بخشی از مقاله
چکیده
عمل یخ زدن در میان مهمترین مسائل پایایی روسازیهای بتنی در شرایط آب و هوایی سرد است. همان طور که آب در منافذ موئینه یخ می زند، یخ شکل گرفته، آب درون حفره ای یخ نزده را فشرده میسازد ، اگر آب بتواند به فضای اشغال نشده راه یابد، فشار هیدرولیکی آزاد میشود هر چند اگر فاصله تا فضای خالی خیلی زیاد باشد و فشار هیدرولیکی توانایی آزادسازی را پیدا نکند، فشار آب منافذ را توسعه خواهد داد که این موضوع باعث ایجاد تنشهای کششی در محدوده خمیر بتنی خواهد شد.
در بتن اشباع، تنشهای کششی ممکن است سرانجام از ظرفیت کششی خمیر بیشتر گردیده و ترک خوردن اتفاق بیفتد. در تمامی نظریه ها، بر این که تکرار چرخه های یخ زدن - آب شدن باعث بروز ترک های داخلی در چسبنده سیمانی گردیده و متعاقب آن در دوره های آب شدن از آب پر شده و در پی آن روند زوال بتن سرعت بیشتری پیدا میکند، توافق دارد. برای بهبود مقاومت یخ زدگی بتن ها، ماده هوا زا به مخلوط بتن اضافه می گردد،در حین این که حباب هوای عمدی مقاومت در برابر یخ زدگی را افزایش می دهد، همچنین اغلب باعث کاهش مقاومت بتن نیز می گردد و استفاده از آن در بتن غلتکی بسیار دشوار است .
هدف از این تحقیق در واقع بررسی تاثیر جایگزینی مصالح بتن با سرباره بهمراه الیاف پلیمری در مقاومت بتن غلتکی در برابر چرخه ذوب و یخبندان میباشد. متداولترین روش ارزیابی میزان مق اومت در برابر چرخه ذوب ویخ روش استاندارد ASTM C 666 است .
بدین منظور نمونه های بتن غلتکی با20 درصد و 40 درصد مصالح سرباره فولاد که جایگزین درشت دانه بتن بهمراه الیاف پلیمری و یک نمونه بدون سرباره وبهمراه ال یاف پلیمری ساخته شد. در ادامه مقاومت نمونه ها در برابر چرخه ذوب و یخ اندازه گیری شد و شاخص دوام که پارمتر مقاومت نمونه ها در برابر چرخه ذوب و یخ میباشد محاسبه گردید و همچنین مقاومت فشاری نمونه نیز اندازه گیری شد.
تحلیل نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده همزمان الیاف پلیمری و سرباره فولاد تاثیری مثبتی در شاخص دوام بتن داشته و حتی باعث بهبود آن شده است و تقریبا در هر سه نمونه تهیه شده مقدار شاخص حدوداً یکسان می باشد که میتواند یکی از دلایل آن عدم وجود آب مازاد در مخلوط باشد و در بررسی مقاومت فشاری نمونه ها مشخص شده مقدار سرباره تعیین شده در طرح و عیار سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری در مطلوبی در بتن غلتکی گردیده است.
-1 مقدمه
در واقع واژه بتن غلتکی به مفهوم تراکم بتن ب ا غلتک های چرخ فولادی یا چرخ لاستیکی می باشد که از این ماشین آلات برای متراکم نمودن این نوع بتن استفاده می شود . خواص مقاومتی و مصالح تشکیل دهنده بتن غلتکی - RCC - مانند مصالح سنگی ، سیمان و آب مشابه بتن معمولی است ولی طرح اختلاط ان ها با یکدیگر متفاوت است. مهم ترین تفاوت بتن غلتکی و بتن معمولی این است که درصد مصالح ریزدانه در بتن غلتکی نسبت به بتن معمولی بیشتر است.استحکام این نوع بتن تا حدی است که وقتی غلتک های ویبره ای روی آن قرار می گیرند، بتواند پایدار بماند.تراکم نهایی معمولاً یک ساعت پس از اختلاط به دست می آید .
برعکس روسازی های ساخته شده با بتن معمولی ، برای ساختن روسازی های بتن غلتکی از قالب ، میلگرد اتصال یا آرماتور استفاده نمی شود . روسازی های بتن غلتکی سخت ، متراکم و دارای دوام بالا هستند. این مشخصه ها و هزینه و سرعت ساخت آنها باعث می شود که استفاده از روسازی بتن غلتکی گزینه ای مناسب هنگام ساخت پارکینگ ها ، فرودگاه ها و مناطق نظامی ، شانه های بزرگراه ها ، خیابان ها و بزرگراه ها باشد .
از بتن غلتکی می توان به عنوان لایه زیرین در روسازی های مرکب نیز استفاده نمود. در سال های اخیر استفاده از بتن غلتکی به خصوص هنگام ساختن جاده ها و توقفگاه ها به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. . بتن غلتکی مورد استفاده در راهسازی، یک تکنولوژی در حال پیشرفت است. حدود سه دهه است که پروژههای متعدد روسازی در امریکا، کشورهای اروپایی نظیر فرانسه، اسپانیا، آلمان، کشور استرالیا و هندوستان و ژاپن با RCC، اجرا شده است و روند استفاده از آن همچنان در حال گسترش است و در شکل1 روند افزایش استفاده از روسازی بتن غلتکی را نشان می دهد.
شکل-1 روند افزایشی استفاده از روسازی های بتن غلتکی از اوایل سال [5]1980
روسازی بتن غلتکی ترکیبی از بعضی خواص روسازی بتن معمولی و روسازی آسفالتی را دارا می باشد. به هر حال ، در حالیکه نحوه تراکم و دانه بندی روسازی های بتن غلتکی مشابه روسازی های بتن غلتکی مشابه روسازی های آسفالتی می باشد - شکل - 2 ، خواص مصالح و همچنین عملکرد سازه ای روسازی RCC به روسازی بتن معمولی شباهت دارد. با مصالح خوب دانه بندی شده ، مقدار آب و سیمان مناسب و تراکم مناسب ، می توان خصوصیات مقاومتی بتن غلتکی را به بتن معمولی نزدیک نمود.
مقداررطوبت ترکیبات RCC باید به اندازه ای باشد که بعد از ریختن آن ها بتوانند وزن غلتک های ویبره ای را تحمل نمایند،همچنین مقدار آب موجود در ترکیب یکسان و یکنواخت باشد. برای پوشش اجزای سنگدانه ها و پر نمودن خلل و فرج بتن باید میزان چسبندگی بتن کافی باشد که برای این کار باید یک طرح اختلاط مناسب داشته باشیم . برای داشتن یک روسازی سخت و با دوام و همچنین انتقا ل مناسب بار از سنگدانه ها باید سطح اجزای سنگدانه ها به نحو مناسبی پوشش داده شوند. در اثر تراکم بتن غلتکی ، فاصله بین اجزای سنگدانه ها کمتر می شود، حجم هوای داخل بتن کاهش یافته و چگالی آن افزایش می یابد. افزایش چگالی بتن باعث افزایش مقاومت روسازی می شود. متراکم نمودن روسازی را باید قبل از سخت شدن - گیرش - سیمان موجود بین سنگدانه ها انجام داد.
آسفالت بتن غلتکی
شکل-2 شباهت منحنی دانه بندی یک نوع بتن غلتکی با منحنی دانه بندی یک لایه آسفالت[5]
دستیابی به چگالی مناسب طی غلتک زدن باعث جلوگیری از تحکیم غیر یکنواخت روسازی می شود. بسته به نوع ترکیب و تجهیزات استفاده شده ، تراکم انجام شده توسط غلتک ها می تواند باعث کاهش بین 5 تا 25 درصد از حجم لایه روسازی شود. کاهش حجم هوای داخل بتن غلتکی تاثیر زیادی در دوام آن دارد، تخلل زیاد بتن باعث جلوگیری از ورود آب و هوا به داخل آن می شود. نب ود هوا باعث ضعیف شدن ترکیب می شود این در حالی است که وجود آب اضافه می تواند باعث خرابی مصالح در اثر ذوب و یخ شدن های متوالی شود. زمانی می توان بهترین عملکرد را از بتن غلتکی انتظار داشت که جداشدگی بین دانه های آن اتفاق نیافتد و به اندازه - یا در حدود - چگالی حداکثر متراکم شود. مقاومت بتن غلتکی رابطه مستقیمی با چگالی آن دارد.
سرباره ها همواره یکی از مشکلات کارخانجات فولاد سازی بوده است که باید برای دپوی آن فضای وسیعی را در نظر داشت.تخصیص این فضا می تواند هزینه های مالی سنگینی را برای این کارخانه ها به همراه داشته باشد. در چنین شرایطی که وجود سرباره ها در این کارخانه ها مضر محسوب می شود و نبود سنگدانه ها در بسیاری از مناطق یا کشورهای دیگر ، پروژه های عمرانی را دچار مشکل می سازد و هزینه های ساخت رادراین مناطق افزایش می دهد.
در صورتی که بتوان از سرباره ها به عنوان سنگدانه در پروژهای عمرانی استفاده نمود می توان مشکلات کارخانجات فولادسازی و نبود مصالح سنگی برای این مناطق را به طور همزمان برطرف نمود و همچنین منابع طبیعی سنگی که تجدید ناپذیر می باشند را نیز حفظ نمود که از دیدگاه زیست محیطی اهمیت بسزایی دارد.هزینه اجرای روسازی در پروژههای راهسازی تقریباً 30 درصد کل پروژه است از این رو بسیاری از مراکز تحقیقاتی در دنیا سالانه هزینه زیادی بابت بالا بردن کیفیت روسازی و افزایش عمر آن میپردازند.
نمونههای شاخص آن ایالات مختلف آمریکا است که هر ساله گزارشهایی در این خصوص چاپ میکنند. در ایران نیز در سال-های گذشته سعی شده است کیفیت آسفالت را با افزودنیهای مختلف افزایش دهند اما در مجموع عمر روسازی آسفالتی در ایران در حدود 4 الی 5 سال است که یکی از دلایل اصلی خرابی زودرس در روسازی آسفالتی ضعف آن در برابر چرخه ذوب ویخبندان است.
از طرفی با ورود فرآوردههای نفتی به بورس، قیمت قیر که یکی از مصالح اصلی روسازی آسفالتی است به شدت گران و کم یاب شد بنابراین جایگزین کردن روسازی بتنی به جای روسازی آسفالتی مورد توجه مسئولین قرار گرفته است. استفاده از افزودنی های گوناگون در بتن و محصولات سیما نی در سالهای اخیر مورد توجه ویژه محققین مختلف قرار گرفته است
