اثرات میکرو و نانوسیلیس، سبکدانه لیکا و پرلیت بر مقاومت و خصوصیات مکانیکی بتن
چکیده
در حال حاضر، فن آوری سبک سازی که با استفاده از سبکدانه های طبیعی و مصنوعی مانند پرلیت و لیکا مورد استفاده قرار میگیرد، از مباحث نوین در علم ساختمان است. کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه، زمان و انرژی، زیانهای ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند. با استفاده از نانوسیلیس و میکروسیلیس میتوان میزان تراکم ذرات را در بتن افزایش داده که منجر به افزایش چگالی میکرو و نانو ساختارهای تشکیل دهنده بتن و در نتیجه ویژگیهای مکانیکی میانجامد. همواره مباحثی مانند تولید بتنی با مقاومت بالا، عملکرد زیاد و همچنین دوام در برابر شرایط نامناسب جوی موضوع بررسیهای محققان بوده است. با توجه به این که تا کنون مقایسه جامعی میان سبکدانه لیکا و پرلیت صورت نگرفته است، بخشی از هدف این مطالعه معرفی خواص این سبکدانهها، بیان کاربردها و ظرفیتهای آنها و هچنین مقایسه خواص سبکدانه لیکا و پرلیت تولیدی در ایران با سبکدانههای مشابه تولید شده در سایر کشورهای جهان میباشد. همچنین، در این تحقیق به بررسی تاثیر نانوسیلیس و میکروسیلیس بر بتن پرداخته میشود که نشان میدهد برای تولید بتنی با مقاومت بالا استفاده از نانوسیلیس و میکروسیلیس به علت بر هم کنش مثبتی که بین خمیر سیمان و دانههای آن ایجاد میکند، ضروری است. در پایان، تعدادی نمونههای بتنی حاوی میکروسیلیس و لیکا در آزمایشگاه ساخته میشوند تا اثرات میکروسیلیس و سبکدانههای لیکا را بر مقاومت فشاری، اسلامپ و زمان گیرش بتن مطالعه شود.
کلید واژگان: سبکدانه لیکا، سبکدانه پرلیت، میکروسیلیس، نانوسیلیس.
مقدمه
بتن: امروزه مصرف بتن روز به روز در کارهاى مختلف ساختمانى افزایش مییابد و لزوم شناخت بیشتر مصالح تشکیل دهنده بتن همراه با تکنولوژى ساخت، در تمام جوامع مهندسى پذیرفته شده است. بتن یا سنگ مصنوعى که در ساختمانهاى امروزى، مورد مصرف بسیار دارد، تکامل آن پس از یک سلسله تحقیقات و اکتشافات به خصوص ماده اصلى آن یعنى سیمان صورت گرفت تا به شکل امروزى پدید آمد. بتن از ترکیب مقدار معین و حساب شده از آب، سیمان، ماسه، شن و بعضى مواد مضاف و افزودنى دیگر به دست میآید. پس از این که آب به مخلوط مصالح سنگى و سیمان افزوده شد، سیمان و آب با هم وارد فعل و انفعالات شیمیایى حرارتزا میشوند. در اثر این فعل و انفعالات، ماده ژله مانند و چسبندهاى به وجود میآید که مصالح مختلف داخل مخلوط را به هم پیوند داده و به صورت جسم سختى در میآید. همچنین، عمل اختلاط بتن باید به وسیله دستگاه بتنساز انجام شود، (صدقی تبار، ترابی، ۱۳۹۴). مخلوط بتنی که به درستی تعیین نسبت شده باید از خصوصیات کیفی زیر برخوردار باشد:
- کارایی قابل قبول بتن تازه مخلوط شده
- دوام ، مقاومت و ظاهر یکنواخت بتن سخت شده
- صرفه اقتصادی
تفاوت مقاومتهای بتن با نسبت آب-سیمان معین از عوامل زیر ناشی می شود:
- تغییر اندازه سنگدانه، دانهبندی، بافت سطحی، شکل، مقاومت و سختی سنگدانه ها
- تفاوت نوع و منبع سیمانی
- مقدار حباب های هوا
- وجود افزودنی ها
- طول مدت عمل آوری
سبکدانه: سبکدانهها را میتوان به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی نمود. سنگدانههای طبیعی به آن دسته از سنگها اطلاق میشود که به صورت طبیعی وجود دارند و تنها با عملیات مکانیکی شکستن و یا دانه بندی و نظیر آنها آماده میشوند. سنگدانههای مصنوعی به دسته دیگری اطلاق میشود که عمدتا با انجام عملیات حرارتی و یا روشهای دیگر روی مصالح طبیعی، محصولات جانبی صنایع و یا مواد زاید و موارد دیگر تولید میشوند، (کامل و همکاران، ۱۳۹۰، ACI 318-05). استفاده از سبکدانه سازهای مناسب، تنها راه اقتصادی تولید بتن سبک با کاربردهای سازهای است. به این دلیل وجود سبکدانههای مقاوم و با چگالی مناسب شرط اصلی دستیابی به بتن سبکدانه برای کاربردهای سازهای است. این موضوع اهمیت شناخت سبکدانههای مختلف در دسترس و استفاده بهینه از آنها را روشن میسازد. این محصول در ردههای مختلف مقاومتی با کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، (محمدی و همکاران، ۱۳۹۰).
بیان مساله
در حال حاضر، فن آوری سبک سازی که با استفاده از سبکدانههای طبیعی و سبکدانههای مصنوعی مانند پرلیت و لیکا مورد استفاده قرار میگیرد، از مباحث نوین در علم ساختمان است. سبک سازی عبارت است از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیکهای نوین ساخت، مصالح جدید و بهینه سازی روشهای اجرا. کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه، زمان و انرژی، زیانهای ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند. مجموعهای از ویژگیهای قابل توجه مانند وزن کم، هدایت حرارتی پایین، افت صوت مناسب ، مقاومت در برابر آتش، دوام و پایداری شیمیایی و نظایر آن سبب گسترش کاربردهای متنوع سبکدانه های مصنوعی نسبت به سبکدانه های طبیعی در صنعت ساختمان شده است. با استفاده از نانوسیلیس و میکروسیلیس میتوان میزان تراکم ذرات را در بتن افزایش داده که منجر به افزایش چگالی میکرو و نانو ساختارهای تشکیل دهنده بتن و در نتیجه ویژگیهای مکانیکی میانجامد. همواره مباحثی مانند تولید بتنی با مقاومت بالا، عملکرد زیاد و همچنین دوام در برابر شرایط نامناسب جوی موضوع بررسیهای محققان بوده است.
با توجه به این که تا کنون مقایسه جامعی میان سبکدانه لیکا و پرلیت تولیدی در ایران صورت نگرفته است، بخشی از هدف این مطالعه معرفی خواص این سبکدانهها، بیان کاربردها و ظرفیتهای آنها و هچنین مقایسه خواص سبکدانه لیکا و پرلیت تولیدی در ایران با سبکدانههای مشابه تولید شده در سایر کشورهای جهان میباشد. همچنین، در این تحقیق به بررسی تاثیر نانوسیلیس و میکروسیلیس بر بتن پرداخته میشود که نشان میدهد برای تولید بتنی با مقاومت بالا استفاده از نانوسیلیس و میکروسیلیس به علت بر هم کنش مثبتی که بین خمیر سیمان و دانههای آن ایجاد میکند، ضروری است. عملکرد، رفتار و خواص بتن ساخته شده از میکروسیلیس، نانوسیلیس، سبکدانه و یا ترکیبی از آنها بررسی شده و مقایسه کلی بین این دو پوزولان صورت خواهد گرفت.
فهرست مطالب
چکیده ۱
۱- فصل اول: کلیات تحقیق
۱-۱- مقدمه. ۳
۱-۲- بیان مساله. ۴
۱-۳- اهمیت و ضرورت تحقیق. ۵
۱-۴- اهداف.. ۶
۱-۴-۱- اهداف علمی.. ۶
۱-۴-۲- اهداف کاربردی.. ۶
۱-۵- سوالات تحقیق. ۶
۱-۶- فرضیه ها ۷
۱-۷- محدوده تحقیق. ۷
۱-۸- تعاریف واژه ها ۸
۲- فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق
۲-۱- ادبیات تحقیق. ۱۱
۲-۲- پیشینه تحقیق. ۱۲
۳- فصل سوم: روش اجرای تحقیق
۳-۱- مقدمه. ۲۰
۳-۲- ترکیبات سیمان (مواد اولیه برای تولید سیمان) ۲۱
۳-۲-۱- آهک زنده یا اکسید کلسیم. ۲۱
۳-۲-۲- سیلیس… ۲۲
۳-۲-۳- آلومینا ۲۲
۳-۲-۴- اکسید آهن.. ۲۳
۳-۲-۵- اکسید منیزیم. ۲۳
۳-۳- مشخصات شیمیائی و فیزیکی سیمان. ۲۴
۳-۴- روشهای تولید سیمان. ۲۵
۳-۵- بتن.. ۲۶
۳-۵-۱- مزایای استفاده از بتن.. ۲۸
۳-۶-۱-۲- خواص مطلوب مهندسی.. ۳۰
۳-۶-۱-۳- عمر مفید و طولانی.. ۳۰
۳-۶- مواد تشکیل دهنده ۳۱
۳-۶-۱- سنگدانه. ۳۱
۳-۷-۱-۱-اندازه دانههای سنگی.. ۳۱
۳-۷-۱-۲- طبقهبندی بر اساس شکل ظاهری.. ۳۲
۳-۶-۲- سیمان. ۳۲
۳-۶-۳- آب.. ۳۳
۳-۶-۴- افزودنی ها ۳۴
۳-۶-۵- پوزولان ها ۳۴
۳-۷- انواع بتن.. ۳۷
۳-۷-۱- بتن شفاف.. ۳۷
۳-۷-۱-۱- موارد کاربرد. ۳۹
۳-۷-۱-۲- ویژگیهای بتن شفاف.. ۴۱
۳-۷-۲- بتن خودتراکم. ۴۲
۳-۷-۲-۱- ویژگیهای بتن خودتراکم. ۴۴
۳-۷-۲-۲- مزایای بتن خودتراکم. ۴۶
۳-۷-۳- بتن خود ترمیم شونده ۴۹
۳-۸- بتن و آلایندگی محیط زیست.. ۵۶
۳-۹- روشهای کاهش اثرات زیست محیطی بتن.. ۵۷
۳-۱۰- بتن سبز. ۶۱
۳-۱۱- مفهوم توسعه پایدار. ۶۲
۴- فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها
۴-۱- بتن سبک… ۶۵
۴-۲- سبکدانه. ۶۶
۴-۲-۱- سبکدانه لیکا (مصنوعی) ۶۷
۴-۲-۲- کاربرد لیکا ۷۰
۴-۲-۳- سبکدانه پرلیت (مصنوعی) ۷۲
۴-۲-۳-۱- ذخایر و پتانسیل های عمده پرلیت در ایران. ۷۳
۴-۲-۴- سبکدانه پومیس (طبیعی) ۷۴
۴-۲-۵- سبکدانه توف (طبیعی) ۷۵
۴-۳- سیلیس… ۷۵
۴-۳-۱- میکروسیلیس… ۷۶
۴-۳-۲- نانوسیلیس… ۷۸
۴-۳-۳- خصوصیات شیمیایی نانوسیلیس و میکروسیلیس… ۸۰
۴-۴- مطالعه آزمایشگاهی: بررسی اثرات میکروسیلیس و لیکا بر خصوصیات بتن.. ۸۱
۴-۴-۱- سنگدانه ها ۸۲
۴-۴-۲- سبکدانه لیکا ۸۳
۴-۴-۳- روشها ۸۵
۴-۴-۴- روش تعیین نسبت اختلاط بتن.. ۸۵
۴-۴-۵- روش اختلاط بتن.. ۸۶
۴-۴-۶- آماده سازی و عمل آوری نمونه های بتنی.. ۸۷
۴-۴-۷- زمان گیرش… ۸۷
۴-۴-۸- اسلامپ.. ۸۸
۴-۴-۹- مقاومت فشاری.. ۹۰
۴-۵- مطالعه آزمایشگاهی: بررسی اثرات نانوسیلیس و لیکا بر خصوصیات بتن.. ۹۳
۴-۵-۱- اسلامپ.. ۹۳
۴-۵-۲- مقاومت فشاری.. ۹۴
۴-۶- مطالعه آزمایشگاهی: بررسی اثرات میکروسیلیس و پرلیت بر خصوصیات بتن.. ۹۵
۴-۶-۱- اسلامپ.. ۹۶
۴-۶-۲- مقاومت فشاری.. ۹۷
۴-۷- مطالعه آزمایشگاهی: بررسی اثرات نانوسیلیس و پرلیت بر خصوصیات بتن.. ۹۸
۴-۷-۱- اسلامپ.. ۹۸
۴-۷-۲- مقاومت فشاری.. ۹۹
۴-۸- مقایسه نتایج. ۱۰۰
۴-۸-۱- اسلامپ.. ۱۰۰
۴-۸-۲- مقاومت فشاری.. ۱۰۱
۵- فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
۵-۱- مقدمه. ۱۰۴
۵-۲- نتیجه گیری.. ۱۰۵
۵-۳- پیشنهادات.. ۱۰۷
فهرست منابع و مآخذ. ۱۰۸
هنوز بررسیای ثبت نشده است.