بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
تعيين خواص بتن سبک سازه اي ساخته شده با دانه هاي پلي استايرن
چکيده
ايده بتن سبک به منظور کاهش وزن ساختمان و به تبع آن کاهش نيروي زلزله مطرح شده است .کم بودن مقاومـت بتن سبک عامل مهمي در محدود نمودن دامنه کاربرد اين نوع بتن داردب.تن سبکي که مقاومت فشاري کـافي داشـته و ديگر خصوصيات فيزيکي آن نيز بعلت کاهش وزن ،بهبود يافته باشد تحولي عظيم در کاربرد اين بتن بوجود خواهـد آورد.پلي استايرن يکي از فراورده هاي پتروشيمي است که داراي اندازه هاي گوناگون و جرم حجمي بسيار کـم مـي باشد. به همين دليل ميتوان براي سبک سازي ساختمانها از آن استفاده کرد.
در نهايت ، مقاومت فشاري ۲۸ روزه در حد بتنهاي سبک سازه اي حاصل شـدم.چنـين مقاومـت کششـي مطلـوب حاصل شد . اين در حالي است که وزن مخصوص اين بتن حدودا ۲۵ % کمتر از بتن معمولي مي باشد.
بـراي هـر طـرح آزمايشـي ، ۳مونـه مکعبـي cm ۱۰۱۰۱۰سـاخته و پـس از ۷روز عمـل آوري در آب ، وزن مخصوص و مقاومت فشاري آن تعيين شده است . در نهايت ۸ مخلوط بتني انتخاب گرديد: ۵ مخلوط بتني شامل پلي استايرن ، ۲ مخلوط با پودر سنگ و پلي استايرن و ۱ مخلوط از سنگدانه معمولي مي باشد. مخلوط ها با مقادير سيمان kg٣ ۴۰۰ ساخته شد. در ترکيبات از ميکروسيليس و فوق روان کننده نيز استفاده گرديد.هــر مخلــوط شــامل ۹نمونــه مکعبــي ۱۰۱۰۱۰، ۳نمونــه اســتوانه اي ۲۰ ۱۰ و ۳نمونــه اســتوانه اي ۳۰ ۱۵ و ۳ نمونه منشوري ۱۰۱۰۵۰ مي باشد. نمونه ها در سنين ۳، ۷ و ۲۸روزه آزمايش شـدند .از نمونـه هاي مکعبي جهت تعيين مقاومت فشاري ،از نمونه هاي استوانه اي جهت تعيين مقاومت کششي غير مسـتقيم و مـدول الاستيسيته و از نمونه هاي منشوري جهت تعيين مقاومت خمشي استفاده گرديد.
در سنين ۳ و ۷ روزه ، ۳ نمونه مکعبي ۱۰۱۰۱۰و در سـن ۲۸ روزه ، ۳مونـه مکعبـي ۱۰ ۱۰۱۰ و ۳نمونـه استوانه اي ۳۰ ۱۵ و ۳ نمونه استوانه اي ۲۰۱۰ و ۳نمونه منشـوري ۱۰۱۰۵۰زمـايش شـدند .از قالبهـاي استوانه اي ۳۰ ۱۵ ، براي تعيين مدول الاستيسيته و از قالبهاي استوانه اي ۲۰۱۰ جهت تعيين مقاومت کششي غير مستقيم استفاده گرديد.
کلمات کليدي : مقاومت ، پلي استايرن ، وزن مخصوص
۳-۲-۷- دانه هاي پلي استايرن
پلي استايرن يکي از فراورده هاي پتروشيمي است که بعلت وزن مخصوص فوق العاده پايين وهمچنين عـايق صـوت بودن آن ، امروزه در کارهاي ساختماني و خصوصا سبک سازي سازه ها کاربرد دارد.براي نمونه ميتوان به انواع بلوک سقفي و ديوارهاي جدا کننده ساخته شده از پلي استايرن اشاره کرد.وزن مخصوص اين فراورده ۹ الي ۱۰ کيلوگرم بر متر مکعب مي باشد که به نسبت ساير مصالح بکار رفته در ساختمان ،وزن ناچيزي دارا ميباشد.در شکلهاي ۳-۱ و ۲- ۳ نمونه هايي از بتنهاي سبک حاوي دانه هاي پلي استايرن نشان داده شده است .
شکل ۳-۱-نمونه مکعبي بتن سبک حاوي پلي استايرن
شکل ۳- ۲- نمونه استوانه اي بتن سبک حاوي پلي استايرن
۳-۳- روند طراحي طرح هاي اختلاط
۳-۳-۱-مقدمه
براي ساخت بتن سبک مورد نظر به مصالحي ماننـد مصـالح سـنگي در(شـت دانـه و ريزدانـه هـا )،سـيمان ،فوق روان کننده ،ميکروسيليس ،آب و پلي استايرن نياز مي باشد. هر چه مقاومت فشاري بالاتر براي بتن مورد نظر باشد،لازم است نسبت به انتخاب نوع مصالح و کيفيت آنها توجه بيشتري شود.با تبوـه جاه ينکـه ايـن نـوع سـبکدانه ، جديـد بـوده و آزمايشات زيادي روي آن انجام نشده ،از اينرو استانداردي که بتواند مانند بتنهاي نرمال روشي مناسـب بـراي طراحـي اين نوع بتن ارائه دهد وجود ندارد.
از اين رو بهترين و مطمئن ترين روش براي طراحي و ساخت اين نوع بتن اينست که ابتدابا مصالح موجود و طـرح اختلاط اوليه ،نمونه هاي آزمايشي ساخته شود،آنگاه با توجه به نتيجه بدست آمـده ،در صـورت نرسـيدن بـه مقاومـت مورد نظر با تغيير يک يا چند جزء بتن مي توان به نتيجه مطلوب دست يافت .
در اين پژوهش براي بدست آوردن طرحهاي مناسب اختلاط روند زير طي شد:
۱- ب ا توجه به مقاومت فشاري مورد نظر،يک عيار سيمان در نظر گرفته مي شود.
۲- وزن ميکروسيليس لازم را که بصورت درصدي از وزن سيمان مي باشد را به آن اضافه ميگردد.
مقدار ميکروسيليس براي رسيدن به نتايج صرفا آزمايشگاهي به ميزان ۲۰ تا ۰د۴صد،اما بـا در نظـر داشـتن مسـايل اقتصادي ،استفاده ميکروسيليس به مقدار ۷ تا ۱۵ درصد وزن سيمان پيشنهاد مي شود.
۳- ميزان فوق روان کننده که بصورت درصدي از مصالح سيماني است مشخص مي شود.
در استفاده از انواع فوق روان کننده بايد دقت فراواني در خريد آن از شرکت معتبر مبذول داشت .معمولا فوق روان کننده ها بصورت مايع مصرف مي شونداي.ن مواد اغلب در ابتدا بصورت پودر بوده اند که براي عرضـه شـدن ،با آب با درصد و دماي مشخص مخلوط شده و بصورت مايع در مي آيند.مقدار مصرف اين مايعات معمولا بين ۱ تا ۳% وزن مصالح سيماني است .
۴- مقدار آب مصرفي با توجه به نسبت آب به مصالح سيماني در نظر گرفته ميشود.براي اينکه مقدار آب مورد نظر براي بتن را بدست آوريم ،بايد يک نسبت آب بـه مصـالح سـيماني اوليـه تخمـين زده شود. بعنوان مثال ، در صورتيکه در آزمايشگاه جهت ساختن بتن اقدام مي گردد،با توجه به داشتن امکانات بيشتر جهت متراکم کردن بهتر بتن و نيز با توجه به مصرف مقدار مناسب فوق روان کننده حتي مي توان نسبت آب به سيمان را تا زير ۰.۲۵ در نظر گرفت .اما در صورتيکه خواسته شود بتن توليدي کاراتر باشد،مي توان اين نسبت را بين ۰.۳۲ تا ۰.۴ در نظر گرفت . اما بنا به تجربيات آزمايشگاهي و کارگاهي بهتر است ابتدا حداقمل قدار را بـراي ايـن نسـبت در نظـر گرفت و در هنگام مخلوط شدن اجزاء بتن ،در صورت نداشتن کارايي لازم به آن آب مورد نياز اضافه نمود.
۵-تعيين مقدار مصالح سنگي
با معلوم بودن وزن سيمان ،ميکروسيليس ،فوق روان کننده و آب و کم کردن مجموع اين مقادير از وزن يک متر مکعب بتن سبک،وزن مصالح سنگي بدست مي آيد.با مشخص شدن وزن مصالح مصرفي ،بايد با توجه به مقاومت فشـاري و وزن مخصوص مورد نظر،وزن دانه هاي سبک و ماسه و شن مشخص گردآدن.گاه با انجـام آزمـايش ،طرح را ارزيـابي نموده که اگر به هدف نزديک نباشد با تغيير يک يا چند جزء از اجزاء بتن ،به هدف مورد نظر رسـيد ر. واقـع مـا بـا انجام يک عمل سعي و خطا نتيجه مطلوب را بدست مي آوريم .و اين روندي است که در اين پژوهش جهت رسـيدن به طرح اختلاطي مناسب به کار گرفته شد.
در ادامه نمونه اي از يک طرح اختلاط بتن سبک حاوي پلي استايرن آورده شده است .
۳-۳-۲- طرحهاي اختلاط اوليه و مقدماتي
به منظور دستيابي به طرح اختلاط بهينه ۲۴ طرح مقدماتي طراحي و ساخته شد، در جداول زير، آزمايشهاي اوليـه براي بتنهاي معمولي و سبک ارائه شده است .وزن مخصوص به کار رفته در اين جداول ، وزن مخصـوص محاسـباتي نيست ، بلکه وزن واحد حجم بتن ۷روز عمل آوري شده در آب مي باشـدو .زن مصـالح برحسـب کيلـوگرم در متـر مکعب بتن مي باشد.
جدول ۳-۶- طرحهاي مقدماتي براي بتن سبک پلي استايرن .
