تحقیقات بتن
سال:1394 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

محیط های دریایی واقع در نواحی گرمسیر از جمله حاشیه خلیج فارس، به عنوان مخرب ترین محیط برای سازه های بتن مسلح شناخته شده اند. به طوری که سالانه بخش عظیمی از هزینه های نگهداری، تعمیر یا جایگزینی سازه های بتن آرمه به خسارات ناشی از خوردگی اختصاص می یابد. کیفیت بتن یکی از عوامل مهم و تعیین کننده خوردگی در این منطقه است. امروزه استفاده از پوزولان ها به عنوان یکی از راهکارهای بهبود کیفیت بتن مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به این که شرایط رویارویی پاشش یکی از بحرانی ترین شرایط برای نفوذ یون کلر و خوردگی محسوب می شود، در این تحقیق، با قرار دادن آزمونه ها با نسبت آب به سیمان های مختلف و درصدهای مختلف پوزولان متاکائولن در منطقه پاشش و اندازه گیری سرعت خوردگی و پتانسیل نیم پیل توسط دستگاه گالواپالس به بررسی تاثیر این عوامل روی خوردگی میلگردها در طول 32 ماه پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که در آزمونه با نسبت آب به سیمان کم تر، احتمال خوردگی کمتر خواهد بود. افزایش نسبت آب به سیمان از 0.35 تا 0.45 زمان شروع خوردگی را تا دو برابر کاهش می دهد. همچنین استفاده از متاکائولن سرعت خوردگی را تا دو برابر در مقایسه با آزمونه های بدون آن کاهش می دهد.

بتن پودری واکنش پذیر از دستاورد های جدید تکنولوژی بتن می باشد. توسعه و به کارگیری این نوع بتن بستگی به شناخت بیشتر خصوصیات و مشخصات آن دارد. مقاومت برشی یکی از مشخصه های مهم برای طراحی اجزای بتنی می باشد. یکی از روش های موثر و مفید برای بدست آوردن مقاومت برشی بتن تخمین این مقاومت با استفاده از مقاومت فشاری می باشد. در این پژوهش مخلوط های بتن پودری واکنش پذیر و بتن معمولی با طرح اختلاط های متفاوت با مصالح موجود در کشور تهیه و مشخصات مکانیکی آنها مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است. برای سنجش مقاومت برشی از دو روش JSCE G553 و روش ابداعی افشین- علیلو استفاده شده است. نتایج به دست آمده حاکی از اختلاف خصوصیات برشی بتن پودری واکنش پذیر و بتن معمولی می باشد. همچنین مقاومت برشی بدست آمده از دو روش فوق نزدیک به یکدیگر هستند. با استفاده از نتایج بدست آمده از آزمایش ها، رابطه ای تجربی برای تخمین مقاومت برشی بتن پودری واکنش پذیر با استفاده از مقاومت فشاری آن پیشنهاد گردیده است.

باتوجه به اهمیت پل ها به عنوان شریان های حیاتی و لزوم خدمت رسانی آن ها بعد از وقوع زلزله، طراحی مناسب این دست سازه ها امری مهم می باشد. در همین راستا یک گام مهم برای پیش بینی عملکرد این نوع سیستم های سازه ای تحت شرایط مختلف بارگذاری، تعیین محل پاسخ غیر ارتجاعی می باشد. در پایه پل ها، این تغییر شکل های غیر ارتجاعی عمدتا در طولی محدود به نام مفصل پلاستیک رخ می دهند. یک مدل مناسب برای رفتار مفصلی در پایه پل های بتن آرمه کمک شایانی به جزییات بندی و تخمین تغییر شکل های نسبی برای طراحی بر اساس عملکرد، خواهد کرد. در این مقاله با استفاده از نتایج آزمایشاتی که بر روی پایه پل های بتن آرمه صورت گرفته است و همچنین با بهره گیری ازالگوریتم شبکه های عصبی مصنوعی به پیش بینی طول مفصل پلاستیک در پایه پل های بتن آرمه پرداخته شده است. نتایج نشان دهنده صحت بالای الگوریتم شبکه های عصبی مصنوعی در پیش بینی این پارامتر نسبت به سایر روابط ارایه شده با توجه به درصد خطا محاسبه شده، می باشد.

در این مطالعه به بررسی آثار ناشی از افزودن الیاف فولادی با دو درصد وزنی بر پارامترهای جریان پذیری و خواص سخت شده ی بتن خودتراکم سبک حاوی سبکدانه های اسکوریا پرداخته شده است. بدین منظور الیاف فولادی با طول 50 میلی متر به میزان 20 و 40 کیلوگرم در مترمکعب به طرح اختلاط شاهد اضافه شده و سپس آزمایش های بتن تازه شامل جریان اسلامپ، قیفV شکل و جعبهL شکل و آزمایش های بتن سخت شده شامل اندازه گیری چگالی، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، اندازه گیری سرعت عبور امواج اولتراسونیک، مقاومت خمشی، طاقت خمشی و جذب آبانجام گرفت. نمونه ها در شرایط مرطوب عمل آوری شده و نتایج آزمایش های بتن سخت شده در سنین 7، 14، 28، 42 و 90 روزه ارائه شده اند. نتایج نشان می دهند که نسبت به طرح شاهد، با افزایش حجم الیاف، جریان اسلامپ و درصد H2/H1 کاهش یافته و مقادیر T50 ، زمان خروج کامل بتن از قیف Vشکل، افزایش می یابد. همچنین با افزودن مقادیر الیاف، افزایش در مقاومت کششی و خمشی را شاهد بوده ایم اما افزایش محسوسی در مقاومت فشاری نمونه های الیافی مشاهده نشد.

رفتار بتن سبک در درجه حرارت های بالا از نظر تامین ایمنی سازه تحت بارهای مشخص ویا بارهای بهره برداری خاص از درجه اهمیت بالایی برخوردار است. این مطالعه به بررسی اثرات حرارت بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن سبک حاوی لیکا از قبیل مقاومت فشاری، جذب حجمی آب، افت وزن و خرده و پوسته شدن سطح بتن می پردازد. بدین منظور با بهره گیری از روش طراحی آزمایشات تاگوچی برای دستیابی به طرح اختلاط بهینه از نظر مقاومت فشاری، نمونه های ساخته شده با درصدهای مختلفی از نانوسیلیس بعد از سن 28 روز در معرض حرارت 200، 400 و 600 درجه سانتیگراد قرار گرفتند و با بتن عمل آوری شده در دمای محیط مقایسه شدند. نتایج حاکی از افت شاخصه های فیزیکی بتن سبک همچون نفوذپذیری تا درجه حرارت 600 درجه سانتیگراد و بعضا بهبود در برخی از شاخصه های مکانیکی بتن سبک مانند مقاومت فشاری در دماهای اولیه بعد از قرارگیری در معرض حرارت است.

پل های قوسی بنایی به تعداد زیادی در شبکه راه آهن کشور وجود دارند. این پل ها جهت بارهای سرویس طراحی شده اند، اما در طول سالیان گذشته این بارها به شدت افزایش یافته اند. برای ارزیابی ظرفیت این پل ها با توجه به رفتار پیچیده آنها، نیاز به آزمایش های بارگذاری و میدانی است. از آنجایی که به علت تعدد این پل ها امکان انجام آزمایش های میدانی وجود ندارد، بنابراین برای ارزیابی این پل ها نیاز به مدل سازی دقیق آنها می باشد. برای اینکه بتوان رفتار این پل ها را بهم مربوط کرد پاراماترهای زیادی وجود دارند که مهمترین آنها عبارتند از: اثر تعداد دهانه، اثر طول دهانه، اثر هندسه قوس و اثر سختی مصالح. آزمایش بارگذاری بر روی پل کیلومتر 24 راه آهن قدیم تهران – قم که یک پل قوسی بتنی غیرمسلح با پنج دهانه شش متری است، مشخصات مهمی از جمله صلبیت بسیار بالای پل، سختی اولیه و الگوی ترک خردگی در پل را به نمایش گذاشته است. باتوجه به اینکه تعداد دهانه در این سازه ها بر ظرفیت باربری پل اثر مستقیمی دارد، در این مقاله سعی شده است با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ANSYS، اثر تعداد دهانه بر مقاومت تسلیم این پل ها بررسی گردد. نتایج نشان می دهد که رفتار پل های قوسی بتنی غیرمسلح با یک دهانه کاملا متفاوت با پل های قوسی بتنی غیرمسلح با تعداد دهانه های بیشتر از یک است. همچنین نتایج نشان می دهد که که در پل های قوسی بتنی که بیش از یک دهانه دارند با افزایش تعداد قوس ها، مقاومت تسلیم کاهش و مقدار جابه جایی در کلید قوس افزایش می یابد. در نهایت روابطی جهت محاسبه مقدار مقاومت تسلیم و جابه جایی در پل های قوسی بتنی غیرمسلح با دهانه های 6 متری به ازای تعداد دهانه های مختلف پیشنهاد گردیده است.

به منظور بررسی تاثیر آب مغناطیسی بر زمان گیرش و کارائی خمیرسیمان و بتن تر، و همچنین مقاومت فشاری سیمان سخت شده و بتن، ابتدا آب مغناطیسی توسط دستگاهی که در این تحقیق طراحی و ساخته شد، تهیه گردید. سپس بتن با طرح اختلاطهای متفاوت و با افزودن میکروسیلیس ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. از جمله نتایج این تحقیق اینکه شدت میدان مغناطیسی بهینه بین0.8 تا 1.0 تسلا بوده واستفاده از آب مغناطیسی زمان گیرش اولیه سیمان را تا 50% و زمان گیرش ثانویه را تا 19% کاهش می دهد. بهترین مقاومت فشاری سیمان سخت شده با چرخش حدود 15 دقیقه ای و بیشترین کارائی خمیر سیمان با چرخش حدود 65 دقیقه ای آب در میدان مغناطیسی حاصل می شود، و آب مغناطیسی موجب افزایش مقاومت فشاری بتن تا بیش از 20% می شود. کاربرد توام میکرو سیلیس و آب مغناطیسی مقاومت 7 روزه را 46% و 28 روزه را 39% افزایش می دهد.

در پژوهش حاضر با انجام یک سری کارهای آزمایشگاهی، تاثیر میزان الیاف فولادی بکار رفته در بتن-هایی با رده مقاومتی مختلف بر مولفه های رفتار بتن از حیث جنبه های مختلف مقاومت آن بررسی می شود. طرح اختلاط نمونه ها برای دست یابی به سه رده مقاومتی 25، 35 و 45 مگاپاسکال تنظیم می شود. پارامترهای مقاومتی که برای شناسایی رفتار بتن انتخاب می شود؛ شامل مقاومت کششی، مقاومت ضربه ای، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی می باشد. نمونه ها همچنین در هر رده مقاومتی با چهار مقدار بدون الیاف، 15، 25 و 35 کیلوگرم الیاف در مترمکعب ساخته می شود. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که استفاده از الیاف فولادی مقاومت ضربه ای، زمان ظهور اولین ترک و مقاومت نهایی بتن را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. همچنین افزودن این نوع الیاف مقاومت کششی و خمشی را به خوبی افزایش داده اما تاثیر چندانی بر مقاومت فشاری بتن ندارد.

تعیین چیدمان بهینه ی فولاد تسلیح دیوار برشی با بازشو، از مسائل پر اهمیت در طراحی این عضو سازه ای می باشد. یکی از روش های طراحی این اعضا روش مدل خرپایی می باشد که با توجه به مدل انتخابی چیدمان فولاد تسلیح صورت می گیرد. در این تحقیق با انتخاب کسر حجمی مناسب در مساله ی بهینه سازی توپولوژی پیوسته، راهکاری برای تعیین مدل خرپایی بهینه معرفی شد. در مساله ی بهینه سازی از تابع هدف کمینه سازی انرژی کرنشی الاستیک برای رسیدن به الگوی حمل بار بهینه و از مدل SIMP اصلاح شده با تابع جریمه ی پیوسته برای جلوگیری از رسیدن به جواب های کمینه ی محلی استفاده شد. در پایان با استفاده از تحلیل اجزاء محدود غیرخطی و تعریف شرایط کیفی و کمی برای مدل خرپایی بهینه، به بررسی مدل های به دست آمده از بهینه سازی توپولوژی برای سه نمونه دیوار برشی با بازشو پرداخته شد و مدل های به دست آمده با مدل های پیشین و مدل های با قید ساخت مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد مدل های بهینه سازی توپولوژی نسبت مقاومت نهایی به وزن فولاد تسلیح بیشتری نسبت به مدل های دیگر دارند و چیدمان بهینه ا ی برای فولاد تسلیح دیوار برشی با بازشو پیشنهاد می کنند.

در این مقاله از مصالح سنگی استان بوشهر و سیمان تیپ 2 دشتستان و الیاف پلی پروپیلنی، فولادی، فیبر شیشه ای و فوق روان کننده در 9 طرح اختلاط برای ساخت بتن استفاده شده است. نمونه های بتنی پس از ساخت در حوضچه آب نگهداری شده و مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها در زمان های 7، 28 و 90 روزه اندازه گیری شده اند. نتایج بیانگر این است که بیشترین مقاومت فشاری و خمشی به ترتیب در 1 و 2 درصد الیاف پلی پروپیلن اتفاق افتاده است. درحالی که الیاف فولادی و فیبر شیشه ای باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی نمونه های بتنی گردیده و بیشترین مقاومت فشاری و خمشی برای نمونه های بتنی مسلح به الیاف فولادی به ترتیب در 3 و 2 درصد الیاف و برای نمونه های مسلح به الیاف فیبر شیشه ای به ترتیب در 3 و 3 درصد مشاهده شده است.