بخشی از مقاله
چکیده:
بتن یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است. مقاومت بالای بتن در مقابل آب, سهولت شکل دادن به آن برای ساخت اجزای مختلف سازه و سهولت دسترسی و ارزانی از دلایل عمده کاربرد گسترده بتن است.دسته بندی بتن ها از نقطه نظر مقاومت,در اروپا و بسیاری دیگر از کشورها رایج است و بتن با مقاومت متوسط - 20 تا 40 مگاپاسکال - که به بتن معمولی نیز معروف است در اغلب کارهای ساختمانی استفاده می شود. [1] در ساختمانها و سازههای متعارف، بویژه وقتی از سیمانهای پرتلند با روند عادی کسب مقاومت مانند نوع 1 استفاده میشود،
معمولاً از سن مقاومت مشخصه 28 روزه در مشخصات فنی و آییننامهها استفاده میگردد. در برخی سازهها ممکن است سن مقاومت مشخصه کمتر یا بیشتر از 28 روز باشد. در سالهای اخیر با توجه به گستردگی استفاده از سیمانهای آمیخته - با درصدهای قابل توجهی از پوزولانهای طبیعی یا مصنوعی و یا سربارهها - و برای کاهش تولید و مصرف کلینکر سعی میشود در حد امکان سن مقاومت مشخصه بتن پروژهها بیش از 28 روز انتخاب شود تا از پتانسیل مقاومتی این نوع سیمانها به نحو احسن استفاده گردد.
[2] از آنجا که مقاومت بتن تابعی است از پیشرفت هیدراته شدن سیمان,که پدیده ای نسبتا کند است,بنابراین روند کسب مقاومت بتن هایی که با شرایط یکسان ,ولی با انواع مختلف سیمان پرتلند ساخته می شوند یکسان نیست و بتن های ساخته شده با سیمان های مختلف در سنین مختلف روند رشد مقاومت متفاوتی دارند. با وجود طیف وسیعی از انواع سیمان در کشور, بعضا بتنهای تهیه شده از انواع مختلف سیمانهای استاندارد, ویژگی های متمایز کننده مورد انتظار را دارا نمی باشند .
در این تحقیق با انتخاب سیمان نوع 1-425 و 2 به عنوان پر مصرف ترین سیمان های کشور و ساخت بتن با عیار 350 - Kg/cm3 - به عنوان پر مصرف ترین عیار بتن با مصالح یکسان و روانی برابر و عمل آوری در شرایط یکسان سعی در ارزیابی , تحلیل و مقایسه همزمان نتایج مقاومت فشاری بتن ها شده است تا روند رشد مقاومت و همچنین نسبت مقاومت فشاری بتن های ساخته شده با سیمان های مختلف در سنین 3و7و28 روزه بررسی شود.
-1 مقدمه
یکی از اهداف برنامه بتن 1404 افزایش مقاومت متوسط و دوام بتن های سازه ای در سطح کشور می باشدکه برای رسیدن به این هدف، شناخت خصوصیات واقعی سیمان های متنوع موجود در ایران از ابعاد مختلف ضروری می باشد . در راستای این موضوع شناخت خصوصیات کلی مواد اولیه ساخت بتن و مسائل بومی مربوطه ضروری می باشد ویژگی های سنگدانه های دارای نشان استاندارد و در دسترس واحدهای تولید کننده بتن آماده اغلب با دانه بندی ASTM فاصله ی زیادی دارد که همین امر باعث اثر منفی بر پمپ پذیری و در ادامه با افزایش آب باعث کاهش مقاومت فشاری و دوام بتن ها می شود و یکی از مهمترین دلایل وجود بتن های بی کیفیت می باشد ، از طرفی دیگر قیمت نسبتا بالای افزودنی های مرغوب بتن و عدم وجود فرهنگ سازی مناسب برای پذیرش این هزینه ها, باعث عدم مصرف آن در صنعت بتن شده است.
افزودنی ها، سنگدانه ها و سیمان مطابق استاندارد های ملی تولید می شوند و عموما حداقل کیفیت را برآورد می کنند بنابراین ساخت بتن مرغوب با چنین مواد اولیه ای اغلب کار بسیار سخت و همراه با اتلاف منابع خواهد بود. البته بدیهی است تأمین شرایط فوق در حالت بهینه در پروژه های خاص عمرانی با صرف هزینه های متعدد مربوطه و تولید سنگدانه و افزودنی به شکل سفارشی امکان پذیر بوده و بعضاً در کشور در حال اجرا نیز می باشد ولی موضوع در سطح کلان در صنعت ساخت و ساز در اکثر نقاط کشورفعلاً به عنوان مشکلی اساسی وجود دارد.
در این میان یکی از موضوعات مورد علاقه جامعه مهندسی پیش بینی مقاومت فشاری 28 روزه بتن با توجه به مقاومت در سنین پائین تر مانند 3و7 روزه و یا ارتباط مقاومت بتن های ساخته شده با سیمان های مختلف در سنین متفاوت و ایجاد رابطه بین آنها می باشد. در این پژوهش سعی شده است در ابتدا به بررسی موضوع روند کسب مقاومت بتن های ساخته شده با سیمان های مختلف از دیدگاه منابع معتبر موجود داخلی و خارجی پرداخته شود و سپس با بررسی نتایج آزمایش های انجام شده بر روی بتن های ساخته شده با سیمان های نوع 1-425 و 2 اقدام به نتیجه گیری نهایی می شود.تمامی آزمایش ها در آزمایشگاه پاکدشت بتن به عنوان آزمایشگاه مرجع سازمان ملی استاندارد انجام شده است.
-2 مقاومت فشاری
مقاومت، میزان تنش لازم برای به شکست رساندن مصالح می باشد و تئوری تنش های مجاز در طراحی بتن آن را اغلب به عنوان مصالحی مناسب برای تحمل بارهای فشاری مطرح می کند و به همین دلیل است که بتن اغلب با مقاومت فشاری آن مشخص می گردد.از آنجا که مقاومت بتن تابعی است از پیشرفت هیدراته شدن سیمان ,که پدیده ای نسبتا کند است,لذا مشخصات و آزمایش های مقاومت بتن معمولا بر روی نمونه های عمل آوری شده در دما و رطوبت استاندارد در مدت 28 روز بیان می گردد. [1] مقاومت بتن یکی از مهمترین خواص بتن نزد طراحان و مهندسان کنترل کیفیت بتن می باشد.
در جامدات رابطه معکوس بین تخلخل - حجم فضاهای خالی - و مقاومت,یک اصل است .در نتیجه در بتن و مواد ترکیبی نظیر آن تخلخل هر جز تشکیل دهنده می تواند بر مقاومت تاثیر بگذارد.از آنجا که سنگدانه ها عموما متراکم و با مقاومت بالا هستند,لذا تخلخل خمیر سیمان سخت شده و ناحیه انتقال بین سنگدانه و خمیر اغلب تعیین کننده مقاومت مشخصه بتن های معمولی است. [1] از آن جا که بتن یک جسم سخت شده از مصالح غیر متجانس است,خواص آن تحت تاثیر عوامل متعددی قرار دارد که مربوط به تفاوت های در انواع و مقادیر اجزای تشکیل دهنده,تفاوت ها در مراحل اجرایی بتن ازجمله مخلوط کردن ,حمل و نقل,جا دادن و تفاوت در ساخت نمونه ها و جزئیات روش آزمون آنها است.
به همین دلیل روش های کنترل کیفیت بتن باید به کار گرفته شوند.روش معمول عبارت ازساختن نمونه های مقاومت به طور همزمان با ریختن بتن در عضو مربوطه و منظورنمودن مقاومت نمونه به عنوان مقدار مقاومت بتن در سازه است.البته اعتبار این فرض همواره مورد سوال است,زیرا شرایط نگهداری سازه ونمونه بتنی متفاوت است. [3] افزایش مقاومت بتن با گذشت زمان تحت شرایط زیر ادامه پیدا می کند:
- 1 وجود سیمان هیدراته نشدهر
- 2 مرطوب ماندن بتن با وجود رطوبت نسبی بیش از %80
- 3 مطلوب ماندن دمای بتن
- 4 وجود فضای کافی جهت تشکیل محصولات هیدراته شدن
زمانی که رطوبت نسبی بتن به زیر %80 کاهش پیدا می کند یا دمای بتن به زیر نقطه انجماد نزول می کند هیدراته شدن و افزایش مقاومت به طور واقعی متوقف می گردد. [4] مقاومت فشاری را می توان به صورت حداکثر مقاومت اندازه گیری شده نمونه بتن یا ملات در برابر بارگذاری محوری تعریف کرد.این مقاومت معمولا بر حسب مگاپاسکال - - MPa و در سن 28 روزه بیان می شود. از نتایج آزمون در سنین دیگر نیز استفاده می شود اما به هر حال درک رابطه میان مقاومت 28 روزه و دیگر سنین آزمایش دارای اهمیت است. [4] برای آزمون تعیین مقاومت فشاری بتن ,استاندارد ها و روش های آزمون زیر مورد استفاده قرار می گیرد.
-3 انواع سیمان
سیمان پرتلند بی آب,ماسه و شن را به هم نمی چسباند,بلکه خاصیت چسبندگی را فقط وقتی که با آب مخلوط می شود,به دست می آورد. این امر,بدین علت است که واکنش شیمیایی سیمان با آب,که معمولا به آن هیدراته شدن سیمان گفته می شود,محصولاتی را تولید می کند که دارای مشخصات گیرش و سخت شدگی هستند. [9] سیمان هایی با ترکیبات شیمیایی و خصوصیات فیزیکی مختلف می توانند پس از هیدراته شدن خواص متفاوتی از خود بروز دهند.
لذا با انتخاب مخلوط های مناسب مواد خام,می توان سیمان هایی با خواص مختلف مورد نیاز را تولید نمود. [5] تا آنجا که به بتن ارتباط دارد,مواد سیمانی همیشه حاوی سیمان پرتلند از انواع سنتی آن می باشد - یعنی سیمان پرتلند خالص - بنابر این وقتی مواد دیگری مصرف می شوند,امکان دارد که به مجموعه مواد سیمانی به کار رفته نام سیمان های مرکب پرتلند را اطلاق نمود.این عبارت و همچنین عبارت سیمان های پرتلند آمیخته منطقی به نظر می رسد.
[5] استانداردهای سیمان در دنیا به طور کلی در اصول مشابه یکدیگرند,ولی در جزئیات فرعی با یکدیگر متفاوتند. انواع اصلی سیمان در استاندارد ویژگی های سیمان پرتلند با عنوان ASTM C150 و AASHTO M85 مشخص شده است.در کنار انواع سیمان های پرتلند , باید سیمان های سفید,سیمان های کم قلیا و سیمان های هیدرولیکی آمیخته - - ASTM C 595 & AASHTO M240 و سیمان های هیدرولیکی - - ASTM C1157 را اضافه کرد. [6]
