بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به معرفی تاثیر چهارنوع سنگدانه - دو نوع خاکستر بادی متخلخل سبک، خاکستر بادی سرد پیوند خورده و سنگ آهک خرد شده با وزن معمولی - بر مقاومت و خواص الاستیک بتن پرداخته می شود. در انتهای تحقیق یک مطالعه تجربی جامع برای بتن سبکدانه سازهای - SLWAC - انجام گرفت، این مطالعه با هدف تعیین رفتار بتن سبک سازه ای به طور مختصر به منظور تعریف پایه و اساس یک روش ساده شده برای محاسبه مقاومت SLWAC می باشد. مودهای گسیختگی محتمل برای بتن سبکدانه سازه ای - SLWAC - و تاثیر ترکیبات - اجزاء - اصلی بتن بر روی مقاومت فشاری به صورت دقیق با جزئیات تحلیل و آنالیز شده است.
-1 مقدمه
بتن سبکدانه - LWC - به دلیل چگالی کم، مقاومت ویژه بالا، مقاومت ارتعاشی خوب و همچنین عملکرد آن به صورت عایق گرما، به طور فزاینده ای در ساختمان های بلند، پل های با دهانه بلند مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه برآن مقایسه بتن سبکدانه با بتن پرتلند معمولی نشان می دهد که وزن آن 20 درصد سبک تر از بتن با سیمان پرتلند معمولی می باشد.
بنابراین استفاده از بتن سبکدانه به منظور کاهش اندازه مقطع سازه، افزایش طول دهانه و کاهش هزینه، بسیار مهم و تاثیرگذار می باشد. لازم به ذکر است که بیشترین بتن سبکدانه مصنوعی از مواد زائد جامد صنعتی ساخته می شود که این خود باعث تاثیرات زیست محیطی خوبی می شود. به عنوان مثال مقادیر زیادی خاکستر بادی هنوز هم در محلولهای دفن زباله تولید می شوند که موجب آسیب های جدی به محیط زیست می گردد.
این مواد با ورود به آبهای سطحی موجب آلودگی آن و همچنین موجب آلودگی هوا در سطح بسیار وسیع می گردند .. از آنجا که خاکستر بادی در بسیاری از کشورهای جهان به مقدار بسیار زیاد بلااستفاده باقی می ماند، ساخت سبکدانه های خاکستر بادی می تواند کمک شایانی به استفاده از این مواد نماید. اخیرا تلاشهایی جهت استفاده از مواد زائد جهت ساخت سبکدانه ها صورت گرفته است.
اتصال سرد - پیوند سرد - و پخت - متخلخل سازی - دو روش اصلی برای فرآوری خاکستر بادی است. مطالعات محققان[1] نشان می دهد که با استفاده از خاکستر بادی ، یا مواد تجاری سبک می توان بتنی با وزن مخصوص 1560-1960Kg/m3 و مقاومت متوسط به دست آورد. لو و کوی[2] خواص مکانیکی یک سنگدانه سبک سازه ای ساخته شده با خاکستر بادی و رس را ارائه داده اند.
نتایج نشان داد که جذب آب دانه های سبز بالا است اما مقاومت خرد شدن بتن حاصله می تواند بالا باشد. بنابراین به نظر می رسد که بهتر است تاثیر استفاده از خاکستر بادی بر مقاومت بتن سبکدانه مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به آنچه گفته شد، بتن سبکدانه در آینده نزدیک به طور گسترده در سازه های مهندسی عمران بیش از پیش مورد توجه و استفاده قرار خواهد گرفت. گزارش شده است که بتن سبکدانه در مقایسه با بتن با سیمان پرتلند معمولی، دارای دوام و پایایی بیشتری بوده که از آن جمله می توان به نفوذناپذیری بالاتر، مقاومت بیشتر در برابر سرما و از بین بردن خطر واکنش قلیایی سنگدانه ها اشاره نمود.
برای افزایش مقاومت فشاری بتن سبک سازه ای می توان مقدار سیمان را افزایش داد یا از دوده سلیسی استفاده نمود، اما باید در آن صورت موارد اقتصادی نیز باید مدنظر قرار داد. نکته دیگر عملکرد ضعیف بتن سبک سازهای با مقاومت فشاری پایین در برابر یخ و ذوب شدن می باشد که برای رفع این مشکل پیشنهاد می شود از مواد افزودنی روان کننده - کاهنده آب - استفاده شود.
همچنین ترکیبات اجزای اصلی بتن مانند سنگدانه ها و نسبت آب به سیمان و... بر روی مقاومت فشاری بتن سبکدانه تاثیر می گذارد. و لذا در این تحقیق یک مدل دو فازی برای برآورد مقاومت SLWAC مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده همبستگی و تطابق بالا بین مقادیر طراحی و آزمایشگاهی برای ترکیبات مختلف با انواع متمایز از سنگدانه های سبک - LWA - می باشد. لذا در این تحقیق چند نوع آزمایش برای بررسی تاثیر خاکستر بادی و متاکائولین بر روی مقاومت فشاری بتن سبکدانه و همچنین آزمایشی برای بررسی تاثیر اجزای اصلی بتن سبکدانه مانند سنگدانه ها و نسبت آب به سیمان بر مقاومت فشاری بتن سبکدانه انجام گرفته است که در ادامه به ترتیب ذکر خواهند شد.
-2 آزمایشها
-1-2آزمایش های مربوط به بررسی تاثیر خاکستر بادی بر روی مقاومت بتن سبکدانه
-1 -1-2 خواص و مشخصات مواد استفاده شده
ترکیبات شیمایی سیمان پرتلند - CEM I 42.5 R - ، خاکستر بادی، بنتونیت، پودر شیشه، سیلیکا فیوم در جدول - 1 - آورده شده است. مشخصات فیزیکی و نتایج مقاومت فشاری و فعالیت پوزولانی سیمان و خاکستر بادی در جدول - 2 - و - 3 - آورده شده است.
جدول-1 ترکیبات شیمیایی سیمان - - C، خاکستر بادی - - FA، بنتونیت - - BN، پودر شیشه - - GP و سیلیکا فوم - - SF - بر حسب درصد وزنی
جدول-2 مشخصات فیزیکی سیمان و خاکستر بادی
جدول-3 مقاومت فشاری و آزمون های فعالیت پوزولانی
TS639 بیان می کند که مقاومت نمونه تست نباید کمتر از مقاومت نمونه کنترل - نمونه شاهد - 7 روزه و 28 روزه باشد و باید حداقل % 70 مقاومت 28 روزه نمونه شاهد باشد. همانطور که در جدول - 3 - دیده می شود، نتایج به ملزومات مشخص شده در TS639 برای هر دو مورد مقاومت فشاری و فعالیت پوزولانی رسیده است. مطابق شکل - 1 - ، خاکستر بادی بسیار درشت تر از سیمان پرتلند است. و پودر شیشه ریزتر از خاکستر بادی بوده اما درشت تر از بنتونیت وسیمان است
شکل-1 توزیع اندازه ذرات خاکستر بادی، سیمان، بنتونیت و پودر شیشه[4]
-2-2 تست انجام شده برروی سنگدانه ها
برای مشخص کردن مقاومت سبکدانه ها، ذرات بین صفحات موازی قرار گرفته و با فشار شکسته میشوند. حداقل 20 دانه با قطر حدود mm 10 مورد آزمایش قرار گرفتند تا متوسط مقاومت دانهها به دست آید.
