adding 10% and 20% expanded perlite. In such a case, the specific flexural strength is reduced by 44% and 60%, respectively, and the specific shear strength is reduced by 36% and 66%, respectively. Although according to the obtained results, the addition of expanded perlite to the gypsum has reduced the specific compressive strength, specific flexural, and specific shear strength, however, the reinforcement of the samples by woven glass fiber has compensated this reduction. For example, a gypsum sample with 20% perlite, reinforced with woven glass fiber of 300 g/m2, has shown a 114% increase in specific flexural strength in comparison with that of the pure gypsum sample. Examination of the mechanical behavior of reinforced specimens showed that the woven glass fiber changed the brittle flexural behavior to ductile. By reinforcement of the perlite-induced gypsum specimens, the specific shear strength has not reached the specific shear strength of the pure gypsum. However, for example, the specific shear strength of a sample with 20% expanded perlite and reinforced with woven glass fiber of 300 g/m2 has increased by 30% compared to nonreinforced perlite/gypsum composites. Examination of the rupture pattern of shear specimens showed that the reinforcement of the specimens had an effect on the shear behavior so that the unreinforced specimen has an in-plane rupture but the reinforced specimen shows an out-of-plane rupture. The specific shear modulus has also increased with the reinforcement of the samples so that the specific shear modulus of the gypsum sample with 20% perlite reinforced by woven glass fiber of 300 g/m2 has increased 117% in comparison with the perlite-induced gypsum specimens. The use of woven glass fiber has increased the mechanical properties of the perlite/gypsum. Moreover, comparing the results of the present research with other research works shows that the consumption of woven glass fiber is significantly reduced compared to that of the reinforcement by short glass fiber.

گچ , پرليت , خواص مكانيكي , الياف شيشه , كامپوزيت

Gypsum, , Perlite, , Mechanical Properties , Glass Fiber , Composite