بخشی از مقاله
بررسی تأثیر میکروسیلیس بر مقاومت فشاری بتن با عیارهای مختلف
خلاصه
بتن به عنوان یک ماده ی پرمصرف در صنعت ساخت وساز معرفی شده است. پژوهش پیرامون این ماده ی ساختمانی جهت آگاهی و دستیابی به ویژگی ها و عملکردهای بتن در شرایط مختلف حائز اهمیت می باشد.عملکرد بتن معمولا با مقاومت فشاری بتن سنجیده می شود.باتوجه با اینکه استفاده از مواد افزودنی معدنی جایگزین سیمان برای دستیابی به مقاومت بالامرسوم شده است، هدف پژوهش حاضر بررسی تأثیر میکروسیلیس جایگزین سیمان بر مقاومت فشاری بتن می باشد.در این پژوهش از بتن با سه عیار مختلف 300، 350و400 کیلوگرم بر متر مکعب با نسبت آب به سیمان ثابت استفاده شده است.آزمایش های مقاومت فشاری در سنین مختلف 7، 28 و90 روزه انجام شده است.نتایج نشان می دهد که استفاده از میکروسیلیس جایگزین سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری بتن نسبت به نمونه های بدون میکروسیلیس شده است.همچنین با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایش ها بهینه ترین درصد میکروسیلیس جایگزین سیمان معرفی شده است.
کلمات کلیدی: بتن، طرح اختلاط، فوق روان کننده بتن، مقاومت فشاری، مواد افزودنی، میکروسیلیس
.1 مقدمه
بتن به عنوان یک ماده ی پر مصرف در فعالیت های عمرانی، دارای اهمیت زیادی در زمینه های تحقیقاتی می باشد.یافتن روابط منطقی بین پارامترهای تأثیر گذار بر عملکرد مطلوب بتن موجب انجام تحقیقاتی زیادی در این زمینه شده است. عملکرد بتن عموماً با مقاومت آن شناخته می شود .[1]مقاومت میزان تنش لازم برای به شکست رساندن مصالح میباشد تئوری تنشهای مجاز در طراحی بتن آن را اغلب به عنوان مصالح مناسب برای تحمل بارهای فشاری مطرح میکند و به همین دلیل است که بتن اغلب با مقاومت فشاریاش مشخص میگردد.[2]پوزولانها مواد سیلیسی یا
سیلیسی آلومیناتی هستند که به خودی خود ارزش چسبندگی ندارند، اما به شکل ذرات بسیار ریز و در مجاورت رطوبت با درجات حرارت معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی داشته و ترکیباتی را بهوجود میآورند که خاصیت
سیمانی و چسبندگی دارد3]و.[4یکی از عوامل تأثیر بر مقاومت بتن استفاده از مواد افزودنی می باشد.مواد افزودنی بسیاری برای بهبود مقاومت بتن وجود دارد، که به دو دسته ی مواد افزودنی معدنی و مصنوعی تقسیم بندی می شوند،یکی از بهترین مواد افزودنی معدنی استفاده از میکروسیلیس می باشد.میکروسیلیس به عبارتی سوپر پوزولان است که در صورت استفاده درست از آن، تأثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت سازه های بتنی دارد.[5]دودهی سیلیس که میکروسیلیس نیز نامیده میشود، محصولی فرعی است که به عنوان پوزولان مورد استفاده قرار می گیرد. این محصول فرعی نتیجهی احیاء کوارتز بسیار خالص با زغال سنگ کورهی قوس الکتریکی در ساخت آلیاژ فروسیلیسیم یا سیلیسیم است. دودهی سیلیس به صورت بخار اکسید شده از کورهی 2000 درجهی سانتیگراد متصاعد میشود. این بخار با سرد شدن دچار چگالش شده
و در کیسههای پارچهای بزرگ جمعآوری میشود. سپس دودی سیلیس چگالش شده برای جداسازی ناخالصیها و کنترل اندازهی ذرات فرآوری میشود6]و.[7میکروسیلیس علاوه بر افزایش مقاومت خمیر، از طریق بهبود کیفیت اتصال بین خمیر وسنگدانه، باعث افزایش مقاومت بتن می شود.[8]پژوهش المسلم و همکاران[9] بر روی اثرات میکروسیلیس (%15) بر روی مقاومت فشاری بتن ساخته شده با سنگدانههای درشت بیکیفیت (آهکی، دولومیتی، سنگ آهک کوارتزی و سربارهی فولادی به این نتیجه رسید که بعد از 180 روز عملآوری، بیشترین مقاومت فشاری در نمونههای حاوی %15 میکروسیلیس به دست آمد. وانگ و رازاک[10] بر روی مقاومت فشاری بتن حاوی میکروسیلیس مطالعه آنها مشاهده کردند که میکروسیلیس اضافه مقاومت آنی ایجاد نکرد؛ پس از عملآوری 90 روزه، متوسط اضافه مقاومت به دست آمده با %10 میکروسیلیس، به اندازهی %17 شد. تدین و همکاران[11] برروی تاثیر عیار سیمان بر مشخصات مکانیکی بتن مطالعه کردند و به این نتیجه رسیدند که در برخی حالات کم شدن عیارسیمان به علت کافی نبودن حجم خمیر اطراف سنگدانه ها مقاومت فشاری کاهش می یابد.
پژوهش آزمایشگاهی حاضر اثر میکروسیلیس تولید شده در سمنان بر روی مقاومت فشاری بتن مورد بررسی قرار می گیرد.برای این منظور، از درصدهای مختلف میکروسیلیس جایگزین استفاده شده است.برای انجام آزمایش ها از سه عیار مختلف 300، 350 و 400 کیلوگرم بر متر مکعب استفاده شده است؛ که برای هریک از چهار درصد مختلف میکروسیلیس صفر، 5 ، 10 ،15 و 20 درصد جایگزین سیمان استفاده شده است.در این پژوهش نسبت آب به سیمان ثابت
و برابر 0/5 درنظر گرفته شده است.در مجموع 15 طرح اختلاط برای انجام آزمایش تهیه شده است.آزمایش مقاومت فشاری نمونه ها درسنین 7، 28 و 90 روزه انجام شده است.
2. برنامه آزمایشگاهی
.2.1 مصالح مصرفی
استفاده از سیمان نوع2 با حرارت هیدراسیون کم میتواند باعث کاهش ترکهای ناشی از حرارت توسعه یافته در اثر هیدراسیون سیمان شود.[12] سیمان مصرفی، سیمان پرتلند نوع 2 با نام تجاری سیمان شرق بوده که مشخصات آن در جدول 1 ارائه شده است.
سنگدانه های مصرفی در این پژوهش به دسه دسته ماسه، نخودی و بادامی تقسیم می شوند که حداکثر اندازه ی سنگدانه های 19 میلی متر می باشد.جداول 2و3 مشخصات سنگدانه های مصرفی در این پژوهش را ارائه می دهد.
میکروسیلیس استفاده شده تولید کارخانه ی داخلی واقع در شهر سمنان می باشد؛ که جدول 4 نتایج تجزیه شیمیایی میکروسیلیس را ارائه می دهد.
فوق روان کننده مصرف شده ، بر پایه پلیکربوکسیلات با نام تجاری Capco Spc A می باشد و مطابق آییننامه ASTMC1017 [11] عمل مینماید. محدوده ی مصرف این محصول بین 0/2 تا 1 کیلوگرم به ازای هرصد کیلوگرم سیمان می باشد.
.2.2 طرح اختلاط های آزمایش
پس از تهیهی مصالح و تعیین مشخصات آن ها بایستی طرح اختلاط مناسبی برای تهیهی بتن تهیه شود. در این پژوهش، طرح اختلاطها شامل سه عیار سیمان 300، 350 و 400 کیلوگرم بر متر مکعب میشدند که در هر یک از این عیارها شامل 5 درصد جایگزینی 0، 5، 10، 15 و20 درصد از هریک از میکروسیلیس تولید کارخانه فروسیلیس سمنان بوده و در مجموع 15 طرح اختلاط تهیه شد. نسبت آب به سیمان برای همهی طرح اختلاطها مقدار ثابت 0/5 در نظر گرفته شد.جدول 5 جزییات طرح اختلاط ها برای سه عیار مختلف ارائه می دهد
