بخشی از مقاله
خالصه
فوم بتن - بتن کفی - یكی از انواع بتن سبک است که از اختالط ماسه، سيمان، آب و کف تهيه میشود. در کل یكی از راههاي بهبود خصوصيات مكانيكی بتن، اضافه کردن انواع افزودنی به طرح اختالط میباشد؛ به همين دليل با توجه به فنآوري جدید در زمينه مواد نانو در تهيه انواع افزودنیهاي بتن و سازگاري آنها با فوم و انواع تيپ سيمان موجود در کشور، برآن شدیم که با افزودن نانوتيوب کربن خصوصيات مكانيكی آن را بررسی کنيم. اميد است که انجام این تحقيق شروعی براي اقدامات بعدي در زمينه بهينهسازي توليد بتن اليافی با خواص االستيک باال باشد. در این پروژه با بكار بردن درصدهاي مختلف نانو تيوب کربن در طرح، نتایج مطلوبی حاصل گردد. این نتایج نشان میدهد که با افزایش درصد نانو تيوب کربن در بتن کفی، مقاومت حرارتی نمونه ها به ميزان 13/8 درصد نسبت به نمونه هاي شاهد افزایش داشته است.
کلمات کلیدي: بتن کفی، نانو تيوب کربن، مقاومت حرارتی.
.1 مقدمه
افزایش مصرف انرژي و رشد فزاینده آن در کنار منابع محدود آن توجه به ضرورت صرفهجویی در مصرف انرژي را تاکيد می کند. از سوي دیگر، استفاده از منابع انرژي فسيلی باعث ایجاد پيامدهاي زیست محيطی گوناگون در کوتاهمدت و درازمدت خواهد شد. به این مطلب باید، محدودیتهاي اقتصادي براي بهرهبرداري از منابع انرژي را نيز اضافه کرد. کمبود منابع انرژي امري است که امروزه به وضوح به چشم میخورد و ادامه روند فعلی مصرف انرژي این موضوع را به بحران تبدیل خواهد کرد. این واقعيت در مجموع از واضحترین دالیلی است که میتوان براي ضروري بودن صرفهجویی در مصرف انرژي بيان کرد. بخش ساختمان و مسكن با مصرف بيش از %40 انرژي، بزرگترین مصرف کننده انرژي در ایران میباشد. ميانگين مصرف انرژي ساختمانها در ایران بيش از 2.5 برابر متوسط مصرف جهانی است این در حالی است که ساختمانهاي استان تهران بيش از %40 دي اکسيدکربن استان را توليد میکنند. کاهش مصرف انرژي در بخش ساختمان و مسكن از نقطه نظر اقتصادي و زیست محيطی امري ضروري و تاثير بسزایی بر کل مصرف انرژي کل کشور خواهد داشت.[1]
بتنهاي سبک از اهميت ویژهاي برخوردار هستند چراکه یكی از معایب مهم ساختمانهاي بتنی وزن بسيار زیاد آنها میباشد که با ميزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقيم دارد. اگر بتوانيم تيغههاي جداکننده و پانلها را از بتن سبک بسازیم عالوه بر صرفهجویی در مصرف انرژي به دليل مقاومت گرمایی باالي آنها نسبت به بتن معمولی، وزن ساختمان و در نتيجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادي کاهش می یابد.
ضریب انتقال حرارت بيان کنندهي نرخ انتقال حرارت بين یک سطح جامد و سيال اطراف به روش همرفت میباشد. همرفت یكی از روشهاي انتقال گرما است که نه تنها در داخل یک سيال بلكه بين دو جسم که یكی از آنها سيال باشد نيز اتفاق میافتد. حرکت سيال میتواند طبيعی و یا با اعمال نيروي خارجی باشد.[2] هر چند در بسياري از موارد، برآوردهاي اوليه براي تعيين تخمينی ضریب انتقال گرمایی وجود دارد، اما براي یک طراحی دقيق و صحيح، همواره محاسبهي ضریب انتقال گرمایی با درصد خطاي کمتر ضروري است .همچنين یک نوع ماده از کارخانههاي مختلف ممكن است عملكردهاي متفاوتی داشته باشد. از طرف دیگر به کمک ضریب انتقال حرارت تنها میتوان توزیع درجه حرارت یک بعدي را در مبدل حرارتی محاسبه نمود چراکه تاکنون تحقيقات قابل توجهی در تعيين توزیع درجه حرارت دو بعدي در مبدل حرارتی صفحهاي به روش حل دقيق انجام نشده است.[3]
تعيين ضریب هدایت حرارتی جامدات به این نحو است که اختالف دما به عنوان یک نيروي محرکه سبب انتقال گرما میشود. هرگاه در یک محيط یا ميان دو محيط اختالف دما وجود داشته باشد و دماي محيطها یكسان نباشد، انتقال گرما رخ میدهد. در محيط ساکنی که شيب دما وجود داشته باشد، براي انتقال گرمایی که در محيط روي میدهد از واژهي رسانش و براي انتقال گرماي بين سطح و سيالی متحرك، که دماي آنها با هم متفاوت است، از واژهي جابجایی استفاده میشود. نوع سوم انتقال گرما تشعشع گرمایی است.[4] در روش جابجایی، حرکت مولكولها و ارتعاشات مولكولها سبب انتقال گرما نيز میشود و انتقال گرما در پدیدهي جابجایی حاصل ترکيب دو نوع انتقال گرماي رسانش و گرماي ناشی از این حرکت دست جمعی مولكولها است. در پدیدهي جابجایی باید سيال داراي حرکت باشد و از طرفی دماي سطح و سيال با یكدیگر تفاوت داشته باشند، اگر سيال داراي حرکت نباشد مكانيسم انتقال حرارت بيشتر توسط رسانش صورت میگيرد هرچند که جابجایی طبيعی نيز باید مورد توجه قرار گيرد و اگر دماها برابر باشند به علت نبودن گرادیان دمایی هيچگونه انتقال حرارتی انجام نمیگيرد. جابجایی را میتوان بنا به نحوه انجام فرآیند به دو دستهي اجباري و یا آزاد تقسيم کرد. اگر جابجایی توسط وسایل مكانيكی مانند فن - هيتر - ، پمپ و یا توربين انجام شود جابجایی را اجباري و اگر اختالف چگالی سبب این جابجایی شود آن را آزاد مینامند. در برخی مواقع ممكن است ترکيبی از هر دو فرآیند را با هم داشته باشيم و از هردو استفاده کنيم یعنی نرخ انتقال توسط جابجایی آزاد کم بوده و براي افزایش نرخ انتقال حرارت از جابجایی اجباري استفاده شود.[5]
.2 طرح آزمایشگاهی
.1-2 مشخصات مصالح مصرفی
.1-1-2 سیمان
سيمان استفاده شده در این مطالعه از نوع پرتلند تيپ II، توليد کارخانه سيمان دشتستان میباشد که مشخصات فيزیكی و شيميایی آن در جداول 1 و 2 آورده شده است.
.2-1-2 سنگدانهها
تمام مصالح سنگی درشت دانه و ریزدانه از سنگشكن شهرستان خورموج واقع در استان بوشهر تهيه گردیده است. مشخصات سنگدانههاي ریز طبق روشهاي تست ASTM - C136,C128,C127C33,C29 - تعيين شده است و حداکثر قطر سنگدانهها 19mmمیباشد. مشخصات فيزیكی و شيميایی سنگدانهها در جدول شماره 3 نشان داده شده است. همچنين نمودار شماره 1 نتایج دانه بندي سنگدانهها را نشان میدهد.
جدول -3 مشخصات فیزیکی و شیمیایی سنگدانههاي ریز - ماسه
