بخشی از مقاله
چکیده
بتن زهکش، نوآوری در حال ظهورایست که تاکنون برای جادهها با حجم کم ترافیکی و نیز پارکینگها در نظر گرفته شده است، همچنین یک روش جایگزین برای مدیریت روان آب استفاده میشود. زئولیت به عنوان یک افزودنی معدنی می تواند از آب انداختگی و جداشدگی بتن تازه جلوگیری کند،پایایی بتن را خصوصاً مقاومت در برابر واکنش قلیائی سنگدانهها را افزایش میدهد و سبب افزایش مقاومت بتن میشود. استفاده از زئولیت، جایگزین مناسبی به جای درصد مشخصی از سیمان در انواع بتنها بوده است.
در این مقاله سعی بر این شده است که بتن زهکش ساخته شده متشکل از ترکیب درشت دانه های مختلفی باشد. استفاده از بتن زهکش مناسب و قابل استفاده در روسازی که باعث کاهش رواناب سطحی و نیز کاهش خسارات ناشی از تصادفات بر اثر لغزندگی جادهها خواهد شد. هدف این مقاله بررسی اضافه کردن زئولیت به جای 10 درصد از سیمان مصرفی در بتن زهکش بوده که نتیجه آن جذب آب بالای ترکیب و کاهش مقاومت خواهد شد، ولی با استفاده از تغییر در میزان آب به سیمان در بتن زهکش به یک درجه مناسب برای رسیدن به یک ترکیب با خصوصیات مناسبی رسیدهایم.
.1 مقدمه
در روزهای بارانی و برفی به دلیل وجود آبهای سطحی روی جاده امنیت ترافیک برای خودروها به مخاطره میافتد، خاصیت منحصر به فرد بتن زهکش که آن را به یکی از مصالح ویژه در روسازی در کشورهای پیشرفته مبدل و تحولات زیادی در محوطهسازی شهرهای اروپا و آمریکا ایجاد کرده است. یکی از موارد استفاده از این نوع بتن در ساخت سنگفرش خیابانها است.
روسازی زهکش، این تفاوت را دارد که به مایعات اجازه نفوذ از طریق ساختار را میدهد. بتن زهکش از مصالح شامل سیمان پرتلند، درشت دانه، مقدارکم ریز دانه، مواد افزودنی و آب و بدون اسلامپ و دانهبندی باز میباشد. مقاومت بتن زهکش از بتن معمولی کمتر است ودلیل اصلی آن وجود فضاهای خالی زیاد در ساختمان آن میباشد، بنابراین در حالت عادی استفاده از این نوع بتن در روسازی با ترافیک متوسط و یا کم مناسب میباشد.
به طور کلی بتن زهکش از نظر زیست محیطی مزایای فراوانی دارد که امروزه توجه خاصی به آن شده است. موارد استفاده از آن، در مناطق با بارندگی زیاد، فرودگاهها، پارکینگها،گذرگاههای عابر پیاده، قطعات پیش ساخته و نیز استفاده از آنها در قسمتهایی از جادههای ترافیکی میباشد، که در قالب روسازی و یا قطعات معینی از بخش راه به منظور کاهش و هدایت روانآب و افزایش نفوذپذیری و همچنین به عنوان لایههایی از زیرسازی راه و سازههای هیدرولیکی میباشد.
با توجه به افزایش آلودگی محیط زیست و همچنین بحران انرژی و نیاز به صرفه جویی در مواد انرژیزا و تهیه و تولید مواد مختلف نظیر سیمان بایستی تلاش شود تا تولید این فرآورده اقتصادی شده و کیفیت مصرف آن بهبود یابدهمچنین.
در عصر حاضر در بسیاری از کشورها خصوصاً کشورهای ایران روند رو به رشدی در جهت افزایش ساخت و سازها در زمینه صنعت ساختمان و در زمینه روسازی بتنی صورت گرفته است. همه این پیشرفتها در دورهی حاضر، افزایش مصرف مصالح ساختمانی از جمله فولاد و در راس آن مصالح مصرفی مثل بتن را دارا میباشند. برایند همه این پیشرفتها منجر به افزایش مصرف سوخت در کارخانههای تولید مصالح میشود که در این میان فرآیند تولید بتن به دلیل این که دارای بالاترین حجم تولید در بین تمام مصالح ساختمانی در جهان است اهمیت بسیار زیادی دارد. یکی از قدمهای مهم، استفاده از مواد پوزولانی به صورت طبیعی و مصنوعی در بتن است استفاده از این مواد و جایگزین کردن آن نه تنها هزینهی بتن را پایین میآورد بلکه از نظر زیست محیطی سبب کاهش آلودگی میشود.
اولین استفاده از بتن زهکش در استرالیا ، در اوایل سال 1946 بود. پس از سال 1946 بتن زهکش برای طیف بسیار گستردهای از برنامههای کاربردی مورد استفاده قرار گرفت و از آن به عنوان یک ماده برای تحمل بار در ساختمان 10 طبقه نیز استفاده شد. در اواخر دهه 1960، تحقیقات در مورد نوع جدیدی از ساختار روسازی در آزمایشگاههای تحقیقاتی موسسه فرانکلین در ایالات متحده آغاز شد، با حمایت سازمان حفاظت از محیط زیست - EPA1 - ، روسازی زهکش توسعه داده شد.
این ساختار جدید روسازی ابتدا در پارکینگها مورد استفاده قرار گرفت. تنیس و همکاران در سال 2004 به بررسی تاثیر آب و مواد سیمانی بر روی نفوذپذیری و زهکشی این بتن پرداختند و ACI 2010 در گزارش 522R-10 با استفاده از این تحقیق درصد آب به سیمان را 27 تا 34 لحاظ نمودند. مطالعاتی که لیان در سال 2010 بر روی روسازی بتن زهکش انجام داد متوجه شد با افزایش نسبت آب به سیمان تا مقدار0/34 مقاومت فشاری افزایش یافته و پس از آن با افزایش مقدار آب به سیمان مقاومت فشاری کاهش مییابد.
اثر مثبت الیاف در مطالعات زیادی بیان شده، به طوری که یانگ و جیانگ اثر الیاف پلیمری را در بتن زهکش بررسی کرد و به این نتیجه رسید که با افزودن الیاف به بتن، مقاومت فشاری افزایش مییابد و ممکن است این افزایش مقاومت فشاری به دلیل تقویت ملات باشد. علاوه بر آن افزودن الیاف تاثیر آنچنانی بر نفوذپذیری نداشته است.
در ایران نیز تحقیقاتی انجام شد که برای اولین بار عابدی کوپایی و همکاران ایشان در سال 1391، در تحقیقی کاهش میزان کدورت روانابهای شهری را با استفاده از بتن زهکشِ جاذب، بررسی نمودند. نیلی و افروغ ثابت نیز به بررسی مقاومت ضربه و مشخصات مکانیکی بتن حاوی الیاف پلی پروپیلن پرداختند. در این تحقیق از نسبت آب به سیمان و الیاف پلی پروپیلن با طول 12 میلیمتر در طرح اختلاط بتن استفاده شده است. با توجه به انجام آزمایشات مختلف بر روی نمونههای استوانه ای تاثیر افزایش مقدار الیاف پلی پروپیلن در بتن بر روی مقاومت فشاری، ضربه و سایر مشخصات مکانیکی مثبت ارزیابی شد. خصوصیت
بارز بتن زهکش عبور جریان آب و باد در داخل بتن به خاطر تخلخل داخلی آن میباشد، که این امر سبب شکوفایی خاصیتهای مفیدی در این بتن شده. خصوصیات بتن زهکش را میتوان در حالت کلی به روشهای زیر طبقهبندی نمود:
- مدیریت آب
- ذخیره گرمایی
- ایمنی ترافیکی
2. مواد و مصالح مورد استفاده
برای به دست آوردن یک نوع خاص از بتن با خصوصیات و رفتار عملکردی مورد نظر، به عنوان روسازی بتنی، اولین قدم انتخاب مصالح و نیز بدست آوردن نسبت طرح اختلاط بتن می باشد. تعیین نسبت طرح اختلاط بتن، روندی است که توسط آن ترکیب صحیح سیمان و انواع سنگدانه و همچنین میزان مواد افزودنی برای ساخت بتن مشخص را نتیجه میدهد.
یکی دیگر از اهداف طرح اختلاط، به خصوص برای روسازی های بتنی به دست آوردن محصول نهایی که عملکرد نزدیکی با نیازهای از پیش تعیین شده ما داشته باشد. از مهمترین دستاوردها میتوان به کارایی بتن تازه و مقاومت بتن سخت شده می باشد. تعیین طرح اختلاط و به دست آوردن مخلوط بتن نیز علاوه بر عملکرد های فیزیکی و رفتاری، توان عملیاتی ساختن آن را از لحاظ اقتصادی نیز مورد نتیجه قرار میدهد.
در این بخش مصالحی که در ساخت بتن برای روسازی بتن زهکش میباشد، مورد بررسی قرار شده و آزمایشاتی جهت ارزیابی خواص فیزیکی و مکانیکی آن انجام شده است. آزمایشهای اولیه برای بتن تازه و آزمایشهای ثانویه برای بتن سخت شده میباشد .تمامی آزمایشهای انجام شده عبارتند از: آزمایشهای اسلامپ و کارایی، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، نفوذپذیری و تخلخل در بتن زهکش .
مصالح استفاده شده در آزمایشات این فصل به دو دسته کلی تقسیمبندی میشوند، دسته اول، مصالحی که ساختار اصلی بتن زهکش را تشکیل میدهند، عبارتند از: سیمان، سنگدانه و آب. دسته دوم، مصالحی هستند که برای بهبود خواص مکانیکی بتن به عنوان مواد افزودنی، در ساخت این نوع بتن به کار گرفته شدهاند که عبارتند از: الیاف پلی پروپیلن، فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات اتر و بخش مهم مواد افزودنی، که جایگزین درصدهای مشخصی از سیمان در بتن می باشد، ماده ای به نام زئولیت از نوع کلینوپتیلولایت است.
سیمان استفاده شده در این پژوهش سیمان پرتلند تیپ 2، از شرکت سیمان عمران انارک-سیمان دلیجان- بوده است - جدول . - 1 سنگدانههای به کار رفته در روسازی بتن زهکش، شامل مصالح سنگی درشت دانه - شن - و مصالح سنگی ریزدانه - ماسه - از معادن شرکت تعاونی دانش بنیان نانوبتن امین استان قم میباشد و مشخصات دانه بندی مورد استفاده در جدول شماره 2 آمده است. همچنین مشخصات الیاف استفاده شده در تمامی آزمایشات این پژوهش از نوع p.p. شرکت رز پلیمر اصفهان میباشد. نقش درشتدانه، به عنوان تحملکننده بارهای وارده بر بتن میباشد و با بکارگیری مقاومت بالاترآن سبب افزایش مقاومت بتن خواهیم شد. دانه بندی درشتدانه ها در بتن زهکش طبق استاندارد ASTM C33 شامل 3 دسته کلی میباشد - در جدول 2، درصد میزان دانه بندی مصالح طبق آیین نامه ارائه شده است - :
جدول :2 جدول دانه بندی استفاده شده طبق آیین نامه ASTM C33
