مقاله تاثیر استفاده هم زمان مواد افزودنی میکروسیلیس و هوازا بر روی بتن سبک پرلیتی

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

تاثير استفاده هم زمان مواد افزودني ميكروسيليس و هوازا بر روي بتن سبك پرليتي

چکيده

در مقاله حاضر تاثیر استفاده همزمان مواد افزودنی میکروسیلیس و هوازا بر روی بتن سبک پرلیتی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار ذرفته است. برای این منظور 63 نمونه بتنی با طرح اختالط ها و درصدهای مختلفی از مواد افزودنی میکروسیلیس و هوازا مورد بررسی و آزمایش قرار ذرفته است. همچنین جهت مقایسه نتایج حاصل، 63 نمونه بتنی تامل طرح اختالطهایی که در آنها فقط ماده افزودنی میکروسیلیس استفاده تده آزمایش ذردیده و مورد بررسی قرار میذیرد. در مجموع 216 نمونه بتنی مورد بررسی و آزمایش قرار ذرفته است. نتایج نشان میدهد که استفاده از افزودنی هوازا در بتن سبک پرلیتی با درصدهای خاص باعث افزایش مقاومت فشاری میتود . استفاده هم زمان از میکروسیلیس در محدوده 22 درصد و هوازا تا حدود 2.4 درصد برای رسیدن به هدف مورد نظر کامال معنیدار است. در این بررسی نسبت آب به سیمان ثابت نگهداتته تده است و اذر با افزایش درصد هوازا نسبت آب به سیمان نیز کاهش یابد به مراتب به مقاومت باالتری میتوان دست یافت.

کلمات کليدی: پرلیت، میکروسیلیس، هوازا

-1 مقدمه

در کارهای ساختمانی بتنی، وزن خود بتن قسمت عمده ای از کل بار وارده بر سازه را تشکیل میدهد و از این رو امتیازات قابل توجهی در کاهش وزن آن وجود خواهد داشت. امروزه اکثرساختمانها دارای اسکلت فلزی یا بتنی هستند و دیوار باربر که وزن سقف اعم از بار مرده و زنده را تحمل کند وجود ندارد. اگر دیوارها وزن خود را تحمل نموده ومقاومت فشاری حدود 11 تا 11 کیلوگرم بر سانتی مترمربع داشته باشند برای تحمل اثرات محیطی کافی خواهد بود. از مزایای کاربرد بتن سبک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- این نوع بتن ها معموال عایق حرارتی بوده و در بهینهسازی مصرف سوخت نیز کاربرد دارد.

- در بتن سبک، قالب فشار کمتری را نسبت به بتن معمولی تحمل می نمایند، همچنین کل وزن مصالحی که باید جابجا گردد کاهش می یابد که سبب افزایش تولید خواهد شد

- کاهش میزان بار وارد بر فونداسیون، موجب کوچکتر شدن ابعاد آن، کمتر شدن تعداد و کوچکتر شدن شمعها و کاهش مقدار آرماتورها و به طبع آن اجرای سریع تر و آسان تر فونداسیون میگردد.

- کاهش بار مرده سبب کوچک تر شدن اعضای نگهدار )حمال( میشود.

- در گسترش پلها با استفاده از مواد سبک مانند بتن سبک، می توان عرشه پل را جهت تحمل ترافیک بیشتر بزرگتر نمود بدون اینکه تغییری در سازه و یا فونداسیون پل ایجاد شود.

- با توجه به مقاومت مطلوب بتن سبکدانه در برابر آتـش سـوزی، مـی توان از حداقل ضخامت بـتن توصـیه شـده در کفهـا - بیـان شـده در ACI-216 کاست.

- حمل و نقل قطعات پیشساخته با بتن سبک بسیار راحت تـر بـوده و هزینه کمتری دارد.

روشهای گوناگونی برای سبک کردن بتن و تولید بـتن سـبک بـه کـار گرفته شده است که میتوان عمومی ترین آنها را به سه دسـته تقسـیم کرد:

الف( دسته اول بتنهایی هستند که در حین ساخت آن ها با ایجاد کف یا حباب گاز، حباب ها و منافذی در خمیر سیمان یا در مالت سیمان سنگدانه ایجاد میگردد که اصطالحاَ «بتن اسفنجی» یـا «بـتن متخلخـل» یـا «بتن منفذدار» نامیده میشود. وزن مخصوص بتن اسـفنجی عمـدتا در محدوده 111 تا911 کیلوگرم بر متر مکعب تنظیم میشود. از انواع بتن اسفنجی میتوان «بتن کفی» و «بتن گازی» را نام برد.

ب( دسته دوم بتنهایی هستند که با حذف ریزدانـه )ماسـه( از سـاختار آنها ساخته میشوند بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات بوجود میآیـد و دانه های درشت با خمیر سیمان به یکدیگر میچسبند، که اصطالحا «بتن بـدون ریزدانه» یا «بتن با ساختار باز» نامیده می شـود. وزن مخصـوص ایـن بتن ها عمدتاَ در محدوده 911 تا 1111 کیلوگرم بر متر مکعب قرار می گیرد.

پ( دسته سوم بتن هایی هستند که با استفاده از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهری کم، بجای سنگدانه های معمولی ساخته می شوند و در واقع سبک کردن از طریق استفاده از سنگدانه هـای سـبک صورت می گیردکه اصطالحاَ «بتن سبکدانه» نامیده می شوند .[1]

عالوه بر طبقهبندی بتن سبک از نظر ساختار، این بـتن هـا بـر مبنـای کاربری و مقاومت در سه گروه طبقه بندی میشوند:

الــف( بــتن ســبک غیــر ســازهای یــا عــایق بنــدی ) Insulating )Lightweight Concrete بتن های سبک با مقاومت کمتر از 9 مگا پاسکال در رده بتن های سبک غیر سازه ای طبقهبندی میشوند و به منظور حصول خواص عایق بندی حرارتـی )ضـریب انتقـال حـرارت کم(، حداکثر وزن مخصوص آنهـا بـه 911 کیلـو گـرم در متـر مکعـب محدود میگردد .[1]

ب( بـــتن ســـبک ســـازهای ) Structural Lightweight )Concrete

به بتن سـبکی، سـازهای گفتـه مـی شـود کـه دارای وزن مخصوصـی بین1111 تا 1911 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومـت فشـاری بـاالی 71 MPa و یا 2011 Psi باشد، از آنجایی که هر چقدر بتن سبکتر گردد شکل پذیری آن نیز کاهش مییابد، بـرای بـتن سـبک سـازهای مقدار حداقل وزن مخصوص در نظر گرفته میشود .[1]

در ســاخت بــتن ســبک ســاختمانی معمــوال از مصــالح ســنگی ســبک )Medium( و تولید شده از پرلیت، شیلها، رسها، اسلیت )Slate( و روباره آهنگدازی استفاده میشود. ساخت این بتنها صرفا با اسـتفاده از سنگدانه های سبک و مقاوم امکان پذیر است. اکثر بـتن هـای سـبک سازهای از خانواده بتن های سبکدانه میباشند که در آن بـرای کـاهش وزن مخصوص بتن از سنگدانه های سبک استفاده شده است. مقاومت بتن سبک معموال تابعی از وزن مخصوص آن است. الزم به ذکر اسـت که استفاده از سبکدانه های سنگینتر، لزوما باعث افزایش مقاومت بتن ساخته شده نخواهد شد. سبکدانه ای که در این مقاله برای ساخت بتن سبک سازهای مورد بررسی قرار گرفته است سـبکدانه "پرلیـت" اسـت 9]و.[1

ج( بتن سبک نیمه سازهای

بتن های سبک موجود در این طبقه عمدتا از نوع بتن های سبک دانه و بتن های با ساختار باز میباشند. وزن مخصوص بتن سبک نیمـه سـازه ای بین 911 تا 1111 کیلوگرم بر متر مکعب است. مقاومت فشاری این نوع بتن از 9 تا 19 مگاپاسکال تغییر میکند .[1]

لغت پرلیت از پرل (Perle) فرانسوی به معنـی مرواریـد گرفتـه شـده است. پرلیت در ترکیب خود دارای

است. عامل مهم انبساط، وجود % 1 % 1 آب ترکیبی اسـت. یکـی از خصوصیات جالب پرلیت، رنگ سفید برفی تا متمایل به خاکستری است

در صورتیکه در طبیعت سنگ خامپرلیت برنگهـای خاکسـتری روشـن، سبز و حتی سیاه براق میباشد. وزن مخصوص پرلیت منبسط Kg/m3 11 -111 است.

وقتی دانههای پرلیت خرد شده، به طور ناگهانی تا درجه حرارت نزدیک به نقطه ذوب 911 -1111( درجه سانتی گراد( گرم شوند، آب تبدیل به بخار آب شده و اجزای نرم متخلخلی از آن بـاقی مـیمانـد کـه همـان پومیس مصنوعی اسـت. در درجـه حرارتهـای بـین 911- 1111 درجـه سانتی گراد فشارهای ناشی از تبخیر آب افزایش می یابد و سنگ شیشه نرم میشود و حالت خمیری پیدا میکنـد. خـروج ناگهـانی بخـار آب و گازهای فرار باعث ایجاد تخلخل ریز در سنگ شده و توده شیشهای به ماده سبک سفید رنگی تبدیل میشود که همـان پرلیـت منبسـط شـده است .[1]

دکتر خالو و همکارانشان در سـال 1196 مطالعـات فراوانـی در جهـت افزایش مقاومت فشاری بتنهای سبک بویژه بتن های سـبک پرلیتـی انجام دادند و تاثیر مـاده افزودنـی میکروسـیلیس را در جهـت افـزایش مقاومت فشاری مورد بررسی قرار دادند و بـه ایـن نتیجـه رسـیدند کـه افزایش میکروسیلیس بین 11 تا11 درصد نقش بسیار موثری در جهـت افزایش مقاومت فشاری بتن سبک دارد و بیش از 11 درصـد در جهـت افزایش مقاومت فشاری بیمعنی اسـت. دکتـر خـالو و همکارانشـان در جمع بندی که ارائه دادند میزان بهینه مصرف میکروسیلیس را در جهت افزایش مقاومت فشاری بتن سبک بین 11 تا 11 درصد توصیه کردنـد 9]و.[1 رمضانیان پور و همکارانشان در سال 1191 تاثیر افزایش درصـد ماده افزودنی میکروسیلیس و مواد پوزوالنی را بر روی ساختار بتنهای سبک در جهت افزایش مقاومت فشاری مورد بررسی قرار دادند. آنها به این نتیجه رسـیدند کـه میکروسـیلیس، مـواد پـوزوالنی و بـویژه مـواد پوزوالنی طبیعی نقش بسیار مثبتی در جهت ایجاد بتنی تـوپر و تقریبـا نیمه مقاوم دارد و از بررسی هایی که انجام دادند دریافتند که میتـوان مواد افزودنی نظیر دوده، سیلیس، میکروسیلیس و پوزوالنها را به میزان 1 تا 11 درصد در طرح اختالط بتن مورد استفاده قرار داد .[6]

.2 مواد و روشها

در این مقاله بتن سبک پرلیتی در دو نوع طـرح اخـتالط تهیـه و مـورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است. در طرح اختالط های نوع یک فقط از ماده افزودنی میکروسیلیس استفاده شده است. در طرح اختالط های نوع دو از مواد افزودنی میکروسیلیس و هوازا به طور هم زمان اسـتفاده شده است. هر نوع طرح اختالط خود شامل 7 طرح اختالط مجزا اسـت که هر کدام 9 بار تکرار شدهاند و در کل 116 نمونه بتنی مورد بررسـی و آزمایش قرار گرفته است. دانهبندی پرلیت مورد استفاده در آزمایشـات درجــدول 1( نشــان داده شــده اســت. مشخصــات مــاده افزودنــی میکروسیلیس و هوازای مورد استفاده در طرح اختالط ها بـه ترتیـب در جداول )1( و )1( آورده شده است. سیمان مصرفی برای انجام آزمایشات سیمان پرتلند تیپ I است. نمونههای بتنی مورد آزمـایش در قالبهـای مکعبی فلزی به ابعاد 11 ×11 ×11 سانتی متر تهیه شـده انـد و بـرای عملآوری نمونهها از روش عملآوردن در بخار بـا فشـار اتمسـفر کـه نوعی روش تسریع شده است استفاده شده است .[1]

-3 نتایج حا ل از طرح اختالط های نوع یک
نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده بر روی نمونهای بتنی تهیه شده از طرح اختالطهای نوع یک در جدول )1( آورده شده است. بـرای رسـم نمودار نتایج بدستآمده از نرم افزار SPSS استفاده شده اسـت کـه در شکل های )1( تا )1( نشان داده شده است.

-4 نتایج حا ل از طرح اختالط های نوع دو

نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده بر روی نمونهای بتنی تهیه شده از طرح اختالطهای نوع دو در جدول )1( آورده شـده اسـت. بـرای رسـم نمودار نتایج بدست آمده از نرم افزار SPSS استفاده شده است کـه در شکل های ) )1 تا )11( نشان داده شده است. چون در این طرح اختالط ها دو متغیـر وابسـته وزن مخصـوص و مقاومـت فشـاری و دو متغییـر مستقل درصد میکروسـیلیس و درصـد هـوازا وجـود دارد بنـابراین بـه مختصات سهبعدی نیاز است.


-5 بحث و بررسی نتایج
از نتایج جدول )1( و نمودارهای شکلهای )1( و )1( چنین بر میآید کـه با افزایش درصد میکروسیلیس وزن مخصوص و مقاومت فشـاری بـتن افزایش می یابد.