بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه سعی شده است که به بررسی خواص مکانیکی، حرارتی و انتقالی بتن خودتراکم - SCC - با نسبت های مختلف دی اکسید تیتانیوم به عنوان ماده افزودنی پرداخته شود. نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم تا درصد وزنی 5 درصد به مخلوط بتن خود تراکم اضافه شده است و خصوصیات مختلف رئولوژیکی آن از طریق آزمایشات اسلامپ فلو، وی فانل و ال فلو مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده اینست که استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به افزایش قوام و یکنواختی بتن تازه منجر میشود و از جداشدگی وآب افتادگی آن جلوگیری می کند.
-1 مقدمه
بتن خود تراکم بتنی با قابلیت روانی بالا و بدون جداشدگی است که می تواند به راحتی در قالب ها پخش و قالب را پر نماید، همچنین اطراف میلگردها را، بدون هیچ لرزاننده ای پر نماید. رئولوژی بتن خود تراکم با تنش تسلیم پایین انجام میگیرد و این مطلب به منظور روانی در حین ریختن می باشد. از دیگر خصوصیات آن می توان به متعادل کردن ویسکوزیته پلاستیک برای همگن کردن ذرات معلق اشاره نمود.
این نوع بتن به منظور تسهیل در اجرای عملیات ساخت و ساز و بهبود عملکرد سازه ای در پروژه های بزرگ و یا اعضای سازه ای پیچیده به کار می رود. که به دلایل یاد شده در این چند سال اخیر استفاده از این نوع بتن مورد توجه زیادی قرار گرفته است - . - 1-4 بسیاری از محققین نیز به اثرات سودمند استفاده از مواد افزودنی در این نوع بتن به منظور بهبود خواص رئولوژیکی و مکانیکی و کارایی آن در مقایسه با بتن های معمولی اشاره دارند.
از جمله این محققین می توان به کارهای سی دی کیو در سال 2011 اشاره کرد که در آن خواص بتن خود تراکم را که با نسبت های مختلف خاکستر آتشفشانی - fly ash - ترکیب شده بود، مورد بررسی قرار داد - . - 5 الدیب نیز در سال 2009 خواص کارایی و مکانیکی بتن فیبری با مقاومت بالا - - UHS-FRC با توجه به مشخصه بتن خود تراکم مورد بررسی قرار داد
همچنین بر اساس تحقیقات فوا و همکاران در سال 2003 در بتن های خود تراکم که با نسبت های متفاوت سرباره کوره های ذوب - - GGBFS ترکیب شده است، می توان به افزایش مقاومت قابل توجهی دست یافت - . - 7 شکرچی و همکاران نیزدر سال 2010 تاثیر استفاده از متاکائولین را بر خواص انتقالی بتن مورد بررسی قرار دادند - . - 8 کارهای زیادی نیز در رابطه با کاربرد نانو ذرات و به عنوان مثال دی اکید تیتانیوم در انواع ملات ها - - 9 ، بتن های معمولی - - 10 و نیز بتن های خود تراکم با عملکرد بالا انجام گرفته است
عملکرد خستگی خمشی بتن های حاوی دی اکسید تیتانیوم مورد استفاده در راهسازی به صورت آزمایشگاهی توسط لی و همکاران در سال 2007 بررسی شده است آنها نشان دادند که عملکرد خستگی خمشی بتن های حاوی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. و میزان حساسیت عمر خستگی - fatigue lives - به تغییرات تنش افزایش می یابد.
علاوه بر این معنای متفاوت دیگری از عبارت عمر خستگی در مورد بتن های ساخته شده با نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در بعضی متون وجود دارد. همچنین مقاومت در مقابل فرسایش در بتن های حاوی دی اکسید تیتانیوم به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. همچنین با افزایش میزان دی اکسید تیتانیوم در بتن میزان افزایش مقاومت در مقابل فرسایش کاهش می یابد. در این مطالعه به بررسی استفاده از نانو ذرات دی اکسید
تیتانیوم با نسبت های مختلف 1 تا 5 درصد بر خواص رئولوژیکی بتن خود تراکم به وسیله آزمایشهای وی فانل، اسلامپ، ال فلو خواهیم پرداخت.
-2 مصالح مورد استفاده در تحقیق
از سیمان پرتلند نوع 2 به منظور ساخت بتن استفاده نمودیم. در جدول - - 1 و جدول - - 2 خلاصه ای از مشخصات فیزیکی و شیمیایی سیمان مورد استفاده آورده شده است.
جدول - 1 - مشخصات فیزیکی سیمان پرتلند تیپ 2
جدول - 2 - مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند تیپ 2
-3 مشخصات نمونه بتنی ساخته شده
تعداد 6 نمونه بتنی با نسبت آب به سیمان 0.38 و با میزان سیمان 450kg/m3 ساخته شده اند. نمونه های بتنی به ترتیب با 0 تا 5 درصد وزنی دی اکسید تیتانیوم که جایگزین سیمان شده اند، تهیه شده اند. تصویر میکروسکوپ الکترونی - SEM - و پراش اشعه ایکس - XRD - دی اکسید تیتانیوم در شکل - - 1 و شکل - - 2 نشان داده شده اند. ویژگی نانو ذرات در جدول - - 3 آورده شده است. از شن سنگ آهک با حداکثر ذرات 12.5 میلی متر به عنوان مصالح درشت دانه استفاده شده است. و از مخلوطی از ماسه سیلیکایی و سنگ آهک خرد شده به صورت فیلر با حداکثر اندازه ذرات 4.75 میلی متر به عنوان مصالح ریز دانه استفاده شده است که ویژگی های این مصالح مورد استفاده در جدول - - 4 آورده شده است.
مشخصات مخلوط بتنی نیز در جدول - - 5 آورده شده است. تمام مصالح مورد استفاده در این تحقیق در حالت خشک هستند. از فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلیت با وزن مخصوص بین 1.06 تا 1.08 به منظور حصول کارایی مورد نظر استفاده شد. همچنین از اصلاح کننده لزجت به منظور پایداری مناسب نمونه های بتنی استفاده شد. مواد افزودنی فوق روان کننده برای افزایش اسلامپ و مقاومت مورد استفاده قرار می گیرند که افزایش مقاومت به دلیل کاهش نسبت آب به سیمان می باشد.
قدرت پخش کنندگی فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلیت به مراتب بیشتر از پایه نفتالینی و ملامینی است. زیرا مکانیزم دوگانه ای در این زمینه دارد که بر پایه دافع الکترواستاتیکی و ملکولی می باشد و به آب اجازه بیششتری می دهد تا اطراف سیمان را احاطه کند.
از آنجا که مواد فوق روان کننده نقش به سزایی در افزایش کارایی بتن های خود تراکم دارند، بنابراین روش خاصی به عنوان ترکیب مواد به منظور افزایش جذب سطحی ملکول های پلی کربوکسیلیت بوسیله ذرات سیمان در تمامی نمونه های بتنی باید به کار گرفته شود. نمونه های بتن خودتراکم با مخلوط کردن مواد دشت دانه و ریز دانه و همچنین سیمان و نانوذرات در میکسر آزمایشگاه به دست می آیند.
مصالح یاد شده به مدت 2 دقیقه در حالت خشک با یکدیگر مخلوط می شوند و سپس آب به میزان 1/2به همراه تمامی ماده فوق روان کننده به مخلوط اضافه شده و به مدت 3 دقیقه با یکدیگر مخلوط می شوند. و در نهایت بعد از 1 دقیقه اصلاح کننده لزجت به مخلوط حاضر اضافه شده و به مدت 1 دقیقه با یکدیگر مخلوط می شوند.
شکل - 1 - تصویر میکروسکوپ الکترونی از نانو ذرات سیلیس
شکل - 2 - تصویر پراش اشعه ایکس از نانو ذرات سیلیس
جدول - 3 - مشخصات نانوذرات مورد استفاده در این تحقیق
جدول - 4 - مشخصات مصالح درشت دانه و ریزدانه و فیلر مورد استفاده در این تحقیق
