تحقیقات بتن
سال:1393 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

بتن سبک یکی از عمده ترین مصالح مورد استفاده در ساخت سازه های بتنی می باشد. از معایب اصلی بتن سبک، می توان به مقامت فشاری، خمشی و کششی کم آن اشاره کرد. یکی از روش های غلبه بر این مشکل مسلح نمودن بتن به الیاف مناسب می باشد. بتن سبک دانه الیافی می تواند به عنوان یکی از مناسب ترین مصالح در ساخت عناصر سازه ای و غیرسازه ای کاربرد داشته باشد. در این تحقیق مشخصات مکانیکی پانل های پیش ساخته بتن سبک دانه الیافی مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته و مناسب بودن این پانل ها برای کاربرد در ساخت عناصر ساختمانی به صورت پیش ساخته مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهند که این نوع بتن سبک دانه الیافی دارای مقاومت فشاری، خمشی و شکل پذیری کافی بوده و پانل های پیش ساخته تهیه شده از آن نیز دارای مقاومت برشی، خمشی و شکل پذیری کافی می باشند لذا می توانند برای ساخت اجزای ساختمانی به کار روند.

بررسی رفتار غیر خطی سازه ها به منظور ارزیابی آسیب پذیری و تعیین سطح عملکرد سازه های موجود از اهمیت بالایی برخوردار است. به دلیل ابعاد تیرهای عمیق و همچنین محدودیت هزینه و زمان و پیچیدگی اعمال شرایط مرزی در آزمایشگاه بهتر است از نرم افزار و تحلیل غیرخطی استفاده شود. در این مقاله رفتار تیرهای عمیق با بتن سبک و معمولی و با نسبت دهانه برشی به ارتفاع 0.5، 1، 1.5 و 2 و همچنین ارتفاع 30، 45، 60 و 90 سانتی متر با استفاده از نرم افزار Abaqus مطالعه و بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل غیر خطی نشان می دهد که مقاومت برشی نرمالیزه شده در هر دو گروه از تیرها با افزایش ارتفاع کاهش می یابد و این کاهش در تمام نسبت های دهانه برشی به ارتفاع دیده می شود. مقایسه نتایج حاصل از آزمایش با روش های تحلیل خرپایی موجود در آیین نامه ها نشان می دهد که تمام روش ها در تیرهای با ارتفاع کم محافظه کارانه بوده و با افزایش ارتفاع از حاشیه ایمنی کاسته می شود. در روش آیین نامه CSA در نسبت دهانه برشی به ارتفاع 0.5 و دربتن معمولی جواب ها غیر محافظه کارانه می باشد و با افزایش نسبت دهانه برشی به ارتفاع مقاومت برشی پیش بینی شده توسط روش CSA خیلی بیشتر از مقاومت به دست آمده حاصل از تحلیل می باشد.

امروزه از بتن خودتراکم به دلیل دارا بودن خواص تازه و سخت شده مناسب، به صورت انبوه در پروژه های عمرانی استفاده می شود. این خصوصیات به پارامترهای متعددی از قبیل ترکیب و میزان خمیر سیمانی، میزان حجم سنگدانه، دانه بندی سنگدانه و عوامل دیگر وابسته می باشد. در این بین سنگدانه ها می توانند در تامین خواص مورد نیاز بتن خودتراکم تاثیر قابل توجهی داشته باشند. از آنجا که افزایش مقدار مصالح سنگی در بتن سبب کاهش میزان خمیر سیمان مصرفی جهت پرکردن فضای خالی سنگدانه ها می شود، لذا در این مقاله هدف، دستیابی به محدوده دانه بندی مناسب با کمترین فضای خالی با استفاده از روابط کاربردی ضریب یکنواختی و ضریب انحناء در مکانیک خاک می باشد. نتایج نشان می دهد که رابطه مستقیم و معکوسی بین به ترتیب ضریب انحناء و ضریب یکنواختی با میزان فضای خالی در مصالح سنگی وجود دارد.همچنین محدودهدانه بندی به دست آمده برای ساخت بتن خودتراکم شامل دانه بندی هایی است که تمامی ضوابط پذیرش خصوصیات تازه و سخت شده بتن خودتراکم را ارضاء می کند.

در این تحقیق، اثر نانوسلولز باکتریایی در سه سطح (شاهد، پودر و ژل) بعنوان تقویت کننده کامپوزیت های فیبر- سیمان بررسی شده است. همچنین الیاف باگاس با مقادیر 6 و 7 درصد برای ساخت کامپوزیت ها استفاده شد. خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت ها شامل مدول گسیختگی (MOR)، مدول الاستسیته (MOE)، چقرمگی شکست (FT)، مقاومت چسبندگی داخلی (IB) و جذب آب (WA) پس از 2 و 24 ساعت غوطه وری در آب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که کامپوزیت های ساخته شده با ژل سلولز، مقاومت های خمشی، مقاومت چسبندگی داخلی و چقرمگی شکست بالاتری داشتند. ترکیب 7 درصد الیاف باگاس و ژل سلولز در کامپوزیت ها جذب آب را کاهش داد. در این کامپوزیت ها احتمالا به دلیل توزیع یکنواخت الیاف و ژل سلولز داخل ماتریکس سیمان اتصالات داخلی افزایش یافته و فضاهای خالی کمتری برای نفوذ آب باقی مانده است. آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) نمونه ها نشان داد که در کامپوزیت های حاوی ژل سلولز باکتریایی شدت پیک های مربوط به فراورده های هیدراتاسیون عمده از جمله ژل کلسیم سیلیکات هیدراته و هیدروکسید کلسیم بیشتر بود. نتایج به دست آمده از آزمون چرخه ذوب- انجماد نشان داد که کامپوزیت های حاوی ژل سلولز مقاومت چسبندگی داخلی بالاتری بعد از 20 چرخه در مقایسه با دو کامپوزیت دیگر داشتند. در این بررسی، کامپوزیت های فیبر- سیمان ساخته شده از 7 درصد الیاف باگاس و ژل سلولز باکتریایی بعنوان تیمار بهینه انتخاب شدند.

محدود بودن منابع و حفظ محیط زیست، لزوم بازیافت مواد و مصالح را اجتناب ناپذیر کرده است. نخاله های حاصل از ساخت و ساز و تخریب پتانسیل مناسبی برای بازیافت دارند. این مواد معمولا بدون استفاده در زمین رها شده و یا دفن می شوند لذا، بازیافت آن ها ضمن حل مشکلات زیست محیطی باعث حفظ منابع طبیعی محدود نیز می گردد. نخاله های ساختمانی را می توان پس از تفکیک و خرد کردن، سرند کرده و به عنوان سنگدانه در ساخت بتن استفاده کرد. همچنین در صنعت بازیافت، آنچه پس از بازیافت لاستیک های فرسوده بجا می ماند پودر لاستیک و سیم های فلزی است. لذا، استفاده از این سیم های فلزی در بتن علاوه بر رفع مشکل زیست محیطی، باعث بهبود خصوصیات مکانیکی بتن نیزمی گردد. در این تحقیق به بررسی نقش الیاف فلزی بازیافتی در بتن حاوی سنگ دانه های بازیافتی پرداخته شده است. درصد جایگزینی این نوع سنگدانه ها با درشت دانه های طبیعی به میزان 0%، 50% و 100% و میزان الیاف به کار رفته در طرح اختلاط ها 0.5% حجم بتن می باشد. نتایج نشان داد که با افزودن الیاف فلزی بازیافتی به بتن با سنگدانه های بازیافتی،کمبود مقاومت این نوع بتن ها جبران می گردد.

با توجه به مصرف بسیار بالای بتن در کارهای ساختمانی، مهندسان عمران همیشه سعی می کنند با بکار بردن روش ها و موادی نقایص و معایب این ماده پر مصرف را کاهش داده و مزایای آن را افزایش دهند. یکی از این روش ها استفاده از مواد افزودنی جهت نیل به اهداف فوق است. مسلما در استفاده از این مواد، مسائل اقتصادی و کم کردن هزینه ها و در دسترس بودن آن ها نیز مورد توجه مهندسین می باشد. اغلب مواد افزودنی که در ساخت بتن مورد استفاده قرار می گیرند، مواد شیمیایی بوده و ضمن بهبود بعضی خصوصیات بتن باعث اثر سو در بعضی ویژه گی های دیگر بتن می شود.در این تحقیق یک نوع ماده افزودنی گیاهی در بتن مورد استفاده قرار می گیرد، این ماده افزودنی پودر حاصل از برگ های گیاه ماهور یا خرگوشک (در زبان محلی سیرگویروغی یا دوشان قولاغی) نام دارد، که در کوهستان ها بصورت وحشی به وفور رشد می کند. نتایج آزمایشات انجام شده روی نمونه های آزمایشگاهی در این تحقیق نشان می دهند با افزودن مقدار پودر گیاه خشک شده ماهور در حین اختلاط بتن به آن، مقاومت فشاری نمونه ها حدود 12 درصد و مقاومت کششی نمونه ها به مقدار حدود 20 الی 25 درصد افزایش می یابد. با توجه به افزایش قابل توجه در مقاومت کششی بتن به علت افزودن پودر ماهور، مقدار ترک های سطح بتن نیز کاهش می یابند. ضمنا مقدار سیمان مصرفی برای رسیدن به مقاومت مشخص نیز کاهش می یابد.

امروزه بسیاری از ساختمان های بتن آرمه در ایران و جهان، عمری بیش از چند دهه دارند و به دلایل زیادی آسیب دیده اند. باتوجه به آنکه جایگزین کردن این ساختمان ها هزینه های فراوانی به دنبال داشته و توجیه اقتصادی و زیست محیطی ندارد و به علت نیاز روز افزون مهندسین و متخصصین صنعت ساختمان به تقویت، ترمیم و به سازی سازه های بتنی روشهای مختلف و متعددی برای این موضوع مطرح گشته است. یکی از روش های مقاوم سازی می تواند رویکرد استفاده ازبتن های ویژه با توانمندی و عملکرد بالا باشد که از انواع این بتن ها می توان به HPFRCC اشاره کرد. اخیرا مطالعات ازمایشگاهی در مورد مقاوم سازی با HPFRCC روی تیرها، ستون ها، دال ها و سایر المان های سازه ای صورت گرفته و قدرت این بتن در مقاوم سازی تایید شده است. ترکیب کامپوزیت مسلح شده با الیاف با عملکرد بالا (HPFRCC) ماده ای است با ترکیبی از خمیره سیمان و الیاف تقویتی کوتاه که تحت تنش کششی ترک های متعددی در آن ایجاد می شود و به علت مقاومت پیوستگی بالا از آن به عنوان ماده تعمیر استفاده شده است. با این حال عملکرد مکانیکی عضو RC تعمیر شده با HPFRCC هنوز به میزان کافی مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مقاله از لایه های HPFRCC در ضخامت ها ی مختلف با بهره گیری از تکنیک وصله برای تقویت خمشی دال های ضعیف بتنی استفاده گردیده و با استفاده از روش المان محدود به بررسی عددی اثر مقاومتی لایه های HPFRCC بر این دال ها پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن است که تقویت خمشی دال ها با HPFRCC سبب بهبود عملکرد مکانیکی و همچنین بهبود شکل پذیری دال ها می شود.

در این مطالعه به منظور انتخاب مناسب ترین بتن برای ساخت ساختمان های بلند مرتبه، روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) که مبتنی بر دانش کارشناسی بوده، مورد استفاده قرار گرفته است.معیار های مورد بررسی در این پژوهش شامل طراحی سازه ای، هزینه، کیفیت، زمان و سهولت اجرا می باشد. به منظور بررسی دقیق تر و به دست آوردن نتایج مستندتر، شش نوع بتن (با و بدون نیاز به ویبره) برای سازه 21 طبقه که در شهرستان بابلسر با بتن معمولی در حال اجرا می باشد مورد بررسی قرار گرفته است. سازه با نرم افزار ETABS مدل سازی و بررسی گردید. این سازه ها، براساس معیار های ذکر شده، با روش تحلیل سلسله مراتبی و استفاده از نرم افزار Expert Choice مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که استفاده از بتن سبک و سبک خودتراکم موجب کاهش وزن سازه به میزان 12.5 درصد نسبت به بتن معمولی و خودتراکم و 4.9 درصد نسبت به بتن مقاومت بالا و مقاومت بالای خودتراکم خواهد شد. بتن مقاومت بالا و بتن مقاومت بالای خود متراکم، مصرف میلگرد را به میزان 18.9 درصد نسبت به بتن معمولی و بتن خودتراکم و همچنین 7.8 درصد نسبت به بتن سبک و بتن سبک خودتراکم کاهش خواهد دهد. با توجه به تمامی معیار های مورد بررسی در این پژوهش بتن خودتراکم مقاومت بالا در درجه اول اهمیت برای ساخت سازه های بلند مرتبه قرار گرفته است و همچنین با توجه به هر معیار، بتن ها اولویت بندی شده و نتایج گزارش شده است.

بتن EPS یکی از انواع بتن سبک می باشد که در آن ذرات پلی استایرن منبسط شده (EPS) بسته به چگالی بتن، جایگزین بخشی یا تمامی سنگدانه ها می شوند. این نوع بتن ماده ای با جذب انرژی خوب می باشد و در ساختمان می توان از آن جهت شیب بندی طبقات و از بلوک ساخته شده با آن جهت ساخت دیوار غیر بار بر (پارتیشن) استفاده نمود. به دلیل اینکه ذرات EPS بسیار ریز می باشند و در ضمن آب گریز هستند، لذا در بتن EPS، ذرات EPS تمایل به جدا شدگی دارند و بتن ساخته شده از همگنی و روانی مناسب برخوردار نمی باشد و دارای مقاومت فشاری کم می باشد. در تحقیق حاضر با ساخت 16 طرح اختلاط مختلف، تاثیر استفاده از دوده سیلیس و ماده هوازا در بتن EPS، بر مقاومت فشاری و ظاهر آن از نظر همگنی مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت آب به مواد سیمانی (W/CM) کلیه طرح های اختلاط بر روی 0.4 و چگالی کلیه طرح های اختلاط بر روی 770KG/M3 تنظیم شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که استفاده همزمان از دوده سیلیس و ماده هوازا در بتن EPS می تواند ضمن بهبود وضعیت ظاهری بتن، باعث افزایش مقاومت فشاری بتن شود. در این تحقیق علاوه بر آزمایشات فوق، قیمت تمام شده برای ساخت یک متر مکعب بتن از هر یک از طرح های اختلاط محاسبه شده است نتایج بررسی اقتصادی نشان می دهد که اگر چه با استفاده از دوده سیلیس و ماده هوازا در بتن EPS، قیمت تمام شده حداکثر 20% افزایش می یابد اما می توان با این روش مقاومت فشاری را حتی تا %262 افزایش داد.