بخشی از مقاله
چکیده :
امروزه استفاده از مواد پوزولانی به عنوان مصالحی دارای خاصیت سیمانی و جایگزین شونده در قسمتی از سیمان پرتلند مخلوطهای بتنی مورد توجه زیاد میباشد. به علت این امر بهبود اکثر خواص بتن و قیمت مناسب آن به ویژه در پروژه های عظیمی که حجم بالای بتن و نوع خاصی از آن مدنظر می باشد.در این مقاله سعی شده است برخی از مزایای کاربرد مصالح پوزولانی در ساخت بتن های با مقاومت بالا مورد بررسی قرار گیرد . از آنجائیکه امروزه استانداردهای مختلف استفاده از مواد پوزولانی را توصیه نموده و برخی از انواع آن در کشور تولید می شوند، کسب آگاهی و شناخت آنها حائز اهمیت می باشد. در این مقاله کاربرد این مواد از نقطه نظر ساخت اسکله مورد توجه قرار گرفته و به بررسی آزمایشگاهی تاثیر پوزولان بر مقاومت فشاری و خمشی بتن های با مقاومت بالا با نسبت آب به سیمان ثابت %26 و نسبت میکروسیلیس ثابت پرداخته شده است و در نهایت به نتایج ثابت مناسبی از جمله افزایش مقاومت فشاری و خمشی نمونه های حاوی پوزولان نسبت به نمونه های شاهد دست یافتیم.
کلید واژه ها : بتن با مقاومت بالا، پوزولان، میکروسیلیس، مقاومت خمشی
-1مقدمه:
بتن در حال حاضر گسترده ترین کاربرد را در بین مصالح شناخته شده دارد و از طرفی در جهان امروز نیاز به صرفه جویی در انرژی، همچنین حفظ ذخائر آنها و سایر جنبه های اقتصادی ایجاب میکند که کوششهای وسیعی در جهت استفاده بهینه از ذخائر انرژی صورت گیرد. از طرفی پروژه اسکلهشهید رجایی بندرعباس که حجم بتنی بالغ بر پانصد هزار مترمکعب داشته و بایستی مطابق طرح، بتن با مقاومت بالا در آن استفاده گردد. در این پژوهش به منظور دستیابی به ابر بتن های پوزولانی و استفاده آن در سازه بتن مسلح از میکروسیلیس و پوزولان طبیعی با طرحهای متفاوت و مصالح با خواص فیزیکی و شیمیایی ثابت و سیمان تیپ 2 کارخانه سیمان هرمزگان ساخته شد. نتایج حاصله از مقاومت خمشی نمونه ها در قیاس با نونه های شاهد اعداد مناسبی بود.
انواع پوزولانها :
براساس تقسیم بندی های کلی مواد پوزولانی به دو دسته کلی پوزولانهای طبیعی و مصنوعی تقسیم میشوند:
پوزولانهای طبیعی: موادی هستند که به منظور تولید یک پوزولان از مصالح موجود در زمین مورد استفاده قرار گیرند. معمولا" روند تولید شامل، خردکردن ، آسیاب، جدا نمودن اندازه ها و در بعضی از موارد اعمال حرارت فعال سازی می باشد.[1-2]
پوزولانهای مصنوعی : موادی هستند که در فرایندهای تولید به عنوان هدف اصلی مورد توجه نبوده اند. محصولات جانبی صنایع هم با فرایندهای خاص و همچنین بدون آنها می توانند باعث تولید مواد پوزولانی گردند. در میالن این دو گروه امروزه توجه بیشتر به پوزولانهای مصنوعی شده است. یکی از علل این امر مسائل مربوط به محافظت محیط زیست می باشد. در این پژوهش از پوزولانهای طبیعی و میکروسیلیس - - silica fume به عنوان پوزولان مصنوعی استفاده گردیده است.
انگیزه مصرف پوزولان ها شامل بهبود کیفیت سیمان و کاهش نفوذپذیری، کاهش آسیب پذیری بدلیل ترکیب شدن با هیدروکسید کلسیم حاصل از واکنش آبگیری سیمان و کاهش گرمازدائی جسم چسبنده، افزایش حجم تولید سیمان بدون کاهش کیفیت بلکه با ارتقاع آن، کاهش مصرف انرژی و در نتیجه کمک به حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی هوا می باشداستفاده از مواد پوزولانی به صورت طبیعی و مصنوعی در سیمان، نه تنها می تواند بهای تمام شده بتن را بدلیل اینکه نیاز به فرآوری خاص و هزینه های اضافی پخت و تولید کلینکر سیمان در کارخانه ندارد و با توجه به اینکه هزینه های اکتشاف، استخراج و حمل مواد خام تئلید سیمان و پوزولان تقریبا" مشترک و به یک اندازه می باشد، کاهش دهد. بلکه می تواند موجب دوام بتن در محیطهای مخرب گردد. .[6]علاوه بر این طبیعتا" سایر خصوصیات یتن از جمله سرعت کسب مقاومت و مقاومت نهایی، حرارت هیدراتاسیون، تخلخل و نفوذ پذیری تحت تاثیر قرار گیرد. بعضی از اثرات فوق ناشی از خصوصیات فیزیکی است که بستگی به ریزی زرات پوزولان که معمولا" دارای اندازه کوچکتری نسبت به ذرات سیمان پرتلند است، دارد. بعضی دیگر ناشی از واکنش پوزولانی و شیمیایی است که در شرایط مورد نظر فیزیکی حاصل می گردد.
بتن در آب دریا :
به خاطر دلایل متعددی، تاثیر آب دریا بر روی بتن شایان توجه ویژه می باشد و سازه های دریایی و ساحلی در معرض همزمان آسیب دیدگی فیزیکی و شیمیایی می باشند. بتن در محیط دریایی ممکن است در نتیجه ترکیبی از اثرات نظیر واکنش شیمیایی اجزای تشکیل دهنده آب دریا و محصولات هیدراتاسیون سیمان، انبساط قلیایی سنگدانه ها - وقتی سنگدانه های واکنش زا موجود باشند - فشار بلور نمک داخل بتن - اگر یک طرف سازه در معرض تر شدن و طرف دیگر در معرض خشک شدن باشد - خوردگی فولاد مدفون شده در قطعات سطح و فرسایش فیزیکی ناشی از اثر موج و اجسام شناور، آسیب ببینند. .[3]حمله به بتن در اثر یکی از عوامل منجر به افزایش تراوایی - نفوذ پذیری - بتن شده و بطور پیوسته مصالح به واکنش بیشتری نسبت به همان علت یا عوامل مخرب دیگر حساستر می گردند.[4-5]
-2 شرح مختصر مشخصات بتن مصرفی در پروژه شهیدرجائی
باتوجه به حجم بالا و نوع خاص بتن و مصالح مصرفی، با توجه به اهمیت ویژه پروژه و نیز با عنایت به حجم بتن مصرفی در پروژه به شرح زیر :
دیوار اسکله و مهارها و شمع ها 80000 مترمکعب -کپ بیم و سازه عرشه 9000 مترمکعب و بتن 360000 CBM4 مترمکعببلوک های روسازی 53000مترمکعبکه جمعاً 502000 متر مکعب می باشد. پر واضح است که بتن استفاده شده در پروژه طرح و توسعه بندر شهید رجایی توسط قرارگاه سازندگی خاتم الانیاء ، از بتن های خاص با شرایط و مشخصات ویژه می باشد. از نکات مهم دیگر در اجرای صحیح بتن مصرفی در دیواره اسکله - کی وال - تراکم کامل بتن و جاگیری مناسب آن در محل خود می باشد. این مسئله در مورد اجزائی هم چون دیوار برش و ستون و سازه هایی خاص که در آنها فشردگی آرماتور زیاد و ابعاد و مقاطع بتن ریزی کوچک و یا مواردی هم چون اجرای دیواره اسکله که دسترسی به محل اجرای بتن ریزی سخت و یا غیرممکن باشد لذا از اهمیت بیشتری برخوردار است..[7-8]
بتن با مقاومت بالا از جمله مصالح نوینی است که سابقه استفاده از آن در سازه ها در بیشتر کشورهای جهان از سه دهه متجاوز است. براساس مقررات انجمن بتن آمریکا کمترین مقاومت فشاری طراحی برای بتن با مقاومت بالا در سالهای اخیر 800 کیلوگرم بر سانتی متر مربع تعیین شده است. مشروط برآنکه در مساحت آن از مصالح مصنوعی یا الیاف اپوکسی استفاده نشده باشد..[7-9]مصرف میکروسیلیس به عنوان سوپر پوزولان در تهیه بتن با مقاومت بالا در سالهای اخیر رایج گشته است بطوریکه استفاده از آن به عنوان ساده ترین روش برای تهیه این نوع بتن تلقی می گردد.[9]با توجه به بررسی های بعمل آمده در کشور تحقیقاتی در مورد جایگزین مناسب پوزولان مورد استفاده در این تحقیق به منظور رسیدن به بتن های با مقاومت بالا - ابر بتن ها - HPHSC وجود ندارد. ضمن اینکه گزارش دال بر استفاده از سوپر پوزولان - میکرو سیلیس - و پوزولانهای طبیعی مورد استفاده در تحقیق حاضر به منظور دسترسی به ابر بتن ها - - HPHSC نیز مشاهده نگردید.
در راستای کارهای صورت گرفته در این پژوهش بمنظور دسترسی به ابر بتن های پوزولانی - بتن های پوزولانی با عملکرد برتر مقاومت خیلی زیاد - و استفاده آن در سازه بتن مسلح از میکروسیلیس و پوزولان طبیعی استفاده شد. بدین منظور طرح های متفاوتی با 20و25و30 درصد پوزولان طبیعی جایگزین سیمان با درصدهای متفاوت نسبت آب به سیمان و مصالح با خواص فیزیکی - دانه بندی و درصد شکستگی - و شیمیایی ثابت و سیمان تیپ دو کارخانه سیمان هرمزگان ساخته شد. از میکروسیلیس به عنوان فیلر که خاصیت پرکنندگی و افزایش مقاومت را دارد استفاده شده است و با توجه به پایین بودن نسبت آب به سیمان از فوق روان کننده با ترکیبات فرمالین استفاده شده است. مقاومت فشاری نمونه ها در سنین کوتاه و بلند مدت تعیین گردید. با توجه به نتایج مقاومت فشاری و خمشی بدست آمده، خواص خواص مکانیکی بتن های پوزولانی با نمونه های شاهد - بدون پوزولان - مقایسه شده و به بیش از 1000 کیلوگرم بر سانتی مترمربع می باشد، که این نوع بتن ها را می توان در گروه بتن های پوزولانی با عملکرد برتر و مقاومت خیلی زیاد یا بعبارتی ابر بتن ها - Performance - High Strength Concrete High بشمار آورد.
- شرایط اقلیمی مناطق حاشیه خلیج فارس
سواحل وجزایر خلیج فارس از نظر آب وهوا، یکی از ویژه ترین مناطق جهان است، دما در این منطقه به علت نزدیکی به خط استوا نسبت به مناطق دیگر جهان، بالاست. تغییرات دما در شبانه روز و در طول سال نیز بسیار متغیر است. همچنین به علت آنکه آب خلیج فارس با وسعتی در حدود 200000 کیلومتر مربع فقط از تنگه باریک هرمز به عرض 35 کیلومتر با آبهای آزاد در ارتباط است ودور ترین منطقه خلیج فارس تا این تنکه حدود 900 1 کیلومتر فاصله دارد، املاح موجود در این آب از دیگر آبهای آزاد جهان بیشتر است. در بررسیهائی مقدار نمکهای اصلی موجود در آب خلیج فارس که از آزمایشهای انجام یافته بر روی نمونه های برداشته شده از نزدیکی تنگه هرمز به دست آمده، با نمکهای مشابه آن در آبهای آزاد جهان که به عنوان یک معیار سنجش به کار میرود، مقایسه شده است. در این مقایسه نسبت کلرور سدیم وسولفات سدیم که دو عامل عمده در اضمحلال بتن شناخته شده اند، در خلیج فارس به مقدار 17 درصد بیشتر از بالاترین حد نمکهای مشابه در آبهای آزاد جهان است.
رطوبت وشرجی بودن هوا وتغییرات روزانه، فصلی وسالانه آن نیز نتیجه منطقی آب وهوای منطقه است. هوای شرجی منطقه که در خود، یون های فعال کلر را حمل می کند. ضمن آنکه بر روی سازههای بتنی تاثیر مخربی میگذارد به عنوان کاتالیزوری برای تشدید خوردگی با دیگر عوامل مضر همکاری مینماید. البته با گسترش فعالیتهای عمرانی در نواحی ساحلی جنوب کشور وسرمایه گذاری های بسیاری که در این زمینه صورت گرفتهاست، ضرورت احداث سازه های سنگین به منظور هدفهای مختلف احساس گردیده واز آنجا که سازههای فولادی در شرایط محیطی جنوب دارای
