بخشی از مقاله
چکیده:
در این تحقیق به منظور ارزیابی تاثیر خواص مهندسی سنگدانهها درکیفیت بتن، سنگهایی از معادن مختلف انتخاب و سپس براي ساخت بتن مورد استفاده قرار گرفته است. به طور کلی نمونهها از گروه سنگهاي آذرین، رسوبی و دگرگونی انتخاب شده است.
در ابتدا خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگدانههاي انتخاب شده در آزمایشگاه بررسی و تعیین شده و در مرحله بعد مصالح موجود به سنگدانههایی در اندازه شن و ماسه خرد شده و برخی خصوصیات سنگدانهها مثل زبري، حجم فضاي خالی بین دانهها، سطح مخصوص دانهها و دانهبندي آنها نیز تعیین شده است. سپس با استفاده از طرح اختلاط ثابتی از سنگدانههاي موجود بتن تهیه و خصوصیات مکانیکی بتن حاضر از قبیل مقاومت فشاري، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بعد از گذشت 7، 28 و 90 روز تعیین شده است.
در ادامه نتایج بدست آمده مورد تحلیل و تجزیه قرار گرفته و با استفاده از برنامههاي آماري درصد تاثیر هر یک از خواص سنگدانهها بر مقاومت بتن محاسبه و نشان داده شده است. این میزان تاثیر، راهنماي مفیدي براي شناسایی سنگدانههاي مطلوب و همچنین آزمایشهاي مورد نیاز و ضرورري براي اکتشاف منابع سنگدانهاي می تواند باشد.
-1 مقدمه
بتن به عنوان یکی از ترکیباتی که براي ساخت سازههاي بتنی در پروژههاي عمرانی از آن استفاده می شود، از اهمیت زیادي برخوردار میباشد. مواد و مصالح تشکیل دهنده بتن شامل سیمان، سنگدانه، آب و مواد افزودنی است که کارایی، مقاومت و سایر خصوصیات بتن تابع مواد تشکیل دهنده آن می باشد.
یکی از اجزاي تشکیل دهنده بتن سنگدانهها میباشد که تقریبا 70 درصد حجم بتن را تشکیل میدهد. سنگدانهها نه تنها در مقاومت بتن موثرند، بلکه دوام و پایداري بتن تا حد زیادي تحت تاثیر آنها قرار دارد. وظیفه این مصالح در بتن، تحمل و انتقال بارهاي اعمالی - توسط ذرات درشت - و پر نمودن فضاي خالی - توسط ذرات ریزدانه - بین دیگر اجزاي تشکیل دهنده آن میباشد.
از نقطه نظر سنگشناسی، سنگدانهها به گروههاي متعددي که خواص تقریبا مشابهی دارند تقسیم میشوند. طبقهبندي برخی از سنگدانههاي طبیعی بر اساس استاندارد بریتانیایی1 شامل گروه بازالت، گروه گرانیت، گروه آهک، گروه شیست، گروه ماسهسنگ، گروه پورفیري، گروه گابرو و گروه کوارتزیت میباشد .[1-2] استاندارد آمریکایی2 نیز طبقهبندي براي کانیها ارایه داده است که این طبقهبندي شامل کانیهاي کربناتی، فلدسپات، سولفاتی، فرو منیزیم، میکایی، سولفید آهن، رسی، زئولیتها، اکسیدهاي آهن و سیلیسی میشود .
همچنین طبق تعریف موسسه بتن آمریکاACI 3، سنگدانهها مصالح دانهاي نظیر شن، ماسه، سنگ شکسته، بتن با سیمان آبی خرد شده یا روباره آهنگدازي4 هستند که به کمک سیمان هیدرولیکی جهت ساخت بتن یا ملات به کار می رود .
هدف این تحقیق بررسی تاثیر نوع - جنس - و خواص سنگدانه بر خصوصیات مکانیکی بتن میباشد. بدین منظور سنگدانههاي مختلفی از گروه سنگهاي موجود بر اساس استاندارد بریتانیایی انتخاب شده و در مراحل بعد - پس از خرد کردن مصالح در اندازه شن و ماسه - براي ساخت بتن مورد استفاده قرار گرفته است. مصالح سنگدانهاي استفاده شده براي ساخت بتن در این تحقیق از انواع مختلف سنگها بر اساس نحوه تشکیل آنها - رسوبی، آذرین و دگرگونی - از مناطق مختلف جغرافیایی ایران گردآوري شده است.
پس از انجام آزمایشهاي مربوط بر روي سنگدانهها، بتن ساخته شده و در ادامه خواص بتن سخت شده نیز بررسی شده است. پس از تعیین خوص مهندسی سنگدانهها و بتن، با استفاده از نرمافزارهاي موجود برازشهایی بین خواص مهندسی سنگدانهها و مقاومت بتن انجام شده است. در انتها با استفاده از برنامههاي آماري درصد تاثیر هر یک از خواص سنگدانه بر مقاومت بتن محاسبه و نشان داده شده است. این درصد تاثیر راهنمایی مفیدي براي شناسایی سنگدانههاي مطلوب و همچنین آزمایش هاي مورد نیاز و ضرورري براي اکتشاف منابع سنگدانهاي خواهد بود.
-2 مطالعات اخیر
اگر چه محققان مختلفی در مورد تاثیر خواص سنگدانه ها بر بتن مطالعاتی را انجام دادهاند [7-10]، ولی در این تحقیق توجه ویژه اي به تاثیر جنس سنگدانهها بر خواص بتن شده است. لازم به ذکر است که بررسی خواص زمینشناسی و سنگشناسی مصالح سنگدانهاي بتن از جمله مواردي است که تاثیر عمدهاي بر مقاومت بتن، بهینه کردن طرح اختلاط و دیگر خصوصیات انواع بتن دارد. عدم وجود مطالعات گسترده و اساسی در این مورد از دید زمی نشناسی مهندسی و اهمیت بسزاي آن در پروژههاي گوناگون، باعث شده که بررسی در این زمینه حایز اهمیت و ضروري باشد . مطالعات اساسی و کارآمد در این زمینه باعث مطلوب بودن خواص بتن و جلوگیري از عوامل مضر سنگدانهاي در آن میشود.
-3 مصالح مورد استفاده
-1-3 سیمان
سیمان مورد استفاده، سیمان پرتلند پوزلانی ساخت شرکت سیمان تهران تحت عنوان سیمانهاي ترکیبی مطابق با استاندارد ASTM C 959 میباشد. جدول 1 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سیمان مورد استفاده را نشان میدهد. این خواص در آزمایشگاه اندازهگیري شده و با خواص سیمان پرتلند پوزلانی استاندارد [6] مقایسه شده است.
جدول :1 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سیمان مورد استفاده
-2-3 سنگدانهها
سنگدانههاي استفاده شده در این تحقیق طبق تقسیمبندي استاندارد انجمن بتن آمریکا [1]، سنگ شکسته میباشند که از فرآیند سنگشکنی سنگهایی که در ادامه توصیف می شوند، بدست آمده است.
-1-2-3 منشا و منبع سنگدانه هاي استفاده شده
سنگدانه هاي استفاده شده در این تحقیق با توجه به منشا پیدایش آنها از گروههاي آذرین، رسوبی و دگرگونی انتخاب شده است.
