بخشی از مقاله
چکیده
بتن یکی از مصالح پرکاربرد در صنعت ساخت و ساز بوده که به علت قابلیت شکل پذیری از قالب ها بسیار مورد توجه مهندسین عمران و معماری می باشد. یکی از عمده ترین نقاط ضعف این مصالح پر کاربرد ضعف مقاومت کششی آن می باشد که با مسلح نمودن آن می توان آن را بر طرف نمود. در این تحقیق برای حل این مشکل از الیاف شیشه در طرح اختلاط ها استفاده شده است. در این تحقیق برآنیم تا درصد بهینه الیاف شیشه و میکروسیلیس را در تولید بتن با ریز دانه بازیافتی تعیین نماییم.
برای این منظور 20 طرح اختلاط با 5درصد مختلف میکروسیلیس و 4 درصد متفاوت الیاف طراحی و از هر کدام 6 آزمونه مکعبی و دو آزمونه استوانه ای ساخته شد. عمل آوری نمونه ها در حوضچه آب انجام شده و مقاومت فشاری نمونه های مکعبی در سن 7 و 28 روز تعیین گردیده است. نتایج این تحقیق نشان میدهد که استفاده از 15 درصد وزن سیمان، میکروسیلیس و 1/5 درصد الیاف شیشه بهترین نتایج را در بر خواهد داشت.
واژگان کلیدی: میکروسیلیس ،الیاف شیشه، بتن
مقدمه
بتن به دلایل مختلفی از جمله در دسترس بودن مصالح، نیروی کار و قابلیت شکل پذیری بالا یکی از پرمصرفترین مصالح در جهان به شمار می رود. بتن از جمله مصالحی است که از آن بیشترین استفاده در ساختوساز میشود، این خود اصلیترین دلیل برای از بین رفتن منابع طبیعی میباشد چرا که برای تهیه آن از مصالحی مانند سنگدانه استفاده میشود که بهطور مستقیم از منابع غیرقابل تجدید طبیعی برداشت میشود.
از آنجا که در حدود 80 درصد وزن بتن را سنگدانهها تشکیل میدهند، می توان نتیجه گرفت که منابع طبیعی در معرض فرسایش تدریجی قرار گرفتهاند. از طرفی دیگر تولید بتن خود یک روش عایب به محیط زیست شناخته می شود، که دلیل اصلی آن مصرف سوخت فسیلی درپروسه تولید سیمان می باشد. در راستای کاهش آسیب بتن یکی از راهکار های پیشنهادی جایگزین کردن مصالح با مصالح بازیافتی می باشد. از آنجا که در پروسه ساخت و ساز زباله های ساختمانی زیادی تولید می شود لذا این ایده یعنی استفاده از مصالح بازیافتی منجر به کاهش این زباله ها و استفاده مجدد ازآن در تولید بتن می گردد.
استفاده از سنگدانه های بازیافتی به عنوان یک جایگزین برای سنگدانه های طبیعی یک راه برای حل بسیاری از مشکلات بشر در این زمینه است که از جمله مهمترین آنها می تواند حفظ منابع طبیعی،کاهش هزینه ناشی از دفع زباله های ساختمانی و کاهش آلودگی باشد.در سال های اخیر استفاده از ضایعات ساختوساز برای تولید بتن مدنظر محققین قرار گرفته است. رومیها اغلب از این ضایعات در جادهسازی استفاده میکردند.
سنگ دانه های ناشی از بازیافت بتن عمدتا جذب آب بالاتری نسبت به سنگدانههای طبیعی دارند چرا که ملات موجود در روی سنگدانههای بازیافتی به سبب تخلخل بیشتر نسبت به سنگدانه طبیعی، دارای جذب آب بیشتری بوده که نهایتا موجب کاهش کارایی بتن میشود. پریرا و همکاران - 2012 - اثر فوق روان کننده بر کارایی و مقاومت فشاری بتن بازیافتی تولید شده با ریزدانه بازیافتی مورد مطالعه قرار دادند.
مقیمی و همکاران مدول الاستیسیته و جمع شدگی بتنهای بازیافتی را در این مطالع با بتن نرمال مقایسه نمودند. نتایج نشان میدهدکه در اغلب طرحها استفاده از سنگدانه بازیافتی باعث دستیابی به بتن بازیافتی با مقاومت فشاری و کششی کمتر نسبت به بتن نرمال میگردد. در سال 1395 ساجدی و رئوفیان دوام بتن های بازیافتی را مورد بررسی قرار داده اند. آنها نشان دادند کهبه دلیل ملات چسبیده و تخلخل بالای آن، عموماً بتنهای بازیافتی دوام پایینی دارند. برای رفع این مشکل و بهبود دوام بتن های بازیافتی از روشهایی مانند کاهش نسبت آب به سیمان، افزایش مقدار سیمان و استفاده از مواد افزودنی معدنی میتوان استفاده نمود.[5] لتیلیر و همکاران به بررسی خصوصیات مکانیکی بتن با مصالح بازیافتی و سیمان بازیافتی پرداختند .
آنها نشان دادند که تولید بتن با سیمان و مصالح بازیافتی باعث صرفه جویی انرژی در تولید این محصول می گردد.فرانسیکونی و همکاران به بررسی ظرفیت برش پانچ دال های ساخته شده با بتن با مصالح بازیافتی پرداختند. آنها در این مطالعه نشان داده اند که با افزایش درصد مصالح بازیافتی عملکرد دال ها کاهش می یابد اما ظرفیت برش پانچ دال ها با بتن بازیافتی مشابه بتن معمولی می باشد و کاهش از خود نشان نمی دهد.
بتن بازیافتی
بتن با الیاف شیشه مصری ها اولین گروه استفاده کننده از الیاف - کاه - برای مسلح نمودن مصارف خود - آجرهای گلی - بوده اند. شواهد دیگر به قدمت حضور الیاف آزبست در تهیه ظروف گلی اشاره دارد.پروفسور فاوا از دانشگاه لاپلن آرژانتین به پرندهای کوچک در آمریکای جنوبی اشاره دارد که قبل از آنکه انسان به فکر استفاده از الیاف بیفتد با کاه و گل آشیانه خود را در بالای درختان بنا میکرده است. قدیمی ترین نوع الیاف مورد استفاده - آزبست - امروزه به سبب مشکلات زیست محیطی محدودیت کاربرد داشته و حتی برخی از کشورها استفاده از آن را ممنوع اعلام کرده اند.
بیشترین تحقیقات مربوط به کامپوزیتهای ساخته شده با الیاف شیشهای مربوط به اوایل دهه 1960 میباشد، تحقیقات انجام شده بر روی الیافی از جنس بوروسیلیکات با اسم تجاری پیرکس و الیاف شیشهای از جنس کربنات سدیم آهک سیلیس بود. مقاومت بتنهای ساخته شده با این الیاف به علت قلیائیت ماتریس خمیر سیمان به شدت کاهش مییافت زیرا این دو نوع الیاف در محیطهای قلیایی ناپایدار بودند و در نتیجه برای موارد مصرف طولانی مدت مناسب نبودند.
ادامه تحقیقات منجر به تولید الیاف شیشهای مقاوم در برابر محیطهای قلیایی و محصولات پایاتر بتنی از این نوع گردید و بتن های تولید شده نام گرفتند. این تحقیقات توسط واحد مهندسی تحقیقات ساختمانی انگلستان3 در سال 1967 آغاز شد. آن ها توانستند الیاف شیشهای حاوی %16 زیر کونیوم با پایداری زیاد در محیطهای قلیایی را تولید کنند.
