بخشی از مقاله
چکیده
براي جبران اثر کاهش خصوصیات مکانیکی بتن سبک ناشی از بکاربردن سبکدانه، میتوان از مواد پوزولانی و الیاف اﺳﺘﻔﺎده نمود.
بنابراین افزودن نانو ذرات مناسب به داخل بتن میتواند باعث تغییر خیلی از ویژگیهاي بتن شود. در میان نانو ذرات موجود، نانوسیلیس در زمینه سیمان و بتن براي بهبود خواص بتن بطور مؤثر و کارآمدتري استفاده میشود. در سالهاي اخیر نیز تحقیقاتی در خصوص اثر نانوسیلیس برخصوصیات فیزیکی و برخی خصوصیات مکانیکی بتن سبک صورت گرفته که نشان دهنده تأثیر نانوسیلیس بر کاهش کارایی و بهبود خواص مکانیکی بتن سبک بوده است.
در این مقاله قابهاي خمشی بتنآرمه حاوي نانوسیلیس با تعداد طبقات 4، 7 و10طبقه، با ارتفاع سازهاي طبقات 3/2 متر در دو حالت بتن معمولی و بتن حاوي نانوسیلیسمورد بررسی قرار گرفتهاند. قابها در نرمافزار SAP2000 تحلیل و طراحی شدهاند. از 7 شتابنگاشت براي تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی استفاده گردیو که این شتابنگاشتها بر اساس سرعت موج برشی و فاصله تا گسل انتخاب شدند. پس از تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی جابجایی طبقات، نسبت تغییرمکان نسبی و نحوه تشکیل مفاصل پلاستیک مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج تحلیل نشان داد که استفاده از بتن حاوي نانوسیلیس باعث کاهش مقادیر پاسخ نسبت به بتن معمولی میشود. این مقدار براي جابجایی قاب 4 طبقه %41، 7 طبقه %76 و 10 طبقه %92 حاصل گردید. همچنین استفاده از بتن حاوي نانوسیلیس باعث کاهش سطح عملکرد مفاصل پلاستیک در المانهاي قاب شد.
مقدمه
وزن المانهاي سازهاي در ساختمانها بهعنوان بخش عمدهاي از بارهاي مرده یکی از مهمترین عوامل موثر بر جذب نیروي ناشی از زلزله است. کاربرد بتن سبک سازهاي باعث اقتصادي شدن مقاطع و آسیب کمتر در اثر زلزله میشود. لازمه ساخت بتن سبک، استفاده از سبکدانه مناسب با ویژگیهاي مورد نیاز است. سنگدانهها به علت اینکه نسبت حجمی بیشتري را در بتن اشغال میکنند، تأثیر قابل توجهی بر خصوصیات مکانیکی بتن دارند.
از طرفی شکنندگی و مقاومت کم سبکدانهها منجر به کاهش خصوصیات مقاومتی و شکست ناگهانی بتن سبک میشود. براي جبران اثر کاهش خصوصیات مکانیکی بتن سبک ناشی از بکاربردن سبکدانه، میتوان از مواد پوزولانی و الیاف استفاده کرد. به علت نانو ساختار چند فازي بتن، خصوصیات مکانیکی بتن به نانو ساختار بتن و سیمانی که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی بتن را به وجود میآورد بستگی دارند بنابراین افزودن نانو ذرات مناسب به داخل بتن میتواند باعث تغییر خیلی از ویژگیهاي بتن شود
در میان نانو ذرات موجود، نانوسیلیس در زمینه سیمان و بتن براي بهبود خواص بتن بطور مؤثر و کارآمدتري استفاده میشودنتایج تحقیقات محققان نشان میدهد افزودن سیمان به خاك سبب افزایش سختی و رفتار شکننده خاك و بهبود خصوصیا ت مهندسی آن میشود بهبود خصوصیات مهندسی خاكهاي تثبیت شده با سیمان اساسا به علت سخت شدن شیمان در نتیجه هیدراسیون سیمان و تشکیل مواد سیمانی اضاف ی بین سیمان هیدراته شده و ذرات رس موجود در خاك است
از سوي دیگر اگرچه صنعت سیمان مدرنترین فناوريها را براي کاهش آلودگی بهکار میگیرد، با این حال مراحل مختلف تولید سیمان و حمل و نقل آن همچنان سهم عمدهاي در آلودگی محیط زیست دارد. تحقیقات انجام گرفته نشان میدهد که براي تولید یک تن سیمان در ایران به طور متوسط 0/655 تن گاز گلخانهاي CO2 و براي تولید یک تن کلینکر بهطور متوسط 0/79 تن گاز گلخانهاي CO2 تولید و انتشار مییابد
بنابراین بهینهسازي ترکیب سیمان بهگونهاي که کمترین میزان انرژي براي تولید آن مصرف شود و کمترین لطمه به منابع طبیعی وارد شود و درنهایت بهترین کارآیی ممکن از آن گرفته شود،به عنوان یک هدف اصلی مطرح گردد
از اینرو پیدا کردن جایگزین مناسب براي سیمان مصرفی در پروژههاي عمرانی میتواند به عنوان یکی از بهترین راهکارها جهت حفاظت از محیط زیست باشد. در این میان پوزولانها که از دیرباز به عنوان جایگزین و مکمل سیمان در ساخت و سازهها مورد استفاده قرارگرفتهاند، میتوانند مشکلات مربوط به محدودیتهاي تولید را تا میزان زیادي حل نمایند.
پوزولانها توانستهاند از طریق جایگزینی با سیمان ضمن صرفه جویی در مصرف انرژي مورد نیاز تولید و کاهش انتشارات آلاینده، مقاومت فشاري و دوام آنها را نیز افزایش دهند
استفاده از نانوسیلیس که یک پوزولان بسیار است، می- تواند بهعنوان جایگزین بخشی از سیمان مصرفی، گزینهاي درخور توجه براي کاهش مصرف سیمان باشد. نانوسیلیس به عنوان یک پوزولان بسیار فعال جهت انجام واکنشهاي سیمانی شدن باعث افزایش چشمگیر مقاومت نمونهها میشود از این جهت اضافه کردن نانوسیلیس به خاك میتواند به عنوان تثبیت کننده در نظر گرفته شود
بدین منظور در این پژوهش از نانوسیلیس به عنوان یک پوزولان فعال براي مصالح بتنی استفاده شده است. تحت تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، با استفاده از 7 شتابنگاشت زلزله، اثر نانوسیلیس در رفتار سازه مورد بررسی قرار گرفته است.
