دانلود تحقیق بتن

روش جدیدی درطرح اختلاط بتن روان بااستحکام متوسط ومحتوای کم سیمان
چکیده :
تقاضای بازار برای بتن با استحکام متوسط ( Mpa 35-28) وکارائی بالا بخاطر امتیاز های کیفی آن و حرفه ای که از نظر هزینه های تولید در بر دارد .

به تازگی روبه افزایش نهاده است مقاله حاضر شیوه تعیین اختلاط جدیدی را در تهیه این نوع بتن روان سیال اختصاراً که دارای استحکام متوسط بوده و سیمان محتوای آن نیز پایین باشد پیشنهاد می نماید روش پیشنهاد شده در ابتدا مولفه میزان فشردگی را ( یا فاکتور تراکم را ) که نشان دهنده میزان منافذ موجود در بتن می باشد تعیین می کند سپس با چسب یا خمیر سفت کننده بتن ( چسب یاخمیر هم بند ) که حاوی گرد فضولات پنبه GGBS, FA می باشد منافذ یا فضاهای خالی بین ذرات بتن را طوری پر می کند که بتن تهیه شده کارایی و مقاومت دلخواه را پیدا می کند .

آزمایشاتی در مورد روانی بتن، جریان روانی و قدرت تراکم پذیری به اجرا در آمده اند .

ونتایج حاصل از این آزمایشها حاکی است که با اتخاذ این شیوه می توان با موفقیت به بتنی روان (FC) و با مقاومت متوسط دست یافت .

اختلاط های بتنی که به یاری شیوه مطرح در این مقاله طراحی می شود نیاز به میزان کمی سفت کننده دارند بهمین دلیل بسیار اقتصادی هستند .

1- پیش در آمد
امروزه بتن ماده ساختمانی غالب و با تولید سالیانه بیش از 5/4 میلیارد تن متریک است {1} لیکن بتن عادی که میزان آب موجود در آن زیاد و کارایی آن پایین است و هم در کار با مشکل روبروست و هم دوام کمتر دارد کار کردن با آن در محل مورد نیاز به صرف انرژی و کار زیادی نیاز دارد .

در مواردی ، سوراخ سوراخ شدن ، کشته شدن سیمان ویا از هم جدا شدن قسمت های مختلف بتن ممکن است رخ دهد .

برای حل این گونه مشکلات به تازگی بتن های با کارایی زیاد ودوام زیاد ، نظیر بتونی با توان اجرایی بالا high- performance ( اختصارا )HPC وبتن خود متراکم شونده با استفاده از ماده ( SP) Superplasties تولید شده اند ، اما فعلا این گونه بتن ها گران تمام شده ونیاز به اعمال کنترل کیفی شدید و فشرده دارند .

{6،2} مشکل دیگری که در تولید اختلاطهای بتن جدید نهفته است مشکل آلایندگی آنهاست .

در خلال مراحله تولید سیمان( پودر سیمان ) گازهای زیان آوری مانندN02 , S02 CO2 و گرد غبارهای ناشی از آسیاب کردن در فضا تخلیه می شوند .

انرژی موجود در سیمان و سنگ دانه های بتن حدود 1300 و 8 کیلوات ساعت در بتن است .

{1} از این رو کاهش دادن میزان سیمان در بتن به شکل استفاده از نسبت های مناسبتر مخلوط سیمان و سنگ ریزه و نیز کاربرد فراورده های جانبی مختلفی نظیر گرد وفضولات پنبه (FA) و در سرد گرانوسونه ته کوره تهیه ( سنگ ریزه های بین ریل های راه آهن ) با علامت اختصاری GGBS واجد اهمیت است .

ودر کل به نحوه موثری موجب توسعه پایدار در این امر خواهد شد { 7،8} .

بهمین دلیل تولید بتنی روان با استحکام متوسط (FC) ویا تولید بتن با کارائی بالا که حاوی سیمان کمتر مواد جایگزین سیمان GGBS, FA بالاتری باشد روش اقتصادی در تولید بتن محکم وبا دوام بشمار می رود .

اسلوب هایی نیز برای تعیین آمیخته های سیمان وسنگ ریزه نظیر آنچه توسط کمیته ACI {9} برای تهیه بتن با استحکام متوسط عنوان شده اند وجود دارد اما اینگونه روش ها برای تعیین نسبت مواد تشکیل دهنده در بتن های با کارایی زیاد مناسب نمی باشند .

الگوهای بسیاری برای اختلاط مواد جهت تهیه بتن که مبتنی بر مفروضات مختلفی هستند جهت تهیه بتن های کارایی زیاد نظیر بتنHPC توسط Metha و AiTcin{ 2} آزمایشگاه مرکزی پل ها وجاده ها lcpc {11} این آزمایشگاه فرانسوی است واسم آن دقیقا از روی اسم فرانسوی ترجمه شده در فارسی به پل ها وجاده ها راه وساختمان یاعمران گفته می شود ) .

موسسه تحقیقات سیمان وبتن سوئد CBI {12} وبا هارات کومار وهمکاران وی {13} پیشنهاد شده اند تاکنون چنین به اثبات رسیده که اینگونه روش ها تا آنجا که به کاربرد منحصر بفردی که برای آن طراحی شده اند مربوط می شود موفقیت آمیز بوده اند اما هنگامی که این شیوه ها برای تولید بتن با استحکام متوسط (FC) بکار گرفته شوند اغلب منجر به استفاده از مقادیر زیادی چسب ( خمیر = سیریش ) 1 برای تهیه این قبیل بتن ها می گردند .

بهمین خاطر است که اینگونه بتن ها نه دیگر اقتصادی ونه دیگر با دوام هستند .

مقاله پیش روی شما روش تعیین اختلاط تهیه بتنی ، با قدرت استحکام متوسط
( FC) وسیمان کم را پیشنهاد می کند پس از ارائه ملاحظات کلی روش های عملی محاسبه نسبت های این اختلاط در پیش گذاشته خواهند شد ، محاسبات یک نمونه از این بتن ونیز آزمون های مربوط به تایید صحت و اعتبار اینگونه محاسبات در دنبال خواهد آمد سرانجام تاثیر مؤلفه های مختلف برکارائی ومقاومت بتنی به بحث گذاشته خواهند شد .

2- ملاحظات کلی
بتن را می توان ماده ای با دو جنبه در نظر آورد سنگ ریزه ها ( شن وماسه ) وچسب ( سیریش = خمیر ) هدف از طرح بهینه اختلاط در بتن ، یافتن نسبت بهنیه هر یک از مواد اولیه تشکیل دهنده بتن است به نحوی که نیازهای مصرف کننده (مشتری) را با نظر داشتن کارائی ، استحکام دوام به هزینه های تولید ، اکولوژی (بوم‌شناسی ) بر آورده سازد .

در خصوص بتن FC اغلب اوقات تایین نقطه نظرات مصرف کننده در زمینه کارایی بتن بسیار مشکلتر است تا استحکام آن از همین روست که روش پیشنهادی برای تهیه این نوع بتن ، بدواً با تعیین میزان شن وماسه در آن آغاز می شود زیرا این از مهمترین پارامتردر کارایی بتن است ، کارائی بتن را می توان با مؤلفه مقاومت به فشار ( به هم فشردگی ) مشخص کرده که در این بررسی با نسبت توده سنگ ریزه ها در وضعیت محکم فشرده شده به وضعیت آزاد ( شل = رها ) تعریف شده است .

بعنوان مواد جانبی GGBS, FA در بسیاری کشورها به وفور یافت می شود وثابت شده است که این دو کارائی ودوام بتن را از حیث اقتصادی واکولوژیک بشکل قابل توجهی بهبود می بخشد از همین جهت است که در متدهای پیشنهادی میزان زیادی از مواد GGBS, FA بمصرف می رسند .

چون واکنش Pozzolanic این مواد بسیار کندتر است تا جذب آب بوسیله سیمان { 1،8} نقش در آنها در استحکام فشردگی بتن در مقام مقایسه با سیمان در درجه دوم اهمیت است بخصوص استحکام فشردگی بتن پس از 28 روز که زمان تعیین میزان بهم فشردگی بتن با مقاومت عادی تعیین شده است بنابراین در روش پیشنهادی پودر سیمان بعنوان تامین کننده درجه اول استحکام فشردگی بتن مدنظر است حال آنکه GGBS, FA تامین کننده کارایی بتن محسوب می گردد آنقدر می باید به مواد GGBS, FA آب اضافه نمود تا رقّت آنها به حد رقّت چسب ( خمیر ) سیمان برسد .

3- اقدامهای عملی روش پیشنهادی تفکر اصلی در روش پیشنهادی در این امر نهفته است که مقادیر بهینه چسب هم بند را با فضاهای خالی موجود درقالب سنگ ریزه ها وشن وماسه که بطور آزاد روی هم کپه شده انده به نحوی پر کنیم تا اطمینان حاصل شود که مشخصات مورد انتظار از بتن از نظر کارایی واستحکام ( قدرت ) حاصل شده است قدرت بهم فشردگی بتن پس از گذشت 28 روز به نسبت مقدار آب و سیمان ونیز میزان پودر سیمان موجود در بتن تأمین می گردد در حالی که روانی بتن تازه با نسبت حجمی سنگریزه ها به چسب ( خمیر وهم بند ) ونیز دز SP به دست می آید .

استفاده از GGBS, FA براساس دوام بتن ، ملاحظات اقتصادی ونیز نیازهای اکولوژیک بنا شده است .

این مواد برای بهبود بخشیدن به روانی بتون و ممانعت یاکاستی از قدرت جدایی پذیری بتن ( تکه تکه شدن = پوسته پوسته شدن ) به کار می روند نه به خاطر استحکام بخشیدن به فشردگی بتن ، به مواد GGBS, FA تا آن حدآب باید اضافه نمود که روانی ، آنها به اندازه روانی هم بند گردد .

در روش پیشنهادی تمامی آنچه لازم است انجام شود این است که : مواد اولیه مناسب انتخاب گردد .

، محاسبات لازم صورت گیرد ، تولید های آزمایشی به اجرا در آید وبرخی تعدیل ها ( اصلاحات ) صورت گیرد آنگاه با این ترتیب بتنFC با استحکام متوسط قابل دست یابی خواهد بود .

شمای گردش کار طرح اختلاط پیشنهادی در شکل 1 ارائه شده و اقدامهای عملی تفصیلی در مراحل آتی خلاصه گردیده اند .

شکل 1 شمای گردش کار شیوه طراحی اختلاط پیشنهاد شده .

مرحله 1: محاسبه سنگ ریزه های دانه درشت و دانه ریز موجود در بتن ( ماسه وشن) نیاز به میزان بالاتری از PF ایجاب می کند که مقدار بیشتری شن و ماسه ( سنگ دانه های درشت و دانه ریز ) در تهیه بتن به کا ررود .

به این ترتیب با به کار بردن میزان بیشتری سنگ دانه میزان هم بند مورد نیاز در تهیهFC کاهش خواهد یافت .

در نتیجه کاهش میزان خمیر ( هم بند ) از روانی بتن کاسته خواهد شد .

از سوی دیگر میزان پایینترPF ( مولفه درهم تنیدگی یا به هم فشردگی ) به معنای افزایش روانی بتن با مقدار ثابت هم بند خواهدبود .

بنابراین ، انتخاب اندازه بهینه PFبه منظور تامین و بر آورده شدن نیازهای مورد نظر در طرح اختلاط و اجد اهمیت است .

میزان شن و ماسه ( دانه های درشت وریز موجود در بتن ) بطریق زیر محاسبه می شود .

در این فرمول AF مقدار ماسه ( سنگ ریزه دانه ریز )AC مقدار شن ( سنگ ریزه دانه درشت ) ، ACO وزن واحد شن کپه شده بطور آزاد اشباع شده با سطح خشک AFO (SSD) وزن واحد ماسه اشباع شده با سطح خشک (SSD) کپه شده به طور شل ( آزاد ) PF مولفه فشردگی ( تراکم ) نسبی نسبت توده سنگ ریزه ها در مخلوط به نظیر خود درجات آزاد شل بر مبنای استاندارد 29C- ASTM 14/1 تا 22/1 برای FC {14}VAF/VA نسبت حجمی ریز دانه ها به کل دانه هاست .

مرحله 2: محاسبه میزان سیمان موجود در بتن سیمان بعنوان فراهم آورنده درجه اول در مقاومت به فشار بتن بحساب می آید لیکن بتن با مقادیر زیادتر از حد سیمان نه اقتصادی است ونه با دوام روش پیشنهادی فعلی ، استفاده از حداقل سیمان به منظور تامین نیاز مقاومت به فشار در بتن را ارائه می نماید .

هرگاه مقاومت به فشار به میزان MPa X پس از 28 روز برای هر کیلوگرم سیمان مورد استفاده در تهیه بتن در نظر باشد میزان سیمان لازم برای تهیه این بتن از روی فرمول زیر محاسبه خواهد شد .

در اینجا C مقدار سیمان موجود در بتن به کیلوگرم در متر مکعب مقاومت به فشار معین شده بتن در 28 روز به مگاپاسکال X مقاومت به فشار ایجاد شده به وسیله هر کیلوگرم سیمان به مگاپاسکال که 14/0 – 11/0 مگا پاسکال ( معادل 20-15 پوند بر اینچ مربع ) برا ی بکار رفته در تایوان {14} می باشد .

مرحله 3: انتخاب نسبت آب به سیمان مقاومت به فشار متوسط لازم ابتدای بایست از روی مقاومت معلوم و تغییرات مقاومت بتن در خلال مرحله تولید آن در کارگاه تهیه بتن پیش ساخته (بتنی که از پیش مخلوط آن در کارگاه بتن سازی آماده شده است ) تعیین گردد اینکار را می‌توان مطابق روش پیشنهادی بوسیله 95-319 ACI {15} و شکل زیر انجام داد : در اینجا تغییرات استاندارد است برحسب مگاپاسکال رابطه بین در 28 روز ونسبت میزان آب به سیمان برای FC از آزمون های قبلی استخراج شده است {16} ودر شکل 2 ارائه شده این رابطه همان رابطه ای است که توسط 1/211 ACI {9}داده شده است بهر حال نسبت آب به سیمان انتخابی می‌بایست هر دو معیار مورد نظر یعنی مقاومت به فشار و دوام ( طول عمر ) بتن را بر آورده سازد .

بخاطر نبود اطلاعات خام اولیه در زمینه دوام FC مقادیر آنها را می توان از روی 1/211 ACI{9} در این بررسی اخذ نمود .

مرحله 4: محاسبه آب مورد نیاز برای اختلاط با سیمان محاسبه آب مورد نیاز در اختلاط با سیمان جهت