بخشی از مقاله
خلاصه
بتن خود متراکم بتنی است با روانی بسیار بالا که نیازی به لرزاننده نداشته و تحت وزن خود در قالب جاری شده و تمام منافذ و فضای بین آرماتورها را پر می کند. علاوهبر این به دلیل تراکم نسبتاً کامل، مشخصات مکانیکی و سطح نهایی این نوع بتن ها در مقایسه با بتن های سنتی، بهبود می یابد. اما با توجه به محدودیت عمر سازه های بتنی و همچنین تخریب سازه های بتنی در اثر عوامل طبیعی نظیر زلزله، سیل، طوفان و غیره، وجود ضایعات بتنی مشکلات زیادی را برای محیط زیست به وجود آورده است.
امروزه استفاده از بتن های بازیافتی به یکی از مهم ترین مسائل تبدیل شده است و اقتصاد توجه زیادی به استفاده از بتن با دانه بندی بازیافتی دارد. هدف این تحقیق، بررسی خصوصیات مکانیکی بتن خود متراکم با سنگدانه های بازیافتی و بدست آوردن بهترین طرح از لحاظ مقاومت های فشاری و کششی و آزمایش های بتن خود متراکم می باشد. برای این منظور مقدار مصالح بازیافتی، 25% مصالح ریزدانه جایگزین شد. در این تحقیق 10 طرح اختلاط با متغییر بودن ریزدانه ها، درشت دانه ها و پودرسنگ ساخته شد.
پس از انجام آزمایش های بتن تازه بر روی تمام طرح ها، آزمایش های بتن سخت از قبیل مقاومت فشاری و کششی در سنین 7 و 28 روز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که بهترین طرح پس از انجام آزمایش های بتن تازه و سخت شده نسبت به طرح های دیگر، طرح چهار می باشد. در این طرح با افزایش ریزدانه ها، کاهش درشت دانه ها و پودرسنگ نتایج آزمایش های انجام شده نسبت به طرح های دیگر مطلوب تر شده است.
.1 مقدمه
بتن به عنوان پر مصرفترین مصالح ساختمانی در تمامی دنیا شناخته می شود که استفاده از آن همچنان در حال افزایش است. با گسترش استفاده از بتن، اقتصاد و دوام و کیفیت آن اهمیت ویژه ای مییابد. در سازههای بتنی برای رسیدن به مقاومت مورد نیاز و کاهش تخلخل و هوای درون بتن همچنین حصول پایایی، بتن به روشهای مختلف لرزانده می شود. با توسعه روز افزون کارهای بتنی و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهلانگاری آنان در کارگاهها و یا به دلیل مزاحمتهای جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن به طور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمیگردد.
لذا ساخت بتنی بدون نیاز به لرزاندن همواره راه حلی برای این معضل به نظر میرسید و از این رو ساخت چنین بتنی رویایی برای تکنولوژیست های بتن بوده است که بتوانند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط، به این مهم دست یابند و بتن را از شکل اجرایی لرزاندن رها سازند .[1] ایده بتن خود متراکم1 اولین بار در سال 1986 در ژاپن توسط شخصی به نام اوکامورا 2 مطرح گردید .[2] میتوان گفت امروزه استفاده از بتن خود متراکم نه تنها خیال مجریان پروژههای بزرگ را از عدم کارآیی3 و یا ضعف اجرایی کارگران آسوده میسازد بلکه موجب صرفهجوییهایی چشمگیر در مدت زمان اجرا و به تبع آن در هزینهها میگردد .[1]
محدود بودن منابع و حفظ کیفیت محیط زیست لزوم بازیافت مواد و مصالح را اجتناب ناپذیر ساخته است. یکی از مصالح ساختمانی که پتانسیل خوبی برای بازیافت دارد، بتن میباشد. بتن ضایعاتی را میتوان دوباره خرد نموده، به عنوان سنگدانه در ساخت بتن استفادهکرد. ضایعات بتنی معمولاً در زمین دفن میشوند. لذا بازیافت آنها ضمن حل مشکلات زیست محیطی، باعث حفظ منابع طبیعی می شود. تحقیقات انجام شده در جهان نشان می دهد که حجم نخالههای ساختمانی در میان سایر زبالهها 13-29 % می باشد . [3] در سال 1996 تخمین زده شد که 136 میلیون تن ضایعات ساختمانی حاصل از تخریب و نوسازی مربوط به ساختمان سازی در ایالات متحده تولید شده، که از این مقدار 43% در منابع مسکونی و 57% حاصل از منابع غیر مسکونی است.
علاوه براین ضایعات ساختمانی 48% از کل، ضایعات را شامل می شود. با توجه به حجم بالای تولید پسماندهای ساختمانی در بخشهای مسکونی و غیر مسکونی از یک سو و از طرف دیگر حجم بالای مصرف بتن به عنوان پر مصرفترین محصول ساختمانی، بدیهی است که انجام فرآیند بازیافت این پسماند تا چه حد می تواند در حفظ منابع موجود که بعضاً غیر قابل تجدید میباشند و نیز محافظت محیط زیست از ورود این حجم پسماندهای ساختمانی به آنها کمک کند.[3]
گونیسی و همکاران [4] در سال 2014 به بررسی تأثیر ظاهری رفتار سنگدانههای بازیافتی بر روی خصوصیات بتن خود متراکم پرداختند. آنها از جایگزینی سنگدانه های بازیافتی با چهار مقدار مختلف به جای سنگدانه های طبیعی در بتن خود متراکم استفاده کردند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در آزمایشها مربوط به بتن خود متراکم، با افزایش میزان دانه های بازیافتی، مقدار اسلامپ و زمان T50 کاهش و مقادیر آزمون قیف V شکل و جعبه ی L شکل افزایش و در نتیجه میزان کارایی و روانی بتن خود متراکم کاهش می یابد. همچنین مقاومت کششی مستقیم نمونه ها در درصدهای مختلف، کاهش چشم گیری نشان نمیدهد. اما با افزایش درصد سنگدانه های بازیافتی، میزان مقاومت فشاری کاهش می یابد.
نیلی و همکاران [5] در سال 1393 به بررسی تاثیر سنگدانه های بازیافتی بر مقاومت مکانیکی بتن های خود متراکم حاوی میکروسیلیس پرداختند. نتایج بدست آمده از انجام آزمایشها نشان داده که استفاده از میکروسیلیس باعث تثبیت بتن تازه بازیافتی شده است. همچنین استفاده از 100% شن بازیافتی در بتن تأثیر زیادی بر مقاومت مکانیکی نداشته است. اما استفاده از%50 ریزدانه های بازیافتی باعث کاهش مقاومت فشاری و کششی شده است.
مقیمی و همکاران [6] در سال 1384 به بررسی استفاده از میکروسیلیس و فوق روان کننده بر روی خواص مکانیکی بتن بازیافتی ساخته شده از دانه های بتن خرد شده پرداختند. تحلیل نتایج آزمایش ها نشان داد که در اغلب طرح ها استفاده از میکروسیلیس و فوق روان کننده باعث دست یابی به بتن بازیافتی با مقاومت فشاری وکششی بیشتر نسبت به بتن شاهد شده است. همچنین استفاده از میکروسیلیس و فوق روان کننده باعث کاهش مدول الاستیسیته بتن بازیافتی نسبت به بتن شاهد گردیده است. در این تحقیق از ماسه های بازیافتی به جای 25% از ماسه طبیعی استفاده شده است.[7] با تغییر دادن مصالح سنگدانه ایی و پودرسنگ، آزمایش های بتن تازه و سخت شده بر روی تمام طرح ها مورد بررسی قرار گرفت.
-2 برنامه آزمایشگاهی
-1-2 مصالح مصرفی
بتن خود متراکم مانند بتن معمولی دارای اجزای تشکیل دهنده ای شامل سیمان، سنگدانه، آب، پرکننده و مواد پوزولانی است. نوع مواد و مقدار مواد باید برای کاربردها و خواص بتن خود متراکم انتخاب گردد. در ذیل مختصری در مورد این مواد توضیح داده می شود.
-2-2 سیمان
نوع سیمان مصرفی و بتن خود متراکم، از سیمان های متداول مورد استفاده در بتن معمولی می باشد که نوع و مقدار آن براساس خواص و دوام مورد نیاز بتن یقین می گردد. متناسب با انتظاری که از بتن می رود و شرایطی که بتن در آن ساخته می شود، یکی از 5تیپ سیمان برای استفاده در بتن خود متراکم انتخاب می گردد. معمولاً مقدار عیار سیمان مصرفی بر بتن خود متراکم"350-450 kg/m بتن می باشد .[8] سیمان استفاده شده در این تحقیق، سیمان تیپ 2-425 کارخانه سیمان اردستان می باشد، که داری سطح مخصوص 2810 kg/m" می باشد. مشخصات شیمیایی سیمان در جدول - 1 - قابل مشاهده می باشد.
-3-2 سنگدانه درشت - شن -
تمام سنگدانه های درشتی که برای بتن معمولی مورد استفاده می باشد، قابل مصرف در بتن خود متراکم نیز می باشند. اما معمولاً سعی می شود اندازه ی حداکثر آن 16 -20 mm باشد تا به خواص بتن خود متراکم آسیبی نزند. درشت دانه مورد استفاده در این تحقیق از معدن سنگ آب نیل اصفهان تهیه شده است، که دانه بندی آن در جدول 2 قابل مشاهده می باشد.
