بخشی از مقاله
تاثیر عمل آوری داخلی بوسیله پلیمرهای سوپر جاذب آب بر ریزساختار، مقاومت و نفوذ پذیری بتن های حاوی پودر آب بند کننده بتن
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 جدی سرلوحه کار وزارت نیرو وشرکت مهندسی آب وفاضلاب کشور قرار گیرد. آببند نبودن و نشت از مخازن بتنی که جزء هدر رفت واقعی میباشد مزید بر علت شد تا این تحقیق صورت پذیرد.
هدف این پژوهش اثر عمل آوری داخلی بوسیله پلیمر سوپر جاذب آب روی ریز ساختار بتن سازههای آبی (مخازن ذخیره) حاوی پودر آببند است. در این موضوع روشهای مطالعه ریز ساختار های بتن و ریز ساختار های بتن با عمل آوری 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، ترک می خورد. عمل آوری باعث کاهش جمع شدگی بتن و در نتیجه کاهش تنش کششی در بتن مقید میشود؛ در ضمن با پیشرفت درجه هیدراتاسیون، مقاومتکششی بتن افزایش می یابد. لذا عمل آوری مناسب و بهنگام، از رشد شرایط مناسب برای ترک خوردن جلوگیری میکند.
امروزه روش های مختلفی جهت شناسایی و آنالیز مواد وجود دارد که یکی از معروف ترین آنها، روش های میکروسکوپی میباشد. در این روش ها میتوان تصاویر بزرگنمایی شده از نمونه به دست آورد. میکروسکوپ الکترونی روبشیکه از گروه میکروسکوپ های الکترونی است، از معروف ترین روش های میکروسکوپی به شمار می رود که علاوه بر تهیه ی تصاویر بزرگنمایی شده،در صورتی که به تجهیزات اضافی مجهز شود میتواند برای آنالیز شیمیایی و دیگر بررسی ها نیز به کار گرفته شود.
واژگان کلیدی: میکروسکوپ الکترونی، ریز ساختار بتن، سیستم سیمانی، عمل آوری داخلی.
مقدمه:
بتن پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است. این ماده، معمولاً از مخلوط نمودن سیمان پرتلند، ماسه، شن، آب و واد افزودنی ساخته میشود در طول چند دهه اخیر استفاده از بتن های توانمند رو به افزایش میباشد.]1[
چنانچه بتن نتواند تنش کششی ناشی از تغییرات حجمی را تحمل کند، ترک می خورد. روش مقابله با این پدیده عمل آوری بتن میباشد که به دو صورت عمل آوری داخلی و خارجی امکان پذیر است.]2[
از دید کلاننگر که خواص مهندسی بتن تعیین میشود؛ بتن مصالح همگن تلقی میگردد. این خواص شامل ویژگیهای فیزیکی- مکانیکی و تابع زمان میباشد. از دید ریزساختار، در مقیاس میکرومتر، بتن دارای سه فاز میباشد.]3[
با توجه به اینکه در بتن معمولی نسبت آب به مواد سیمانی بیشتراز 0/42 است، به حد کافی آب برای تکمیل فرایند هیدراتاسیون وجود دارد و اگرتوسط مواد غشائی عمل آورنده از تبخیر رطوبت جلوگیری شود مشکلی برای پیشرفت فرایند هیدراتاسیون بوجود نمی آید و در صورتیکه عمل آوری 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 روشهای عمل آوری برای 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 آوری 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[
برای جلوگیری از رشد جمعشدگی خودزا وتبعات منفی آن، باید یک منبع رطوبت داخلی فراهم شود (عمل آوری 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 آوری داخلی می تواند از خود خشک شدگی جلوگیری کند. البته در این حالت سیستم سیمانی باید عایق رطوبتی بشود تا رطوبت آن تبخیر نشود]7[
طرح اختلاط بتن:
خصوصیات سنگدانه مصرفی:
درشت دانه مصرفی(شن بادامی و نخودی)
میانگین چگالی سنگدانههای درشت 2/7، میانگین قابلیت جذب آب 1/11 و همچنین با رطوبت تقریبا برابر با فر تحت آزمایش بدست آمد. نمودار دانه بندی شن مصرفی مطابق نمودار 1-4 میباشد.
o ریز دانه مصرفی(ماسه)
میانگین چگالی سنگدانههای ریز 2/77، میانگین قابلیت جذب آب 2/56 و همچنین با رطوبت برابر با 0/3 درصد تحت آزمایش بدست آمد. نمودار دانه بندی شن مصرفی مطابق نمودار 2-4 میباشد.
(نمودار(2 -4 نمودار دانه بندی ماسه
سوپر جاذب آب
سوپر جاذب آب از نوع A100یعنی با ظرفیت جذب آب 100 برابر وزن خود استفاده شده است. نحوه اندازه گیری 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.
(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 برای اینکه بتوان بتن سازهای را با کمترین میزان ویبره متراکم نمود و از جدا شدن دانهها تا حد زیادی کاست، اسلامپ در حدود 120-150 میلیمتر برای طرح همه مخلوطها در نظر گرفته شد. برای رسیدن به این اسلامپ، از فوق روان کننده با قدرت کار پذیری بالا بر پایه پلی کربو کسیلیکاتر ((PR6 ساخت شرکت کیمیا نشان تاک به مقدار 0/67 درصد وزنی مواد سیمانی استفاده گردید. این مقدار با اضافه کردن تدریجی فوق روان کننده و اندازه گیری اسلامپ، تا رسیدن به اسلامپ مورد نظر به مقدار ./67 درصد وزنی مواد سیمانی بدست آمد.
اسلامپ بدست آمده در نمونه های شاهد و نمونه های حاوی پلیمر سوپر جاذب آب اختلاف حدود 5 میلیمتر بود که قابل چشم پوشی بود.
5-1- 2-4 آب مصرفی:
آب مصرفی در این تحقیق، آب آشامیدنی شبکه آب شهرستان یزد میباشد.
تعداد نمونه و طرح اختلاط
برای انجام آزمایشات 4 نمونه طرح مخلوط با درصد آب عمل آوری داخلی مختلف و هر سری شامل 3 نمونه مکعب به ابعاد 15*15 سانتی متر مربوط به آزمایش مقاومت فشاری و ریز ساختار میکروسکوپ الکترونی 28 و 90 روزه، طبق جدول ارائه شده ساخته شد. لازم بذکر است که نامگذاری نمونهها به صورت جدول زیر انجام گرفت.
