بخشی از مقاله
چکیده
روسازی بتن غلتکی یکی از انواع روسازی های بتنی است که از جمله مزایای آن می توان به سرعت بالای اجرا، دوام مناسب در شرایط اقلیمی نا مساعد، عملکرد مناسب تحت بارهای سنگین، هزینه اجرا و نگهداری پایین اشاره کرد. روش های طراحی و اجرای رویه های بتن غلتکی در راستای بهبود خواص مکانیکی این نوع روسازی کماکان در حال تکامل و توسعه می باشد. در این پژوهش تاثیر جایگزینی سرباره کوره بلند دانه ای محصول کارخانه ذوب آهن اصفهان در جایگزینی با فیلر سنگدانه - عبوری از الک - 200 بر روی خواص مکانیکی روسازی بتن غلتکی مورد بررسی قرار گرفت. در همین راستا نمونه های استوانه ای بر اساس استاندارد ASTM C1435-06 ساخته شدند و مورد آزمایش مقاومت فشاری و مقاومت کششی غیر مستقیم قرار گرفتند.
در این طرح اختلاط ها عیار سیمان به میزان 300 کیلوگرم بر متر مکعب و دانه بندی به صورت ثابت در نظر گرفته شد. سیمان مورد استفاده از نوع تیپ 1-525 و حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها 19 میلیمتر می باشد. مقاومت فشاری آزمونه ها در سنین 7 و 28 روز و همچنین مقاومت کششی غیر مستقیم در سن 28 روز اندازه گیری شد. نتایج آزمایشات نشان می دهد که نمونه های دارای جایگزینی سرباره آسیاب شده کوره بلند با فیلر طبیعی در مقایسه با نمونه های شاهد - کنترلی - مقاومت بسیار کمتری داشته اند؛ این کاهش مقاومت در اثر کاهش میزان تراکم به دلیل وجود سرباره می باشد؛ همچنین وجود سرباره کوره بلند موجب شده است که روند کسب مقاومت در نمونه ها به تاخیر افتد.
کلمات کلیدی: بتن غلتکی، روسازی راه، سرباره، مقاومت فشاری، مقاومت کششی
.1 مقدمه
بتن کوبیده غلتکی1 که به اختصار بتن غلتکی نامیده میشود، به بتنی با اسلامپ صفر اتلاق می شود که در حالت تازه در مقایسه با بتن معمولی از قوام خشک تری برخوردار است و از نظر ظاهری شبیه به شن و ماسه مرطوب می باشد و در حالت سخت شده، رفتاری نسبتا مشابه با بتن معمولی از خود نشان می دهد.[1] این نام گذاری به دلیل استفاده از غلتک در تراکم این نوع بتن می باشد.سازه های ساخته شده با بتن غلتکی با توجه به تشابه ساخت و عملکرد سازه ای به دو دسته کلی تقسیم می شوند.
الف - سازه های یک لایه که بیشتر در ساخت کف های بتنی واقع بر سطح زمین به کار می رود. مجموعه ی این سازه ها را در ستهی روسازی های بتن غلتکی2 قرار می دهند. لازم به ذکر است که گاهی به خاطر ضخامت زیاد مورد نیاز در طرح روسازی و یا حتی محدودیت های اجرایی، ممکن است این سازه ها را در بیش از یک لایه بتن ریزی کنند؛ ولی آنچه در اینجا مهم است عملکرد تک لایه ای این سازه بعد از گیرش آن است.
ب - سازه های چند لایه که بیشتر در ساخت سدها و سازه های جانبی آن به کار می روند. این گروه از بتن غلتکی را سدهای بتن غلتکی1 می نامند. در این سازه ها اگر چه کل سازه عملکرد تک لایه ای از خود نشان نمی دهد، اما لایه ها بایستی درگیری کافی با یکدیگر داشته باشند تا سازه بتواند عملکرد مناسبی از خود نشان دهد.
.2 سرباره
به طور کلی، سربارهها موادی هستند که در فرایند استخراج فلزات از سنگ معدن آنها به دست آمده و بسته به روش استخراج و نوع کوره ذوب، دارای مشخصات فیزیکی و شیمیایی گوناگون میباشند. در این میان، شناخته شدهترین نوع سرباره، سرباره کوره بلند است. این ماده، در هنگام تهیه چدن و زمان ذوب سنگ آهن در درجه حرارت 1250 تا 1550 درجه سانتیگراد بر اثر واکنش بین مواد گدازآور، قشر معدنی سوخت و ناخالصیهای اکسیدی موجود در فلز به وجود میآید و با توجه به ترکیبات شیمیایی ناخالصیها، حالتی اسیدی یا قلیایی پیدا میکند .[2]
-1-2 سرباره کوره بلند
در فرآیند تولید آهن، سنگ آهن و مواد منعقد کننده - 2سنگ آهک و یا دولومیت - ، همراه با کک به عنوان سوخت به درون کوره منتقل میشود. کک ضمن تولید حرارت، به خاکستر تبدیل شده و مونواکسید کربن به وجود میآورد. در این هنگام، ناخالصیهای موجود در سنگ آهن با آهک یا دولومیت ترکیب شده، از آهن جدا میگردد و تودهای بر روی فلز مذاب تشکیل میدهد. در این مرحله،آهن - چدن - مذاب قالبگیری شده و یا به کوره اکسیژنی منتقل شده و در تولید فولاد مورد استفاده قرار میگیرد .[3]اساسا سرباره کوره بلند یک ماده غیرفلزی شامل سیلیکاتهایی نظیر آلومینوسیلیکات و سیلیکاتهای آلومینوکلسیم میباشد. شایان ذکر است که در هر سیکل تولیدی در کوره بلند، حدود 20 درصد وزنی آهن تولید شده، سرباره به دست میآید .[3] شکل 1-2فرآیند تولید در کوره بلند را نشان میدهد.
-2-2 انواع سرباره کوره بلند
بر اساس روش سرد نمودن، سربارهی کوره بلند در چهار دسته طبقهبندی میشود :[3]
الف- سرباره کلوخهای کوره بلند - سرباره کلوخهای - 1در صورتی که سرباره مذاب کوره بلند در هوا سرد شود، موادی حاصل میگردد که به سرباره کلوخهای معروف است. این نوع سرباره از سرد کردن آهسته سرباره کوره بلند در هوا و در درون پاتیل به منظور ایجاد نوعی محصول متبلور که از نقطه نظر ظاهری شباهت زیادی به سنگهای آذرین دارد، بدست میآید. مشخصات این سرباره در استاندارد ASTM-C125 ذکر شده است.
ب- سرباره متخلخل کوره بلند - سرباره انبساطی - 2 این سرباره، ماده متخلخل سبکی است که به وسیله کنترل فرایند سرد و منجمد نمودن سرباره مذاب کوره بلند توسط آب، بخار و هوای فشرده به وجود میآید.
ج- سرباره کوره بلند گلولهای شکل3 اگر سرباره ذوب شده در دیگ به وسیله آب و هوا با سرعت خنک شده و به حالت جامد تبدیل شود، سرباره کوره بلند گلولهای شکل به وجود میآید. خنک شدن سریع باعث کاهش تبلور میگردد. د- سرباره کوره بلند دانهای4با پاشیدن آب خنک بر روی سربارههای مذاب توسط جتهای آب پر فشار، سرباره مذاب سریعا سرد شده و به ذرات شیشهای غیرمتبلوری که همچون ماسه طبیعی هستند، تبدیل میشوند. در این حالت زمانی برای تشکیل کریستالها وجود ندارد و به همین جهت مواد حاصلهکاملاً به صورت غیر متبلور درمیآید. این نوع سرباره به سربارهی دانهای معروف است.در یک تقسیمبندی دیگر، این ماده در دو دسته اسیدی یا بازی طبقهبندی میشود. اگر محتوای سیلیسی سرباره زیاد باشد، سرباره را اسیدی و اگر مقدار عامل بازی سرباره یعنی CaO زیاد باشد، سرباره را بازی گویند.
.3 روش تحقیق
در این تحقیق که به صورت آزمایشگاهی انجام شده است، ابتدا بر اساس آزمایشات استاندارد، مشخصات فیزیکی و شیمیایی مصالح مصرفی بدست آمده است؛ سپس با استفاده از رطوبت بهینه ی بدست آمده از منحنی رطوبت- چگالی، طرح هایی با دانه بندی و عیار ثابت سیمان جهت ساخت نمونه های شاهد و همچنین نمونه های دارای جایگزینی سرباره کوره بلند دانه ای آسیاب شده با فیلر سنگی ساخته شدند که این آزمونه ها مورد سنجش مقاومت فشاری و کششی قرار گرفتند.
.4 مصالح مصرفی
مصالح مورد استفاده در این پژوهش عبارتند از :
-1 سنگدانه ها - شامل هر دو گروه ریز دانه و درشت دانه - -2 مصالح چسبنده - سیمان پرتلند - -3 سرباره -4 آب
-1-4مصالح سنگی
مصالح سنگی در حدود 75 تا 85 درصد حجم RCCP را تشکیل می دهند و در نتیجه تاثیر بسزایی بر خواص بتن تازه و سخت شده می گذارند. انتخاب درست و مناسب سنگ دانه ها می تواند موجب بهره اقتصادی بیشتر در ساخت و افزایش عمر بهره برداری روسازی بتن غلتکی گردد. در مخلوط بتن غلتکی تازه، خواص مصالح سنگی بر کارپذیری مخلوط و تمایل آن به جدا شدگی و نیز کیفیت تراکم
