بخشی از مقاله
چکیده
بتن خود تراکم بتنی است که تحت اثر وزن خود جاری شده و بدون نیاز به هرگونه لرزشی به طور کامل قالب ها را حتی با وجود میلگردهای متراکم پر کرده و حالت همگن بودن خود را حفظ نماید.استفاده زیاد از سیمان در بتن منجر به افزایش هزینه تولید شده و همچنین از دیدگاه زیست محیطی نامطلوب است.
لذا در این پژوهش جهت رفع کاستی های بتن های سنتی استفاده از یک مکمل بنام پوزولان پیشنهاد می گردد. پوزولان ماده ای است سیلیسی یا سیلیسی آلومیناتی که به خودی خود ارزش چسبندگی ندارد، اما در مجاورت رطوبت با هیدروکسید کلسیم موجود در بتن واکنش داشته و ترکیباتی را بوجود می آوردکه خاصیت سیمانی و چسبندگی دارند.
در این تحقیق سعی بر آن است که تاثیر استفاده از زئولیت و متاکائولن در بتن خودتراکم مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا، یازده طرح اختلاط با درصدهای متفاوت جایگزینی زئولیت و متاکائولن 5 - ، 10، 15و20درصد - و ترکیب این دو در نظر گرفته شد. برای ارزیابی خواص بتن تازه خودتراکم، آزمایش های جریان اسلامپ، زمان رسیدن جریان اسلامپ به قطر 50 سانتیمتر - T50 - ، قیف V شکل و جعبه L شکل انتخاب شده اند. همچنین، خواص بتن سخت شده، شامل مقاومت فشاری، جذب آب نهایی مورد سنجش قرار خواهد گرفت. نتایج نشان می دهد که استفاده از زئولیت و متاکائولن باعث بهبود خواص بتن تازه و افزایش مقاومت فشاری، وکاهش درصد جذب آب بتن می شود.
-1 مقدمه
دوام، کیفیت و تراکم بتن از جمله مباحثی هستند که در اجرای هرچه بهتر سازه های بتنی همواره مطرح هستند. بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جداشدگی، آب انداختن، نفوذپذیری و....بدلیل لرزاندن - ویبره - نامناسب بتن بوجود می آیند. یکی از روش های ارتقاء کیفیت اجرای سازه های بتنی استفاده از بتن خود تراکم است. توانایی پرکردن و پایداری این بتن در حالت تازه با چهار مشخصه کلیدی، توانایی جریان یافتن، ویسکوزیته، توانایی گذر و مقاومت در برابر جداشدگی تعریف می شود، در صورتیکه در مخلوط بتن همه مشخصه های مذکور وجود داشته باشد خود تراکم تلقی می گردد. این بتن با کارایی بسیار بالا قابلیت شکل پذیری زیاد و مقاومت در برابر جداشدگی دانه ها بدون احتیاج به لرزاننده، تاکنون در برخی پروژه ها مورد استفاده قرار گرفته که با توجه به کارایی بسیار زیاد این بتن در اجرا و عدم وجود مسئله جدایی سنگدانه ها و حالت خمیری ، در عین حال از مقاومت زیاد و دوام نسبتا بالایی برخوردار می باشد.
استفاده از مواد جایگزین سیمان، یکی از راهکارهای اساسی در زمینه کاهش مصرف سیمان است که از یک سو، آلودگی زیست محیطی ناشی از تولید سیمان را کاهش داده و از سوی دیگر صرفه جویی اقتصادی مناسبی چه از نظر کاهش هزینه های تولید و چه از نظر کاهش هزینه های انرژی صنعت ساختمان را در پی خواهد داشت. همچنین مطالعات نشان داده است که علاوه بر مزایای ذکر شده، جایگزینی سیمان با چنین موادی که پوزولان نامیده می شود و به عنوان یک عامل چهارم در تولید بتن می باشد، موجب افزایش دوام بتن و عمر مفید سازه های بتنی می شود.
پوزولان ماده ای است سیلیسی یا سیلیسی آلومیناتی که به خودی خود ارزش چسبندگی ندارد، اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت با درجات حرارت معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی داشته و ترکیباتی را بوجود می آوردکه خاصیت سیمانی و چسبندگی دارند [1]؛ این ژل چسباننده به مرور زمان فضاهای خالی را پر کرده و موجب افزایش مقاومت، افزایش مدول ارتجاعی، کاهش ضریب یا نسبت پواسون و بهبود سایر خواص مکانیکی خمیر سیمان می شود.
زئولیت یک کانی متبلور با ترکیبی از سیلیکات آلومینیوم هیدراته از عناصر قلیایی و قلیایی خاکی می باشد. خواص پوزولانی زئولیتها به علت وجود اکسیدهای سیلیسیم و آلومینیوم در ترکیب شیمیایی آنها است. همچنین باید اشاره نمود که زئولیت دارای ساختار داخلی خاصی به صورت شبکه کریستالی سه بعدی است و سطح داخلی آن بسیار زیاد است. سامی و همکارانش که مقدار بهینه استفاده از زئولیت را برای افزایش مقاومت 28 روزه ی بتن، 10 الی 15 درصد عنوان کرده اند و افزایش مقاومتی تا حدود 15درصد آزمونه ی شاهد را گزارش کرده اند. [2] دکتر شکرچی زاده نشان داد که 20 درصد جایگزینی زئولیت با سیمان می تواند جذب آب و نفوذ پذیری یون کلر را کاهش دهد. و باعث افزایش مقاومت الکتریکی و افزایش مقاومت فشاری بتن در تمامی سنین شود.
متاکائولن یک ماده سیلیکات آلومینیوم آمورف است که از کلسینه نمودن خاک کائولن در دمای بین 700 تا 850 درجه سانتیگراد بدست می آید. متاکائولن به واسطه سطح مخصوص بسیار زیادش فعالیت پوزلانی بسیار زیادی از خود نشان می دهد، در اثر این فعالیت هیدروکسیدکلسیم موجود در بتن از بین رفته و سیلیکات کلسیم هیدارته تولید می شود.
کلسیم هیدراته مهمترین عامل استحکام خمیر سیمان به شمار می رود که می تواند خلل و فرج موجود در بتن به ویژه در ناحیه انتقال را پر نماید و منجر به بهبود ریز ساختار بتن گردد. Parande و همکاران در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که جایگزینی 15 درصد متاکائولن با سیمان باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت الکتریکی و همچنین کاهش در میزان آب جذب شده می شودGruber . [4] گزارش کرده است که کاربرد 8 تا 12 درصد متاکائولن به طرز چشمگیری ضریب انتشار یون کلراید در بتن را کاهش می دهد
درتحقیق حاضر به تاثیر پوزولان های زئولیت و متاکائولن وترکیب این دو پووزولان بر روی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن خود تراکم پرداخته می شود .
-2 برنامه آزمایشگاهی
-1 -2 مواد و مصالح مصرفی
ماسه مصرفی از نوع طبیعی دوبارشور و ازمعادن شهریارتامین شده ومدول نرمی آن 3.3 و وزن مخصوص اشباع با سطح خشک آن 2553 کیلوگرم بر متر مکعب و جذب آب آن 4.1 درصد است. منحنی دانه بندی ماسه در شکل 1 نشان داده شده است. همچنین شن مصرفی از نوع شکسته با حداکثر اندازه 12.5 میلی متر، انتخاب شده اند . وزن مخصوص اشباع با سطح خشک آن 2580 کیلوگرم بر متر مکعب و جذب آب 2.2 درصد می باشد. منحنی دانه بندی شن مصرفی در شکل 2 نشان داده شده است.
شکل 1 دانه بندی ماسه
شکل 2 دانه بندی شن
در این پژوهش از سیمان تیپ دو از تولیدات کارخانه سیمان تهران استفاده گردید. پودر زئولیت مصرف شده تولیدی کارخانه افرا زند، از معدن واقع در 30 کیلومتری شمال سمنان می باشد. متاکائولن مصرفی از کارخانه سنگ کاویان تهیه شد. خصوصیات شیمیایی و فیزیکی سیمان، زئولیت و متاکائولن مصرفی در جدول شماره 1 ذکر شده است. همچنین شکل های شماره 3 و4 به ترتیب متعلق به زئولیت و متاکائولن مصرفی می باشد.
