بخشی از مقاله
تاثیر عمل آوري داخلی بوسیله پلیمرهاي سوپر جاذب آب بر بتن هاي حاوي پودر آب بند کننده بتن مورد استفاده در سازه هاي آبی تأثیر این روش بر ریز ساختار بتن و مقاومت و نفوذ پذیري
چکیده:
یکی از مشکلات اساسی کشور ایران قرار گرفتن در شرایط جغرافیایی نیمه خشک و کاهش بارندگی سالیانه باعث شد تا کنترل هدررفت آب بطور جدي سرلوحه کار وزارت نیرو وشرکت مهندسی آب وفاضلاب کشور قرار گیرد.
آببند نبودن و نشت از مخازن بتنی که جزء هدر رفت ظاهري میباشد مزید بر علت شد تا این تحقیق صورت پذیرد.
هدف این پژوهش اثر عمل آوري داخلی بوسیله پلیمر سوپر جاذب آب روي ریز ساختار بتن سازههاي آبی
(مخازن ذخیره) حاوي پودر آببند است. در این موضوع روشهاي مطالعه ریز ساختار هاي بتن و ریز ساختار هاي بتن با عمل آوري داخلی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و نتایج حاصل با نمونه شاهد مقایسه خواهد شد.
چنانچه بتن نتواند تنش کششی ناشی از تغییرات حجمی را تحمل کند، ترك می خورد. عمل آوري باعث کاهش جمع شدگی بتن و در نتیجه کاهش تنش کششی در بتن مقید می شود؛ در ضمن با پیشرفت درجه هیدراتاسیون، مقاومت کششی بتن افزایش می یابد. لذا عمل آوري مناسب و بهنگام، از رشد شرایط مناسب براي ترك خوردن جلوگیري می کند.
امروزه روش هاي مختلفی جهت شناسایی و آنالیز مواد وجود دارد که یکی از معروف ترین آنها، روش هاي میکروسکوپی میباشد. در این روش ها میتوان تصاویر بزرگنمایی شده از نمونه به دست آورد. میکروسکوپ الکترونی روبشی که از گروه میکروسکوپ هاي الکترونی است، از معروف ترین روش هاي میکروسکوپی به شمار می رود که علاوه بر تهیه ي تصاویر بزرگنمایی شده، در صورتی که به تجهیزات اضافی مجهز شود میتواند براي آنالیز شیمیایی و دیگر بررسی ها نیز به کار گرفته شود.
کلمات کلیدي: میکروسکوپ الکترونی، ریز ساختار بتن، سیستم سیمانی، عمل آوري داخلی.
٩٢
مقدمه:
بتن پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است. این ماده، معمولاً از مخلوط نمودن سیمان پرتلند، ماسه، شن، آب و مواد افزودنی ساخته میشود در طول چند دهه اخیر استفاده از بتن هاي توانمند رو به افزایش میباشد.[1]
چنانچه بتن نتواند تنش کششی ناشی از تغییرات حجمی را تحمل کند، ترك می خورد. روش مقابله با این پدیده عمل آوري بتن میباشد که به دو صورت عمل آوري داخلی و خارجی امکان پذیر است.[2]
از دید کلان نگر که خواص مهندسی بتن تعیین میشود؛ بتن مصالح همگن تلقی میگردد. این خواص شامل ویژگیهاي فیزیکی- مکانیکی و تابع زمان میباشد. از دید ریزساختار، در مقیاس میکرومتر، بتن داراي سه فاز می-
باشد.[3]
با توجه به اینکه در بتن معمولی نسبت آب به مواد سیمانی بیشتر از 0/42 است، به حد کافی آب براي تکمیل فرایند هیدراتاسیون وجود دارد و اگر توسط مواد غشائی عمل آورنده از تبخیر رطوبت جلوگیري شود مشکلی براي پیشرفت فرایند هیدراتاسیون بوجود نمی آید و در صورتیکه عمل آوري خارجی با آب فراهم باشد منافذ موجود در بتن
به حد کافی بزرگ و به هم پیوسته هستند که آب بتواند به داخل بتن نفوذ کرده به ذرات سیمان هیدراته نشده برسد. اینگونه روشهاي عمل آوري براي بتن معمولی مناسب است ولیکن در بتن توانمند و پرمقاومت (w/c<0.42) با
پوشش عایق رطوبتی فرایند هیدراتاسیون پس از اینکه حدود 50 درصد رطوبت موجود مصرف شود متوقف خواهد شد
[4] و اگر عمل آوري با آب فراهم باشد فقط تا چند روز اول نفوذ آب به داخل بتن امکان پذیر است و پس از آن به علت کوچک شدن منافذ لایه سطحی بتن و قطع پیوستگی آنها، آب نمی تواند به منافذ درون بتن برسد در نتیجه پدیده خود خشک شدگی منافذ موئین و جمع شدگی خودزا بوجود می آید.[5]
براي جلوگیري از رشد جمع شدگی خودزا و تبعات منفی آن، باید یک منبع رطوبت داخلی فراهم شود (عمل آوري داخلی(1 تا کاهش رطوبتی که بر اثر فرایند هیدراتاسیون در منافذ موئین بوجود می آید بلا فاصله جبران شود.[6]
در نسبت آب به مواد سیمانی پائین فقط عمل آوري داخلی می تواند از خود خشک شدگی جلوگیري کند. البته در این حالت سیستم سیمانی باید عایق رطوبتی بشود تا رطوبت آن تبخیر نشود[7]
٩٣
طرح اختلاط بتن:
خصوصیات سنگدانه مصرفی:
درشت دانه مصرفی(شن بادامی و نخودي)
میانگین چگالی سنگدانههاي درشت 2/7، میانگین قابلیت جذب آب 1/11 و همچنین با رطوبت تقریبا برابر با صفر تحت آزمایش بدست آمد. نمودار دانه بندي شن مصرفی مطابق نمودار 1-4 میباشد.
(نمودار(1 -4 نمودار دانه بندي شن
o ریز دانه مصرفی(ماسه)
میانگین چگالی سنگدانههاي ریز 2/77، میانگین قابلیت جذب آب 2/56 و همچنین با رطوبت برابر با 0/3 درصد تحت آزمایش بدست آمد. نمودار دانه بندي شن مصرفی مطابق نمودار 2-4 میباشد.
۴٩
(نمودار(2 -4 نمودار دانه بندي ماسه
سوپر جاذب آب
سوپر جاذب آب از نوع A100 یعنی با ظرفیت جذب آب 100 برابر وزن خود استفاده شده است. نحوه اندازه گیري ظرفیت جذب آب بصورت زیر انجام گرفت:
ابتدا مقدار 2 گرم سوپر پلیمر را وزن کرده سپس الک 200 خیس شده را وزن می کنیم. سوپر پلیمر را داخل الک 200 ریخته و در مجاورت آب بمدت1 ساعت قرار میدهیم تا کاملا اشباع شود. کمی فشار بر الک 200 وارد میکنیم تا آب اضافی خارج شود و وزن می کنیم، سپس وزن الک خیس و سوپر پلیمر را از وزن کل کم می کنیم، میزان آب جذب شده توسط سوپر پلیمر بدست می آید، که در این طرح 100 برابر بود.
۵٩
(شکل(1 -4 نمونه سوپر پلیمر قبل و بعد از اشباع
سیمان مصرفی
سیمان مصرفی از نوع پرتلند تیپ 5 با چگالی 3/15 و عیار سیمان بتن شاهد 481 کیلوگرم در مترمکعب در نظر گرفته شد.
اسلامپ بتن و فوق روان کننده
با توجه به نسبت آب به سیمان ./35 مورد استفاده در این تحقیق براي اینکه بتوان بتن سازهاي را با کمترین میزان ویبره متراکم نمود و از جدا شدن دانهها تا حد زیادي کاست، اسلامپ در حدود 120-150 میلیمتر براي طرح همه مخلوطها در نظر گرفته شد. براي رسیدن به این اسلامپ، از فوق روان کننده با قدرت کارپذیري بالا بر پایه پلی کربوکسیلیک اتر (PR6) ساخت شرکت کیمیا نشان تاك به مقدار 0/67 درصد وزنی مواد سیمانی استفاده گردید. این مقدار با اضافه کردن تدریجی فوق روان کننده و اندازه گیري اسلامپ، تا رسیدن به اسلامپ مورد نظر به مقدار ./67
درصد وزنی مواد سیمانی بدست آمد.
اسلامپ بدست آمده در نمونه هاي شاهد و نمونه هاي حاوي پلیمر سوپر جاذب آب اختلاف حدود 5 میلیمتر بود که قابل چشم پوشی بود.
۶٩
(شکل(2 -4 اسلامپ نمونه
5-1- 2-4 آب مصرفی:
آب مصرفی در این تحقیق، آب آشامیدنی شبکه آب شهرستان یزد میباشد.
تعداد نمونه و طرح اختلاط
براي انجام آزمایشات 4 نمونه طرح مخلوط با درصد آب عمل آوري داخلی مختلف و هر سري شامل 3 نمونه مکعب به ابعاد 15*15 سانتی متر مربوط به آزمایش مقاومت فشاري و ریز ساختار میکروسکوپ الکترونی 28 و 90
روزه، طبق جدول ارائه شده ساخته شد. لازم بذکر است که نامگذاري نمونهها به صورت جدول زیر انجام گرفت.
