بتن غلتکی یک بتن با اسلامپ صفر و مخلوطی خشک است که به وسیله غلتک برای رسیدن به چگالی لازم متراکم می گردد. در مقایسه با بتن معمولی، این بتن با میزان سیمان کمتری به مقاومت یکسان می رسد. بااین حال، یکی از موانع اصلی در جهت توسعه استفاده از این نوع بتن در روسازی راه، مقاومت سایشی پایین و عدم امکان استفاده از داول و میلگرد است. یکی از راهکارهای بهبود مشخصات این نوع بتن استفاده از الیاف می باشد. در این تحقیق الیاف ماکروسنتتیک جهت مسلح نمودن این نوع بتن استفاده گردید. آزمایش های مکانیکی شامل آزمایش مقاومت فشاری، کشش غیرمستقیم و آزمایش تیر خمشی بر روی دو درصد مصرفی از این الیاف صورت پذیرفت، همچنین رفتار ترک خوردگی و خستگی با استفاده از تیر خمشی سه نقطه ای با شیار مورد ارزیابی قرار گرفت. بیشترین اثر الیاف را می توان به ترتیب بر روی انرژی شکست (رفتار پس از ترک خوردگی)، مقاومت خمشی و مقاومت کششی غیرمستقیم بیان نمود. این در حالی است که الیاف اثرگذاری چشمگیری بر روی مقاومت فشاری ندارد. نتایج حاصل شده از آزمایش خستگی و تحلیل آماری صورت پذیرفته، بیانگر اثرگذاری معنادار به ترتیب نسبت تنش، درصد الیاف و انرژی شکست بر عمر خستگی تیر بتن غلتکی است.

امروزه بتن یکی از اصلی ترین مصالح در صنعت ساخت و ساز محسوب شده، ولی این ماده ساختمانی علاوه بر مزایایی که دارد ترد و شکننده بوده و همچنین مقاومت کششی آن نسبت به مقاومت فشاری پایین تر می باشد. با توجه به گسترش علم و تکنولوژی استفاده از الیاف های مختلف نظیر فلزی، پلیمری، شیشه ای و طبیعی در صنعت ساخت و ساز به عنوان یک گام موثر در رفع ضعف مقاومت کششی بتن معمولی محسوب شده است. لذا در این پژوهش به بررسی الیاف فولادی و ماکروسنتتیک بر مدل رفتاری بتن و تاثیر متقابل بر خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، کششی، مدول الاستیسیته) و دوامی (مقاومت الکتریکی، میزان نفوذ پذیری در بتن تحت فشار آب) پرداخته شده است. بدین منظور در این تحقیق از 10 طرح اختلاط با سه نوع الیاف متفاوت شامل الیاف فولادی و ماکروسنتتیک پلی الفین و ماکروسنتتیک پلی پرو پیلن با 5/0، 1، 5/1 درصد حجمی مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج نشان می دهد استفاده از الیاف فولادی تاثیر به سزایی روی مقاومت فشاری در درصد بالا تر از 5/0 نداشته و مقاومت کششی را به صورت محسوسی افزایش داده و مقاومت الکتریکی را کاهش می دهد و همچنین الیاف ماکروسنتتیک پلی الفین و پلی پروپیلن تاثیر چندانی روی مقاومت فشاری نداشنه و حتی در درصد های بالا مقاومت فشاری را کاهش داده است و تاثیر مثبتی روی مقاومت کششی و مقاومت الکتریکی و نفوذ آب تحت فشار داشته است و استفاده از الیاف باعث افزایش مساحت زیر منحنی تنش-کرنش شده است.

در پژوهش حاضر، 10 طرح اختلاط با درصدهای مختلف الیاف ساخته شده است. بتن الیافی ساخته شده از: الیاف فولادی، بارچیپ و ماکروسنتتیک بوده و ترکیب هر یک از الیاف های مختلف تحت بار انفجاری قرار گرفته و مقاومت بتن ومیزان خرابی هر نمونه با هر کدام از الیاف مذکور و به صورت ترکیبی در برابر انفجار به صورت آزمایشگاهی و میدانی بررسی شده است. همچنین مقاومت ویژه ی الکتریکی بتن الیافی هیبریدی در مقابل جریان الکتریکی ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که میزان تخریب بتن با الیاف ماکروسنتتیک در حدود 39\٪ بوده است، که نسبت به سایر نمونه ها، مقاومت بیشتری در برابر انفجار نشان داده است. همچنین مقاومت الکتریکی بتن با الیاف ماکروسنتتیک در مقایسه با بتن پایه 7 برابر افزایش نشان داده است، که در مناطق خورنده با نفوذ بالای یون کلراید به دلیل مقاومت الکتریکی بیشتر و در نتیجه نفوذپذیری کمتر، کاربرد ویژه یی داشته است.

بتن غلتکی یک مخلوط بتنی با اسلامپ صفر است که بوسیله غلتک برای رسیدن به چگالی لازم متراکم می گردد. در مقایسه با بتن معمولی، این بتن با میزان سیمان کمتری به مقاومت یکسان می رسد. با این حال، یکی از موانع اصلی در جهت توسعه استفاده از این نوع بتن در روسازی راه، مقاومت اصطکاکی پایین جهت استفاده در راه های با سرعت طرح بالا است. با توجه به اینکه در این نوع بتن امکان استفاده از داول در محل درزهای روسازی وجود ندارد استفاده از الیاف جهت مسلح کردن آن و افزایش توانایی انتقال بار می تواند گزینه مناسبی باشد. در این تحقیق از دو نوع الیاف ماکروسنتتیک و فلزی جهت مسلح نمودن این نوع بتن استفاده گردید. رفتار ترک خوردگی در مود کششی با استفاده از تیر خمش سه نقطه ای و به روش دو-پارامتری شکست مورد ارزیابی قرار گرفت. نوآوری مدل دو-پارامتری اصلاح شده درنظرگیری احتمال تغییر مسیر ترک در حین رشد آن است. نتایج حاصل شده از انجام آزمایش و تحلیل آماری صورت پذیرفته، بیانگر عدم اثرگذاری معنادار الیاف در الگوی رشد ترک مخلوط بتنی است. همچنین با بررسی نتایج پردازش تصویر مشخص گردید که استفاده از روش اصلاح شده دو-پارامتری شکست باعث کاهش خطای محاسبه طاقت شکست در اثر لولا شدن مسیر رشد ترک می گردد. حضور الیاف ماکروسنتتیک و فلزی به ترتیب باعث افزایش مدول الاستیسیته به میزان 5/0 و 1 درصد می گردد که حاکی از تأثیر گذاری کم الیاف در ناحیه پیش از ترک خوردگی بتن است. همچنین در بحث طاقت شکست، الیاف ماکروسنتتیک عملکرد بهتری از خود نشان داد. این در حالی است که الیاف فلزی در ناحیه پس از بار بیشینه، بدلیل مدول و سختی بالا باعث احتمال وقوع ناحیه سخت شدگی در نمودار بار-بازشدگی دهانه ترک می گردد.

بهبود خواص کششی فشاری بتن در صنعت ساخت وساز، اهمیت زیادی دارد. در پژوهش حاضر، با استفاده از 7 طرح اختلاط، نمونه های مسلح شده با مقادیر مختلف الیاف ماکروسنتتیک و پلیمری ساخته و بررسی شدند. آزمایش های فشاری یک محوره و شکافت (کشش برزیلی) انجام و برای هر طرح، مقادیر تنش کرنش، بار جابه جایی، جذب انرژی، الگوی ترک خوردگی و شکل پذیری بررسی شدند. همچنین تغییرات کرنش بر روی سطح نمونه ها با استفاده از روش همبستگی تصاویر دیجیتال (DIC) محاسبه شده است. در انتها، نمونه ها به روش اجزاء محدود (FEM) مدل سازی و نتایج حاصل از روش های مذکور با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد وجود الیاف در بتن، تاثیر به سزایی در کاهش اندازه و تعداد ترک، افزایش میزان جابه جایی در مقایسه با بتن معمولی دارد. همچنین میزان جابه جایی در لحظه ی گسیختگی در کشش و فشار برای بتن های الیافی بیش از نمونه ی معمولی بوده است. نتایج روش DIC در مقابل نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شدند که نشان دهنده ی دقت بالای روش DIC برای تشخیص ترک و مود شکست و اندازه گیری کرنش های افقی است، به طوری که نواحی با کرنش زیاد حتی در مراحل اولیه ی بارگذاری نیز قابل تشخیص هستند و روند رشد ترک به راحتی مشاهده می شود. همچنین ترکیب نتایج روش های FEM و DIC درک خوبی از رفتار بتن در مراحل مختلف بارگذاری می دهد که با روش های سنتی قابل تشخیص نیست.

در بتن خودتراکم الیافی، از یک سو الیاف و از سوی دیگر خواصی مانند قابلیت پرکنندگی، سبب ایجاد مخلوطی همگن می گردد. در این پژوهش 10 طرح اختلاط مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته که یک طرح آن برای نمونه شاهد و 9 طرح دیگر شامل درصد های حجمی 0/25 ، 0/5 ، 0/75 الیاف هایی از نوع فولادی ، ماکروسنتتیک تک رشته ای (MEX 100) و کربن پلیمری تقویت شده  (CFRP) می باشد.در این تحقیق رفتار رئولوژی بتن تازه خود تراکم به کمک آزمایش رئومتر و همچنین آزمایش های متداول تعیین خواص خودتراکمی بتن تازه که شامل آزمایش های جریان اسلامپ ، حلقه J ، جعبه L ، جعبه U ، قیف V می شود بررسی گردید. در ادامه نیز مدل رفتاری بتن سخت شده بر اساس آزمایش های تعیین خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته) تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزودن الیاف به بتن تازه سبب کاهش خواص خود تراکمی و رئولوژیکی بتن می گردد و همچنین با افزایش درصد های حجمی الیاف این تاثیر بیشتر نمایان می گردد بطوری که زیادترین تاثیر را می توان در طرح های حاوی الیاف CFRP مشاهده کرد. نتایج مربوط به خواص مکانیکی بتن سخت شده نیز نشان دهنده آن است که افزودن الیاف ها با مقادیر پایین به بتن خودتراکم سبب بهبود برخی از این خواص می گردد ولی استفاده از مقادیر بالای الیاف سبب افزایش شکل پذیری و در نتیجه کاهش مقادیر مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته در بتن های خود تراکم می گردد.

در سال های اخیر استفاده از بتن غلتکی در روسازی راه ها به دلیل مزایای بسیار آن افزایش یافته است. همچنین با اضافه کردن الیاف به بتن های غلتکی می توان برخی خواص بتن، از جمله ظرفیت خمشی، مقاومت در برابر خستگی، نرخ رشد ترک و انتقال برش در طول ترک ها و درزها را بهبود داد. آزمایش های بسیاری، مزایای استفاده از بتن های مسلح شده با الیاف در روسازی های بتن غلتکی را نشان داده اند، اما اطلاعات بیشتری از رفتار آن ها در مناطق با آب و هوای سرد و شرایط یخبندان و به خصوص در معرض قرار گرفتن چرخه های یخ زدن و آب شدن نیاز است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی و مقایسه تاثیر ابعاد و میزان الیاف ماکروسنتتیک بر استقامت و دوام رویه های بتن غلتکی در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن است. بدین منظور آزمونه های بتن غلتکی با مقادیر مختلفی از الیاف (1، 5/2 و 4 درصد وزنی سیمان) با طول های مختلف (5، 20 و 40 میلیمتری) ساخته شد و آزمایش مقاومت فشاری 7، 28 و 90 روزه و آزمایش دوام در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن تا 300 چرخه انجام شد. تحلیل نتایج نشان می دهد که اضافه کردن الیاف باعث افزایش مقاومت فشاری بتن غلتکی می شود اما از طرف دیگر میزان دوام آن را در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن کاهش می یابد بنابراین برای استفاده از الیاف در بتن غلتکی مخصوصا در مناطق سردسیر باید دقت بیشتری شود.