در سال های اخیر با استفاده بیش از حد سیمان باعث تولید بی رویه گازهای گلخانه ای شده که یکی از عواقب آن گرمایش زمین بوده است. این اثرات مخرب باعث شد تا توجه بیشتر به استفاده بهینه از منابع، مواد پوزولانی و ضایعات گردد، در همین راستا استفاده از سرباره کوره آهن گدازی و دوده سیلیسی در صنایع مختلف از جمله روسازی راه به عنوان یک راه حل مطرح بوده است. استفاده از بتن سرباره قلیا فعال(ژئوپلیمری) با جایگزینی دوده سیلیسی بجای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم و جایگزینی بجای سرباره علاوه بر مصرف مصالح ضایعاتی، این امکان را فراهم می کند تا بتوان مقاومت و دوام روکش های بتنی افزایش یابد. با جایگزینی دوده سیلیسی بجای سرباره مقاومت و دوام بتن کاهش می یابد، اما با جایگزین دوده سیلیسی به جای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم مقاومت و دوام افزایش می یابد. با جایگزینی 30% دوده سیلیسی بجای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم، افزایش مقاومت فشاری به مقدار %8/43، افزایش مقاومت خمشی نیز به مقدار %9/58، افزایش دوام در برابر چرخه یخ زدن و آب شدن به میزان %2/78، افزایش دوام در برابر سولفات سدیم به میزان %1/57، افزایش دوام در برابر سولفات منیزیم به میزان %1/54 و کاهش ضخامت دال روسازی به میزان %8/20 نسبت به بتن سیمانی را بدنبال داشته است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در تحقیق حاضر بعد از به دست آوردن طرح اختلاط بهینه و ساخت نمونه های بتن در آزمایشگاه بتن دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، برای بررسی تغییرات مقدار دوده سیلیسی با پودر دیاتومیت، با هدف کاهش قیمت تولید بتن پودری، شش طرح اختلاط حاوی صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد پودر دیاتومیت و طرح آخر مجددا با افزایش 14 درصدی آب به دلیل اصلاح روانی و قطر پخش شدگی میز جریان درنظر گرفته شد. نمونه های ساخته شده در حمام آب با دمای 25 و 50 درجه سلسیوس در سنین 7، 28 و 90 روزه عمل آوری شده و تحت آزمایش فشاری و کششی و درصد جذب آب 28 روزه و جذب آب حین عمل آوری و میز جریان قرار گرفتند. نتایج نشانگر این نکته است که بیشترین مقاومت فشاری برای بتنی با 25% پودر دیاتومیت حاصل می شود که مقاومت فشاری آن 87. 2مگاپاسکال در مدت 90 روز می باشد. نتایج آزمایشات به وضوح نشان داد که پودر دیاتومیت می تواند به عنوان جایگزین دوده سیلیسی در ساخت بتن پودری مورد استفاده قرار گیرد و همچنین نتایج حاکی از آن بود که دمای محیطی عمل آوری تأثیرات قابل توجهی بر مقاومت اولیه بتن پودری واکنش زا دارد، به طوریکه با افزایش دما مقاومت فشاری و کششی و جذب آب نیز بیشتر می شود

پیوستگی بین سنگدانه و خمیر سیمان موسوم به ناحیه انتقال میان سطحی (ITZ) از پارامترهای مهمی است که بر خواص مکانیکی و دوام بتن تاثیر می گذارد. ریزساختار ناحیه انتقال و تخلخل (حفرات) خمیر سیمان و بتن متاثر از نوع و خواص مصالح مصرفی است که بررسی آن از اهداف این تحقیق می باشد. از طرفی استفاده از روش های کارآمد، کم هزینه و قابل اتکا برای ارزیابی عملکرد بتن در برابر نفوذ یون کلراید و رابطه آن با ناحیه انتقال، به عنوان معیار مناسب برای ارزیابی دوام، اهمیت ویژه ای دارد. تاکنون روش های مختلفی با رویکرد شاخص های الکتریکی ارائه شده است. در این پژوهش، تاثیر مواد پوزولانی خاکستربادی (10%، 20% و 30%) و دوده سیلیسی (5% و 10%) به عنوان جایگزین با وزن سیمان به صورت مخلوط های دوجزیی و سه جزیی، بر خواص بتن تازه و سخت شده مورد بررسی قرار گرفته است. از آزمایش های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر مستقیم و مدول الاستیسیته برای ارزیابی خواص مکانیکی استفاده شد. همچنین برای ارزیابی دوام بتن، آزمایش های عمق نفوذ آب، تخلخل، جذب آب موئینه، مقاومت الکتریکی ویژه، نفوذ تسریع شده یون کلراید (RCPT)، انتقال تسریع شده یون کلراید (RCMT) بکار برده شد. جهت بررسی ریخت شناسی مرز مشترک سنگدانه و خمیر سیمان از تصاویر ریزنگار الکترون پویشی (SEM) استفاده شد. نتایج آزمایش بر روی بتن تازه نشان داد که حضور دوده سیلیسی در مخلوط های دوجزیی و سه جزیی موجب کاهش کارایی و هوای محبوس و حضور خاکستر بادی موجب افزایش این دو می شود. افزودن دوده سیلیسی به مخلوط های حاوی خاکستربادی ضمن افزایش مقاومت مکانیکی، موجب کاهش تخلخل و حفرات تا 18% می شود. همچنین حضور مواد پوزولانی علاوه بر افزایش کیفیت پیوند و یکنواختی مرز سنگدانه با خمیر سیمان، به طور چشمگیری بر خواص انتقال بتن تاثیر مثبت می گذارد.

در سال های اخیر خوردگی آرماتورهای فولادی در بتن به عنوان یکی از مهمترین دلایل اصلی خرابی های زودرس در سازه های بتن آرمه شناخته شده است. در محیط های دریایی معمولا انتشار یون کلراید و یون سولفات به داخل بتن و خوردگی ناشی از آن ها عامل اصلی خرابی ها و کاهش عمر مفید سازه های بتن آرمه می باشد. از آنجا که بتن در کشش ضعیف بوده و به علت بارهای بهره برداری ترک می خورد لذا یون های کلر براحتی از طریق این ترک ها وارد بتن می شوند و موجب خوردگی میلگردها خواهند شد. الیاف با به تاخیر انداختن ترک خوردگی یا کاهش عرض ترک و پوزولان دوده سیلیسی با کاهش نفوذ مایعات می توانند به کاهش خوردگی میلگردها در بتن کمک کنند. بر همین اساس در تحقیق حاضر 5 ترکیب بتن ساخته شد. پوزولان دوده سیلیسی با مقدار جایگزینی 10 درصد وزنی سیمان و الیاف بارچیپ با مقادیر 5/2، 5/3 و 5 کیلوگرم بر مترمکعب، به مخلوط های بتن اضافه گردید. جهت بررسی خواص مکانیکی، آزمایشات مقاومت فشاری و خمشی و جهت بررسی دوام بتن آزمایشات مقاومت ویژه الکتریکی و جذب آب نیم ساعته انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که دوده سیلیسی در کاهش جذب آب نیم ساعته و افزایش مقاومت ویژه الکتریکی، فشاری و خمشی بتن موثر بوده و با استفاده توام از دوده سیلیسی و الیاف بارچیپ مقاومت خمشی بتن تا 65 درصد افزایش می یابد. همچنین افت مقاومت ویژه الکتریکی و افزایش مقاومت فشاری و جذب آب نیم ساعته با افزودن الیاف بارچیپ به ترکیب بتن حاوی دوده سیلیسی مشهود است.

این مطالعه به بررسی چقرمگی و انرژی شکست بتن خود تراکم سبک می پردازد. بدین منظور چهار طرح مخلوط با نسبت آب به سیمان های 37/0 تا 52/0 ساخته شد. همچنین برای بررسی تأثیر استفاده از دوده سیلیسی بر خواص شکست بتن خود تراکم سبک، نسبت جایگزینی سیمان با دوده سیلیسی برابر صفر، 5 و 10 درصد در نظر گرفته شد. برای تعیین پارامترهای شکست بتن از روش اثر اندازه استفاده شد. در این روش برای هر طرح مخلوط، آزمایش خمش سه نقطه ای بر روی 12 نمونه تیر شکاف­دار انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که در بتن خود تراکم سبک، با کاهش نسبت آب به سیمان از 52/0 به 37/0، انرژی شکست (Gf) حدود 7/2 برابر شد و چقرمگی شکست (KIC) حدود 88% افزایش یافت. همچنین در این حالت مقاومت های فشاری، کششی و مدول الاستیسیته (Modulus of Elasticity) بتن به ­ترتیب حدود 68%، 57% و 28% بهبود یافتند. از سوی دیگر، افزودن دوده سیلیسی به بتن خودتراکم سبک سبب کاهش کارایی آن شد؛ برای حفظ این کارایی، نیاز به استفاده از فوق روان­ کننده افزایش یافت. زمانی که نسبت جایگزینی وزن سیمان با دوده سیلیسی از صفر به 5 و 10 درصد افزایش داده شد، انرژی شکست به ­ترتیب 4/19% و 2/24% و چقرمگی آن 14% و 3/18% بهبود یافت. در این حالت، بهبود کیفیت مشابهی برای کلیه خواص مکانیکی بتن خود تراکم سبک رخ داد. از طرفی با افزایش نسبت جایگزینی دوده سیلیسی در ساخت بتن، مشاهده شد که پیوند میان سنگ دانه ها و خمیر بتن بهبود یافته و در تیرها سطح شکسته شده بتن بسیار نرم تر و صاف تر گردید.

از الزامات اصلی بتن های پلاستیک مورد استفاده در ساخت دیوار آب بند سدها، مدول ارتجاعی پایین برای سازگاری در عملکرد با پی، مقاومت کافی برای تحمل بارهای وارده و نفوذ پذیری کم به منظور حفظ آب بندی سد است. از این رو بررسی روش های کاهش نفوذ پذیری بتن های پلاستیک بدون افزایش قابل توجه در مدول ارتجاعی آنها از نیازهای اصلی تحقیقات در این حوزه است.با توجه به اینکه کاربرد دوده سیلیسی در بتن های معمولی و توانمند تاثیر بسیار مهمی در کاهش نفوذ پذیری این نوع بتن ها از طریق گسسته سازی سیستم منافذ دارد، در این تحقیق امکان کاهش نفوذ پذیری بتن های پلاستیک از طریق کاربرد دوده سیلیسی مطالعه شده است. نتایج نشانگر تاثیر بسیار زیاد دوده سیلیسی در کاهش نفوذ پذیری بتن های پلاستیک است و در نسبت  مساوی آب به مواد سیمانی، امکان کاهش ضریب نفوذ پذیری تا 80 برابر وجود دارد. در عین حال کاربرد دوده سیلیسی منجر به افزایش مقاومت و مدول ارتجاعی بتن های پلاستیک شده است. لیکن اثر کاهش نفوذ پذیری به مراتب بیشتر است. به طوری که می توان با استفاده از دوده سیلیسی و به کار گیری نسبت آب به سیمان بالاتر به ازای مقاومت و مدول ارتجاعی مشابه به ضریب نفوذ پذیری تا ده برابر کمتر نسبت به بتن بدون دوده سیلیسی دست یافت.

در این تحقیق تاثیر کاربرد دوده سیلیسی و لاتکس پلیمری (SBR) روی خواص و عملکرد بتنهای تعمیر پایه سیمانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. خواص فیزیکی و مکانیکی شامل مقاومت فشاری و کششی، مدول الاستیسیته، جمع شدگی و ضریب انبساط گرمایی بتنهای اساس و تعمیر اندازه گیری شد و میزان سازگاری مقادیر اندازه گیری شده در بتنهای تعمیر با مقادیر نظیر در بتن اساس مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین، کیفیت اتصال بتن تعمیر با بتن اساس طی سه آزمایش تعیین مقاومتهای کششی نمونه سیلندری مرکب، برشی مایل و کشش مستقیم اندازه گیری شد. پتانسیل ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی بتن تعمیر روی بتن اساس از طریق اندازه گیری عرض ترک در ناحیه اتصال انجام گرفت. دوام بتنهای تعمیر توسط اندازه گیری خواص جذب آب و همچنین شدت خوردگی میلگرد فولادی احاطه شده توسط مواد تعمیری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشانگر این است که کاربرد دوده سیلیسی در بتنهای تعمیر پایه سیمانی سبب بهبود خواص مقاومتی، افزایش مدول الاستیسیته و بهبود قابل توجه در خواص دوام شده است. کاربرد دوده سیلیسی باعث افزایش جزیی در جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن تعمیری شد، لیکن بهبود در مقاومت کششی و همچنین مقاومت اتصال به بتن اساس باعث کاهش پتانسیل ترک خوردگی در مقایسه با بتن تعمیری بدون دوده سیلیسی شده است. اصلاح بتن تعمیر پایه سیمانی از طریق افزودن لاتکس SBR به میزان 10 درصد وزن سیمان باعث کاهش مدول الاستیسیته، کاهش بسیار قابل توجه جمع شدگی و به تبع آن کاهش پتانسیل ترک خوردگی حتی در مقایسه با بتن تعمیری حاوی دوده سیلیسی شده است. همچنین کاربرد لاتکس باعث بهبود خواص دوام بتن تعمیری به میزان بیش از آنچه برای دوده سیلیسی قابل مشاهده است شده است.

این مطالعه به منظور بهبود احتمالی عملکرد ملات قلیا فعال سرباره ای در مواجهه با محلول سدیم سولفات ترتیب داده شد. در این راستا دوده سیلیسی به عنوان جایگزین سرباره با سطوح جایگزینی 0، 5 و 10% به کار گرفته شد و نمونه ها در دماهای 2±, 23، 40، 60 و °, C80 عمل آوری شدند. به منظور پی بردن به رفتار نمونه ها از آزمایش-های نغییر طول وتغییر جرم و جهت شناسایی ریزساختار و محصولات تشکیل شده در خمیر سخت شده آنها، از آزمایش های تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. نتایج حاصل حاکی از تاثیر مثبت عمل آوری حرارتی و جایگزینی دوده سیلیسی بر دوام ملات قلیا فعال سرباره ای بود. در این میان به کارگیری هم زمان جایگزینی دوده سیلیسی به میزان 5% و عمل آوری حرارتی با دمای °, C80 بهترین تاثیر را بر عملکرد ملات قلیا فعال سرباره ای به لحاظ مقاومت سولفاتی در برداشت. ملات قلیا فعال سرباره ای نسبت به ملات با پایه سیمان پرتلند از نظر مقاومت در برابر حمله سولفاتی از برتری چشمگیری برخوردار بود. نتایج آزمایش های تغییر طول و جرم برای مقایسه ی نمونه های ملات قلیا فعال سرباره ای کافی نبود؛ به نحوی که با افزودن نتایج آزمایش های تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس این امر میسر گردید.

در این تحقیق خصوصیات فیزیکی و رفتار مکانیکی بتن های حاوی افزودنی هایی نظیر الیاف فولادی، الیاف پلی پروپیلن و دوده سیلیسی بعد از تجربه حرارت بالا مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته اند. بدین منظور، از 6 طرح اختلاط مختلف و 6 تراز مختلف حرارتی استفاده شده است. نحوه حرارتی دهی نمونه ها نیز در کوره الکتریکی براساس منحنی با نرخ افزایش oC/min 10 حرارت دهی شده اند تا به دمای هدف رسیده و پس از آن بصورت طبیعی فاز خنک شدگی نمونه ها به انجام رسیده است. در ادامه و پس از بازگشت دمای نمونه ها به دمای اتاق، آزمایش مقاومت فشاری و کششی برروی تمامی نمونه ها انجام شده است و رفتار این نمونه ها بعد از تجربه تراز های مختلف حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده افت شدید مقاومت فشاری و کششی در دمای بالای 700 درجه و قلوه کن شده آن ها بوده و در دمای 900 درجه می توان عنوان کرد که تمامی نمونه ها مقاومت خود را از دست می دهند. همچنین با مقایسه عملکرد افزودنی های مختلف، بتن حاوی الیاف فولادی عملکرد موثرتری در دماهای بالا از خود نشان داده است و روند کاهش مقاومت در آن نسبت به سایر افزودنی ها بهتر بوده است. در انتها نیز با توجه به گستردگی تعداد آزمایشات بر اساس نتایج حاصله روابط متفاوتی جهت تعیین خواص مکانیکی طرح اختلاط های مختلف در تراز های متفاوت حرارتی ارایه شده است که از دقت مناسبی برخوردار هستند.