تحقیقات بتن
سال:1398 | دوره:12 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

محیط های اسیدی خرابی سریعی را در سازه های بتنی ایجاد می کنند. یون های کلراید نیز موجب خوردگی آرماتور می شوند. هدف این تحقیق، ارائه ی ملاتی مقاوم در برابر هر یک از عوامل اسیدی و کلرایدی می باشد. بدین منظور از سه نوع سیمان به همراه ترکیباتی از پوزولان های میکروسیلیس و پومیس/تراس استفاده شد تا 10 طرح اختلاط ساخته شود. آزمایش های صورت گرفته شامل آزمایشات کلی (مقاومت فشاری، جذب آب مویینه و جذب آب حجمی)، آزمایشات تعیین عملکرد در محیط کلرایدی (مقاومت الکتریکی سطحی و مهاجرت تسریع یافته ی یون های کلرایدی) و آزمایشات کنترل عملکرد در محیط اسیدی (کاهش مقاومت فشاری و کاهش وزن) می باشد. نتایج بدست آمده تا سن 240 روزه حاکی از آن است که ترکیب 5% میکروسیلیس و 8% تراس در سیمان سرباره ای می تواند طرح اختلاط مناسبی برای ملات در برابر محیط های مهاجم اسیدی و کلرایدی باشد. افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش ضریب مهاجرت یون های کلرایدی به ترتیب تا 4 و 5 برابر نمونه شاهد، گواهی بر این ادعاست. هم چنین استفاده از 10% پومیس بجای پوزولان تراس در طرح مذکور نیز عملکرد قابل قبولی ارائه می کند.

علیرغم کاهش هزینه اجرا، نگهداری و ترمیم بتن های غلتکی در رویه های راه استفاده از این نوع بتن به علت ایجاد آلودگی صوتی ناشی از زبری لایه سطحی آن در بزرگراه ها با محدودیت مواجه است. در تحقیق حاضر اضافه کردن لایه سطحی بر روی بتن غلتکی جهت استفاده در بزرگراه ها پیشنهاد شده است. آزمونه های بتن غلتکی با و بدون روکش تحت اثر سیکل های یخ زدن و آب شدن در مجاورت نمک های یخ زدا قرارگرفته اند. پس از اعمال سیکل ها آزمونه های بتنی و مرکب تحت آزمایش های مقاومت فشاری، دوام، کشش غیرمستقیم و همچنین برش سطح مورب قرارگرفته اند. همچنین از سرباره و دوده سیلیسی به عنوان جایگزین بخشی از سیمان در تعدادی از آزمونه ها استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که سرباره به تنهایی باعث افت دوام و مقاومت فشاری در همه سنین است؛ اما با افزودن دوده سیلیسی بهبود دوام و مقاومت فشاری حتی در سنین کوتاه مدت نیز حاصل می گردد. اعمال شرایط ذوب و انجماد در حضور نمک های یخ زدا، اتصال لایه ها را در آزمونه های مرکب بتن غلتکی-آسفالت حدود 12 درصد و بتن غلتکی-بتن هوادار را حدود 10 درصد کاهش داده است.

استفاده از بتن های ویژه و توانمند در سازه های بتنی به علت دارا بودن خصوصیات منحصر به فرد، رو به گسترش می باشد. یکی از روش های غلبه بر این مشکل مسلح کردن بتن به الیاف می باشد که سبب تشکیل ترک های ریز چندگانه می گردد که مشخصه اصلی تامین شکل پذیری کششی مصالح HPFRCC است. با توجه به بررسی عمده استفاده از این مصالح بر روی رفتار خمشی و توجه کمتر به رفتار برشی، در این تحقیق اقدام به بررسی رفتار برشی این مصالح در تیرهای عمیق شده است. در این راستا پاسخ تجربی تعداد 5 تیر شامل تیرهای ساده عمیق مسلح بتن کامپوزیتی الیافی تحت بار متمرکز در وسط دهانه با نسبت دهانه برشی به عمق 75/0 مورد بررسی قرار گرفته است. تیرهای عمیق گروه اول با درصد متفاوت الیاف 0، 1 و 2 درصد و تیرهای گروه دوم با الیاف فولادی 0 و 2 درصد ساخته شدند. نمونه های گروه اول فاقد آرماتور برشی جان و نمونه های گروه دوم دارای آرماتور برشی جان می باشند. پس از انجام آزمایشات، ملاحظه گردید که با افزایش درصد الیاف فولادی در تیرهای عمیق، ظرفیت باربری و همچنین شکل پذیری نمونه ها به میزان قابل توجهی افزایش یافت. افزایش درصد الیاف و همچنین اضافه نمودن آرماتور های برشی، میزان ضریب شکل پذیری برشی را افزایش می دهد. از طرفی ملاحظه گردید، نمونه های F2 در گروه دوم که دارای آرماتور برشی جان می باشند، نسبت به نمونه مشابه در گروه اول (فاقد آرماتور برش جان)، دارای ضریب شکل پذیری حدود 9درصد بیشتر می باشند.

در این بررسی اثر افزودن سنگدانه ی بدست آمده از تخریب ساختمان قدیمی در تهیه مخلوط بتن مطالعه شده است. هدف از انجام این بررسی تعیین رفتار خمشی، ظرفیت خمشی در تیرهای بتن مسلح ساخته شده از سنگدانه بازیافتی است. در ساخت نمونه های مورد نظر از سنگدانه بازیافتی به ترتیب با مقدار 0درصد، 50 درصد و 100 درصد جایگزین سنگدانه طبیعی استفاده شده است. نمونه ها تحت انجام آزمایش خمش چهارنقطه ای استاتیکی بررسی شدند و بعد از 28 روز عمل آوری آزمایش شدند. از این رو، با بررسی نتایج بدست آمده از مطالعات آزمایشگاهی به بررسی رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح دارای سنگدانه بازیافتی پرداخته شده است. افزون بر این نتایج بدست آمده با روابط ارائه شده توسط آیین نامه ACI318، CSA و EuroCode2 مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این بررسی نشان می دهد. با افزودن نسبت جایگزین سنگدانه بازیافتی مقدار عرض ترک خوردگی خمشی در وسط دهانه افزایش یافته و با گسترش امتداد ترک تا محل اعمال بار تیر بصورت خمشی گسیخته می شود. افزون بر این استفاده از 100 درصد سنگدانه بازیافتی سبب افزایش تغییر شکل و ظرفیت خمشی تیرهای بتن مسلح می شود.

مس یکی از پرمصرف ترین عناصر فلزی است که از دیرباز در صنایع مختلف استفاده می شود. در فرآیند جداسازی محصولات ارزشمند مس از سنگ معدن، ضایعات معدن به عنوان مواد باطله تولید و به محل دپو انتقال می یابد. دفع مناسب و نگهداری این مواد ازنظر زیست محیطی یک چالش بزرگ بوده و هزینه زیادی بر شرکت های تولیدکننده به همراه دارد. مطالعات متعددی در سراسر جهان برای به کارگیری این مواد در تولید مصالح ساختمان و استفاده از آن به عنوان سنگ دانه ریز یا جایگزینی بخشی از سیمان مصرفی انجام شده است. در این تحقیق مواد باطله معدن مس سونگون به عنوان جایگزین بخشی از سیمان مصرفی در بتن موردبررسی قرارگرفته است. آزمایش های مقاومت فشاری، کششی و مدول الاستیسیته بر روی نمونه های بتنی حاوی 0، 5، 10، 15، 20، 25 و 30 درصد مواد باطله انجام گرفته است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از خمیرسیمان حاوی این مواد تهیه و مورد مقایسه قرارگرفته است. نتایج آزمایش نمونه های 7، 28، 90 و 365 روز نشان می دهد که به کارگیری این مواد به عنوان جایگزین سیمان می تواند منجر به بهبود خصوصیات مکانیکی بتن می گردد. تحلیل آماری داده ها حاکی از معنی دار بودن استفاده از این مواد است. بررسی اثرات زیست محیطی مخلوط تولیدشده حاکی از کاهش مخاطرات زیست محیطی است.

در این تحقیق مقاومت ضربه ای دال های چندلایه بتنی الیافی تحت اثر ضربه وزنه افتان بررسی شده است. تعداد 30 عدد دال بتنی یک لایه و سه لایه با ابعاد 75*400*400 میلی متر ساخته و آزمایش شد. دال ها از 10 مدل متفاوت می باشند، یک مدل بدون الیاف بعنوان نمونه شاهد و دیگر دال ها همگی دارای حجم ثابت 1 درصد الیاف در کل دال می باشند، در صورتی که نوع و درصد الیاف در لایه ها متغیر است. بر روی دال های ساخته شده آزمایش ضربه وزنه افتان انجام شد. در این آزمایش گوی فولادی به وزن 5/8 کیلوگرم در فاصله ی 1/5 متری به صورت مکرر بر روی دال ها ضربه زده و تعداد ضربه برای ایجاد اولین ترک و انهدام در دال ثبت شده است. نتایج آزمایش نشان دهنده تاثیر بسیار بالای الیاف فولادی و تاثیر ناچیز الیاف پلاستیکی بر روی مقاومت ضربه ای دل ها می باشد. دال های با چیدمان چندلایه در مقاومت اولین ترک عملکردی مشابه دال های یک لایه با الیاف یکنواخت دارند، اما مقاومت نهایی و جذب انرژی این دال ها نسبت به دال های یک لایه افزایش می یابد، که علت آن می تواند افزایش درصد الیاف در لایه های بیرونی و آرایش صفحه ای الیاف در لایه ها باشد.

استفاده از پوشش های فیزیکی کاهنده تبخیر در مخازن آبی روباز، یکی از مهم ترین روش های حفاظت از منابع آبی محسوب می گردد. در پژوهش حاضر سه پوشش شناور شامل فومتالات، یورتالات و یونوبتن به منظور حفاظت از منابع آبی مجتمع مس سرچشمه طراحی شده که اساس آن متشکل از دو ماده پلی استایرن و پلی یورتان می باشد. به منظور حفاظت لایه سحطی پوشش های نامبرده در مقابل عوامل اقلیمی و شرایط اسیدی آب، آستری بتنی طی 18 طرح اختلاط بتن طرح ریزی شد و در آن نسبت آب به سیمان، میزان پوزولان جایگزین سیمان، فیلر و الیاف پلی پروپیلن به عنوان فاکتورهای متغیر بررسی شد. سپس مقاومت 28 و 42 روزه نمونه ها و همچنین میزان خوردگی آن ها در بازه دو ماهه اندازه گیری گردید. در ادامه، معنی داری تفاوت های مشاهده شده حاصل از آزمایش های مختلف در نمونه های ساخته شده با استفاده از آزمون چند دامنه های دانکن بررسی شد. در نهایت نتایج بدست آمده نشان داد وجود سرباره فولاد اصفهان به عنوان پوزولان به-میزان 45 درصد وزنی سیمان و فیلر WR780 به میزان دو درصد در نمونهL1 منجر به کسب بیشترین مقاومت 42 روزه (560 نیوتن) و کمترین میزان خوردگی (4 گرم) شده است. همچنین این نمونه بیشترین افزایش مقاومت از 28 به 42 روز را در میان سایر نمونه ها داشته که حاکی از تکامل واکنش های سرباره در بازه بعد از 28 روز است. علاوه بر این نتایج آزمایش های L10 و L15 نشان داد، میزان پوزولان جایگزین سیمان فاکتور بسیار مهمی است، به طوری که مقادیر بیش از 50 درصد آن به شدت مقاومت بتن را کاهش و میزان خوردگی را افزایش می دهد.

بحران های جهانی کمبود آب و آلودگی هوا به گازهای گلخانه ای لزوم استفاده از به ترتیب آب های نامتعارف و مصالح دوستدار محیط زیست در صنعت بتن را تشدید کرده است. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی برهمکنش کیفیت آب، زئولیت، عیار سیمان و سن عمل آوری بر مقاومت فشاری بتن صورت گرفت. با عنایت به تعداد زیاد تیمارهای آزمایش (120 تیمار) در این پژوهش و عدم تجزیه و تحلیل های آماری در پژوهش های قبلی، داده های مقاومت فشاری آزمونه های بتنی با استفاده از آزمون های تجزیه واریانس و مقایسه میانگین به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار مورد بررسی آماری قرار گرفت. نتایج آزمون تجزیه واریانس نشان داد که اثر ساده عوامل مورد بررسی و برهمکنش های دوگانه آنها، بجز نوع آب در سن آزمونه و زئولیت در سن آزمونه، و همچنین برهمکنش سه گانه عیار سیمان در نوع آب در زئولیت بر مقاومت فشاری آزمونه-های بتنی معنی دار بود. با عنایت به عدم مشاهده تاثیر منفی معنی دار پساب صنعتی و ترکیب آب شهری و پساب صنعتی بر مقاومت فشاری بتن، استفاده از آنها در ساخت بتن غیرمسلح توصیه می گردد. با این حال، وجود برهمکنش سه گانه معنی دار بین نوع آب با زئولیت و عیار سیمان نشان داد که اثر آب های مورد بررسی بر مقاومت فشاری آزمونه های بتنی در سطوح مختلف زئولیت به عیار سیمان بستگی دارد. بر این اساس، انتخاب بهترین سطح کاربرد زئولیت و نوع آب با توجه به عیار سیمان مورد نظر باید بر اساس آزمون طرح اختلاط در کارگاه به دست آید.