بخشی از مقاله
خلاصه :
امروزه در سراسر جهان، ساختن بتن با دوام بالاتر و نیز ارائه روش ها و طرح اختلاط های جدید برای بهبود مقاومت بتن از اهمیت قابل ملاحظهای برخوردار است. هدف اصلی این مقاله، ارائه طرح اختلاط جدید برای افزایش مقاومت بتن میباشد. برای این منظور، یک طرح اختلاط پیشنهاد شده که در آن با استفاده از نانوسیلیکا و عامل باکتریایی می توان مقاومت الکتریکی بتن، که در مقاومت بتن مسلح در برابر خوردگی موثر است، را افزایش داد.
در این راستا، ابتدا نمونه های مختلف آزمایشگاهی ساخته شده و تاثیر عامل باکتریایی و نانوسیلیکا بر روی دوام بتن مورد مطالعه و بررسی قرار میگیرد. نتایج تحقیق نشان می دهد که باکتری و نانوسیلیکا با توجه به خاصیت پرکنندگی باعث بالا رفتن مقاومت الکتریکی بتن و درنتیجه کاهش خوردگی میلگرد و بالا رفتن دوام بتن نسبت به بتنهای معمولی می گردند.
.1 مقدمه
در جهان امروز پس از آب، بتن پر مصرف ترین ماده مصرفی بشر میباشد. لذا ساخت بتن با دوام و به پیرو آن موادی که باعث بهبود دوام بتن گردد از اهمیت ویژهای برخوردار می باشند. در سالهای اخیر با ظهور بتن های هوشمند، نانو و بایو بتن، و روشهای ساخت بتن به صورت خودمتراکم امکان تولید سازه هایی با دوام بیشتر را به ما داده است. به همین علت، در دهههای اخیر مطالعات زیادی بر روی افزایش دوام و مقاومت بتن انجام شده است. یکی از شاخص های مهم در بررسی مقاومت و دوام بتن، مقاومت الکتریکی بتن میباشد که در سال های اخیر مطالعاتی بر روی آن انجام شده است 1]و2و[3 که منجر به ارائه طرح اختلاط های جدیدی که قادر به بهبود مقاومت الکتریکی بتن باشد گردید.
لذا،هدف اصلی تحقیق کنونی، ارائه طرح اختلاط جدیدی برای بهبود مقاومت الکتریکی بتن است. مقاومت ویژه الکتریکی بتن را می توان به عنوان یکی از ویژگی های فیزیکی آن نامید که این شاخص بر اساس مقدار مقاومت بتن در برابر عبور جریان الکتریکی بدست می آید .[3]از این شاخصه می توان برای ارزیابی مقدار مقاومت بتن مسلح در برابرخوردگی استفاده نمود. در روند خوردگی انتقال یون های هیدروکسیل از کاتد به آند براساس اختلاف پتانسیل به وجود آمده در منطقه آندی وکاتدی بتن مسلح، بین بتن به عنوان کاتد ومیلگرد در نقش آند رخ می دهد،که هرچه این مقاومت بیشتر باشد از شدت خوردگی کاسته می شود.به عبارت دیگر خوردگی نسبت مستقیم با جریان بین آند وکاتد داشته وبامقاومت الکتریکی نسبت عکس دارد .
مقاومت ویژه الکتریکی بتن مانند هر ماده مرکب دیگرتابعی از جنس اجزا ی سازنده آن و نحوه ارتباط آنها بایکدیگر می باشد. در نتیجه، هر چه بتن دارای یکپارچگی بیشتری باشد در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد ودر نتیجه احتمال خوردگی آن کمتر ودوام آن بیشتر میگردد.
در طرح اختلاط پیشنهادی در تحقیق حاضر، از نانوسیلیکا برای ایجاد ساختار یکپارچه تر در بتن استفاده میشود. نانوسیلیکا باتوجه به ساختار کریستالی به پرکردن منافذ موجود در بتن پرداخته و باتشکیل ساختاری یک پارچه تر نسبت به بتن معمولی ایجاد می نماید که باعث بالارفتن و بهبود دوام آن میگردد .[5] همچنین، عامل باکتریایی نیز در طرح اختلاط مورد استفاده قرار میگیرد که این عامل با ترسیب کربنات کلسیم منافذ موجود در بتن را پر مینماید و در نتیجه، همچون بتن حاوی نانو سیلیکا می توان انتظار دوام بیشتر بتن را داشت. در بخش دوم از مقاله، طرح اختلاط پیشنهادی و نمونه های آزمایشگاهی ساخته شده معرفی شدهاند و در بخش سوم آزمایش های انجام شده و نتایج بدست آمده تشریح میشوند. در بخش چهارم مقاله نتیجه گیری ارائه شده است.
.2طرح اختلاط
دراین آزمایش باساخت12 نمونه مکعبی به ابعاد10*10*10 با سن 28روز،عمل آوری شده درحوضچه های آب با دمای 25 درجه سانتیگراد و با طرح اختلاط های مشابه استفاده گردید که 8 نمونه آن برای آزمایش و چهار نمونه به عنوان شاهد استفاده شدند. سپس مقایسه عملکرد آن ها از نظر دوام به وسیله آزمایش مقاومت الکتریکی ویژه بتن انجام شد.
با توجه به مطالعات گذشته در رابطه با تاثیر نانوسیلیکا بر روی خواص بتن، مقدار 5درصد وزن مواد سیمانی به عنوان درصد مصرفی در محدودهی بهینه 4تا12درصد وزنی انتخاب گردید .[1] نانوسیلیکا مصرفی درساخت نمونه ها به صورت آمورف و با مشخصات طبق جدول شماره - - 1 استفاده گردید و برای استفاده از عامل باکتری از آب اختلاط حاوی باکتری با غلیظت معلوم استفاده گردید .
در این مقاله نمونه بتن شاهد با نماد O، نمونه حاوی نانوسیلیکا با نماد N، نمونه حاوی نانوسیلیکا و باکتری با نمادN+B و نمونه حاوی باکتری با نمادB معرفی می گردند. برای ساخت 3نمونه از هر سری بتن های آزمایش مطابق جدول شماره - 2 - استفاده شد. در پایان، بتن به روش خودمتراکم ساخته شده و پارامترهای بتن خود متراکم در آن مورد ارزیابی گرفت. از نکات مهم طرح اختلاط ارائه شده این است که در این طرح اختلاط هیچ ماده ای جایگزین دیگری نگردیده و باقی مواد به صورت کلی و درصدی از کل وارد طرح مخلوط گردید.
جدول -1 نانو سیلیس مورد استفاده در آزمایشات
جدول -2 طرح اختلاط آزمونه ها
3 .آزمایش مقاومت ویژه الکتریکی
برای آزمایش مقاومت الکتریکی ابتدا از هر سری 2 آزمونه انتخاب و صفحات مسی رابالایهای نازک از خمیر سیمان کمی شل و با کمی فشار به یکدیگر چسبانده و صفحات را به دستگاه وصل نموده، سپس نمونه ها رامطابق تصویر 1 توسط دستگاه مورد سنجش وارزیابی قرار می دهیم.
