مقاله رفتار در برابر حریق بتن پوزولانی حاوی ذرات لاستیک ضایعاتی

بخشی از مقاله

خلاصه

در این مقاله رفتار بتن مقاومت بالا - HSC - با میکروسیلیس و حاوی ذرات لاستیک تایر فرسوده کامیون بررسی میشود.هدف استفاده از مواد الاستومریک در ملاتهای سیمانی عبارتند از: کاهش سختی بتن مقاومت بالا به منظور سازگار کردن آن با سایر مصالح و اجزای ساختمان، کاهش تغییر مکان پیش بینی نشدهی فونداسیونها و انقباض بتن، بازیافت ضایعات جامد و بهبود عملکرد در برابر آتش. وجود درصد کمی از لاستیک در بتن خطر پکیدن ناگهانی بتن مقاومت بالا را در دماهای زیادکاهش میدهد زیرا بخار آب از طریق مجراهایی که در اثر سوختن ذرات پلیمری ایجاد میشوند خارج میگردد. با افزایشدرصد لاستیک، دما در یک عمق مشخص از بتن کاهش مییابد. برای به دست آوردن مقادیر بهینهی ذرات لاستیک تایر در مخلوط بتن، یک سری آزمایشات مکانیکی، مخرب و غیر مخرب شامل کارایی، سختی و مقاومت انجام گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، استفاده از %3 ذرات لاستیک در بتن چندان مقاومت را کاهش نمیدهد اگر چه باعث کاهش سختی می-گردد. به کار بردن درصدهای بیشتر ذرات لاستیک به شدت مقاومت و سختی را کاهش میدهند اما باعث بهبود رفتار دینامیکی بتن میگردد.

کلمات کلیدی: بتن ، ذرات لاستیک، رفتار حرارتی

-1 مقدمه

بتن مقاومت بالا - HSC - نوعی مصالح جدید است که امروزه میتواند در اکثر کارخانههای بتن تولید شود. گسترش استفاده از آن با توجه به در دسترس بودن افزودنیهایی همچون میکروسیلیس و کاهندههای آب - WRA - به راحتی امکان پذیر است. یکی از مزیتهای معماری در مورد استفاده از بتن مقاومت بالا آن است که ابعاد ستونها در آسمان خراشها کاهش یافته و به تبع آن فضای قابل استفاده در طبقات بیشتر میگردد. بتن مقاومت بالا در مقایسه با بتن با مقاومت معمولی - NSC - علاوه بر مقاومت، تفاوتهای دیگری از جمله سختی و شکل پذیری بیشتر و نفوذ پذیری کمتر دارد. به این دلیل، بعضی ازآییننامههای سازهای کاربرد آن ها را بیان نکرده و یا توصیههای خاصی را برای کاربرد آن ها به عنوان مصالح سازهای ارایهنمودهاند. آزمایشات اخیر بر روی بتن مقاومت بالا در برابر آتش نشان میدهند که تفاوتهای مشخصی بین بتن مقاوت بالا وبتن مقاومت معمولی در دماهای بالا وجود دارد. برخی از محققین استفاده از الیاف پلی پروپیلن را راه حلی برای کاهش خطرپکیدن بتن معرفی نمودهاند زیرا بخار آب از طریق مجراهای به جا مانده در اثر سوختن الیاف از بتن خارج میگردد. در اینمقاله، نتایج آزمایشگاهی بر روی بتن مقاومت بالای حاوی ذرات به شکل الیاف لاستیک تایر بازیافتی ارایه شده است. اهداف

این مقاله عبارتند از:

·کاهش خطر پکیدن ناگهانی بتن مقاومت بالا در برابر آتش.

·مدیریت ضایعات جامد حاصل از تایرهای فرسودهی کامیونها و کاهش اثرات زیست محیطی آن.

.کاهش سختی بتن مقاومت بالا بدون افت زیاد مقاومت و سازگار کردن تغییر شکل با سایر اجزای ساختمانی.

-2 برنامه آزمایشگاهی

بتن مقاومت بالای حاوی میکروسیلیس ولی بدون الیاف لاستیک به عنوان نمونهی شاهد ساخته شد. علاوه بر این، بتن حاوی
%3، %5 و %8 الیاف لاستیک نیز به عنوان مخلوط پایه ساخته شدند. از نظر رئولوژی، اسلامپ بتن و در رابطه با بتن سخت شده، تخلخل و چگالی اندازهگیری شدند. برای هر ترکیب شش نمونهی مکعبی با ابعاد 100mm ساخته شدند. آزمایشات غیر مخرب امواج آلتراسونیک در سنین مختلف بتن به منظور سنجش تکامل تدریجی فرآیند سخت شدگی بتن انجام شدند.آزمایش مقاومت فشاری در سنین مختلف به منظور ارزیابی افزایش مقاومت نسبت به زمان نیز انجام گردیدند. نمونههای منشوری غیر استاندارد - 200×300×50 mm - از همهی ترکیبات برای آزمایش عملکرد در برابر آتش ساخته شدند.

-3 مصالح

چهار ترکیب از بتن مقاومت بالا حاوی %0، %3، %5 و %8 الیاف لاستیک تایر بازیافتی به کار رفتند. ترکیب بتن مقاومت بالای
شاهد عبارت است از - برای یک متر مکعب - :

·سیمان نوع 513 kg : I

·سنگدانههای درشت از نوع سیلیسی گرد گوشه با بزرگترین قطر سنگدانه 1080 kg :16mm

·سنگدانههای ریز از نوع سیلیسی با حداکثر قطر 685 kg :4mm

·میکروسیلیس %5 - وزن سیمان - : 25/65 kg

·فوق ران کننده از نوع Glenium C-355 - Bettor- MBT - به مقدار %3 وزن سیمان: 15/7 kg

·آب: 128/25 Lit

الیاف لاستیک مورد استفاده در این ترکیب %3، %5 و %8 - به ترتیب 25/2، 42 و 67/2 کیلوگرم بر متر مکعب - میباشد. ذرات الیافی شکل مورد استفاده در این تحقیق حاصل از تایرهای فرسودهی کامیون میباشد. طول این الیاف بین 0/85 تا 2/15سانتیمتر با میانگین اندازه ذرات 1/25 سانتیمتر میباشد. سطح آنها زبر بوده و کاملا تحت فرآیند برش ناهموار گردیده است.الیافها شامل %4 ذرات به صورت پودر میباشند. چگالی آن ها 0/84 gr cm3  و میزان جذب آب آنها %25 اندازهگیری شده است.

-4 روش مخلوط کردن و رفتار رئولوژیکی

از یک میکسر 50 لیتری افقی برای مخلوط کردن استفاده شد. به کار بردن نسبت آب به سیمان کم - 0/25 - و میکروسیلیس روش مخلوط کردن را نسبت به بتن معمولی اجباراً تغییر داد. ابتدا درشت دانهها، سیمان، الیاف لاستیک و میکروسیلیس به مدت 2 دقیقه مخلوط شدند سپس ریزدانهها به آن ها اضافه گردیده و فرآیند مخلوط کردن به مدت 1دقیقه ادامه یافت. نهایتاً آب و فوق روان کننده اضافه گردیدند و فرآیند مخلوط کردن 15 دقیقه ادامه پیدا کرد. اسلامپ همهی نمونهها بزرگتر از 100 میلیمتر بود.

-5 نتایج مشخصهی فیزیکی - مکانیکی

6 نمونهی مکعبی - 100mm - و 2 نمونهی استوانهای - 150×300mm - از هر ترکیب برای بررسی با استفاده از قالبهای فولادی ساخته شدند. نمونهها پس از 24 ساعت از قالب خارج شده و داخل آب عملآوری شدند. چند ساعت قبل از آزمایش، نمونهها از آب خارج شده تا خشک شوند. آزمایش امواج آلتراسونیک قبل از آزمایش روی همهی نمونهها انجام گرفت. نتایج مدول آلتراسونیک با معادلهی 1 به دست آمد.که در این رابطه Es مدول آلتراسونیک برحسب MPa،    چگالی برحسب و v سرعت انتشار موج آلتراسونیک  برحسب s  میباشند. نتایج در شکل1 نشان داده شده است.مدول آلتراسونیک شاخص خوبی از سختی ماده بوده و به عنوان مقدار قابل مقایسه، مفید است. مشاهده میشود که با افزایش مقدار لاستیک، مدول آلتراسونیک و بنابراین سختی کاهش مییابد. برای آزمایش مقاومت فشاری، نمونههای مکعبی