بخشی از مقاله
چکیده
امروزه استفاده از مصالح سبک در بسیاری ازکشورها به عنوان یکی از راه حل های موفق و موثر برای کاهش وزن ساختمان می باشد. استفاده از مصالح طبیعی و نیز مصالح مصنوعی که از وزن کمتری برخوردار هستند به عنوان یک راه حل موثر، جهت کاهش وزن ساختمان،کاهش ابعاد سازه باربر ودر نتیجه به حداقل رساندن نیروی زلزله بر ساختمان و همچنین افزایش سرعت و سهولت اجرا و کاستن از هزینه های ساخت، مورد توجه است.
در این پژوهش علاوه بر تعیین خواص سبکدانه مورد استفاده، با ساخت نمونه های مختلف بتنی، مشخصه های مقاومت فشاری،مقاومت کششی غیر مستقیم،مقاومت کششی ناشی از خمش نمونه های بتنی ساخته شده با پوکه معدنی آذربایجان مورد بررسی قرار گرفته است. مقاله حاضر بر خواص نمونه های بتنی ساخته شده با پوکه معدنی آذربایجان متمرکز شده و اهداف زیر را دنبال می کند:
- بررسی مقاومت فشاری در نسبت های مختلف آب به سیمان و یافتن نسبت آب به سیمان بهینه برای نمونههای بتنی ساخته شده
- بررسی تاثیر مقدار سیمان بر خواص مکانیکی نمونههای بتنی ساخته شده
- بررسی تاثیر مواد حباب زا بر خواص مکانیکی نمونههای بتنی ساخته شده
- بررسی تاثیر نحوهی عملآوری بر خواص مکانیکی نمونههای بتنی ساخته شده
- بررسی تاثیر الیاف پروپیلن بر خواص مکانیکی نمونههای بتنی ساخته شده
مقدمه
امروزه از بتن سبک هم در اعضای غیر سازه ای، هم در اعضای سازه ای ، جهت کاهش وزن مرده،بار دینامیکی ناشی از زلزله و ابعاد المانهای قاب سازه به طور روز افزون استفاده می شود و معمولا مقاومت بتن سبک رابطه مستقیمی با چگالی آن دارد. بتن های سبک از لحاظ کاربرد به دو دسته کلی بتن های سبک سازه ای و غیر سازه ای تقسیم می شوند،بتن های سبک سازه ای طبق آیین نامه بتن ایران - آبا - باید مقاومت فشاری 28 روزه - نمونه استوانه ای استاندارد - بیشتر از160کیلوگرم بر سانتی متر مربع داشته باشند،اما بتن های دسته دوم - غیر سازه ای - اغلب جهت ساخت دیواره های جداکننده،شیب بندی بام ها،کف سازی ها،تیغه بندی های عایق صوت و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به زلزله خیز بودن ایران، مسئله سبک سازی ساختمان ها، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.نظر به اینکه در کشور تاکنون تحقیقات جدی دراین مورد صورت نگرفته است. بتن، شامل سنگدانهها، سیمان و آب است، از آنجایی که سنگدانهها 60 تا 70 درصد وزن بتن را به خود اختصاص داده است، لذا ایده سبکسازی آنها جهت تولید بتن سبک مطرح شده است. یکی از اصلیترین مشکلات در طراحی و اجرای ساختمانها، وزن قابل توجه بار مرده، که عمدتاً ناشی از وزن سقفها و دیوارهای جداکننده است، میباشد.
بدیهی است که استفاده از مصالح سبک موجب کم شدن بار مرده و در نتیجه کاهش وزن تیرها، ستونها و پیها میگردد که در نهایت به اقتصادی شدن طرح منجر خواهد شد.در سالهای اخیر استفاده از بتن سبک در اشکال مختلف آن، به صورت بتن دانه سبک، بتن بدون ریزدانه و بتن با حباب هوا، بسیار رایج گردیده و با توجه به مزایای کمنظیر آن از قبیل وزن مخصوص کم و عایق حرارتی خوب، در موارد متعدد جایگزین بتن معمولی گردیده است.
هدف از پژوهش
یکی از مناطقی که در آن سبکدانه های طبیعی یافت می شود منطقه آذربایجان می باشد،که منابع آن در دامنه کوه سبلان بین سراب و اردبیل در گردنه شاهین یافت می شود،که استفاده های زیادی از آن در بخش های غیر سازه ای در اکثر مناطق ایران به خصوص منطقه آذربایجان می شود. این در حالی است که هیچ نوع اطلاعات جامع و مفیدی در مورد این سبکدانه ها از نظر کاربرد در
ساخت اجزاء ساختمانی سبک وزن و همچنین استفاده در ساخت بتن سبک وجود ندارد. تحقیق حاضر عمدتا با هدف بررسی خواص نمونه های بتنی ساخته شده با پوکه معدنی آذربایجان و نسبت آب به سیمان بهینه در یک حالت خاص برای نمونه های بتنی ذکر شده با مصالح فوق و تاثیر عیار سیمان ،تاثیر مواد حباب زا بر مقاومت و چگالی،تاثیر مقادیر مختلف الیاف پلی پروپیلن بر مقاومت بتن متمرکز شده است.
-1 بررسی خواص سبکدانه های مورد استفاده در این پژوهش
در این بخش به خصوصیات سبکدانه ی پوکه معدنی آذربایجان، ازجمله جذب آب و رطوبت نسبی پرداخته شده است.
-1-1 جذب آب و رطوبت نسبی سنگدانه ها -1-1-1 جذب آب سنگدانه ها
خصوصیات منافذ داخلی سنگدانه ها در مطالعه خواص آن ها بسیار مهم است.تخلخل،نفوذپذیری و جذب آب سنگدانه ها بر خواصی از سنگدانه ها مانند پیوستگی به خمیر سیمان،مقاومت بتن در برابر یخ زدن و آب شدن و همچنین بر ثبات شیمیایی و مقامت در برابر سایش آن ها اثر دارد از آنجا که سنگدانه ها سه چهارم حجم بتن را تشکیل می دهند،واضح است که تخلخل سنگدانه ها سهم عمده ای در تخلخل بتن خواهد داشت.
وقتی که کلیه منافذ سنگدانه ها با آب پر شده باشند،گفته می شوند که سنگدانه ها به حالت اشباع با سطح خشک - S.S.D - یا تعادل در آمده اند.در این حالت سنگدانه ها با خمیر سیمان از نظر رطوبتی در تعادل هستند یعنی نه به خمیر سیمان آبی می افزایند و نه آب آن را می گیرند.اگر سنگدانه هایی که به این حالت در آمده اند در هوای خشک آزاد،مثلا در آزمایشگاه،قرار داده شوند،قدری از آب داخل منافذ تبخیر می شود و سنگدانه ها کمتر از حالت اشباع - - S.S.D،آب خواهند داشت و به این حالت»در هوا خشک شده یا مرطوب« می گویند.
خشک کردن طولانی مدت سنگدانه ها در گرمخانه سبب می شود که رطوبتی در آن ها باقی نماند.به این حالت سنگدانه ها»مغز خشک«می گویند.در این حالت با حرارت دادن تغییری در وزن سنگدانه ایجاد نمی شود. در کارگاه معمولا سنگدانه ها در حالت مرطوب و خیس هستند و حالت های تعادل و خشک در آزمایشگاه ایجاد می شود. جذب آب سنگدانه ها را با سنجش افزایش جرم نمونه در گرمخانه خشک شده ای که به مدت 24ساعت در آب غوطه ور شده سپس به حالت تعادل رسیده است،
به دست می آورند - آب روی سطح نمونه را می گیرند - .نسبت افزایش جرم،به جرم خشک نمونه را که بر حسب درصد بیان می شود،جذب آب نمونه می گویند.اگر وزن سنگدانه ها در حالت تعادل S، و در حالت خشکDباشد جذب آب برابر است با: در این مرحله از پوکه معدنی آذربایجان که در در سه رنچ دانه بندی شده از هر رنچ دانه بندی مقدار 800گرم وزن شدند و جهت تعیین میزان جذب آب به مدت 24 ساعت در گرمخانه قرار داده شدند و سپس در یک مرحله به مدت 30دقیقه و در مرحله بعدی به مدت 24 ساعت در آب غوطه ور شدند.
