بخشی از مقاله
ساخت نوعي بتن توانمند ويژه مقاوم در برابر حمله سولفات ها
چکيده
جلوگيري از خرابي سازه هاي دريايي از جمله اسکله ها و غيره ناشي از حمله سولفات ها و يون کلر به بتن هنوز مورد توجه محققين مي باشد. بدين ترتيب توجه پژوهشگران به استفاده از موادي در بتن جلب شده است که باعث افزايش مقاومت بتن در برابر سولفات ها و يون کلر شوند. پودر لاستيک تايرهاي فرسوده و پوزولان ميکروسيليس دو گروه از اين مواد مي باشند که در اين مقاله مورد توجه قرار گرفته اند. در اين مقاله با استفاده از ترکيب پودر لاستيک و ميکروسيليس در ملات سيماني نوعي ملات مقاوم در برابر محيط سولفاته و بدين ترتيب مناسب براي سازه هاي دريايي ساخته شده است (مسئله خوردگي آرماتورهاي فلزي در اثر يون کلر، با به کار بردن آرماتورهاي FRP قابل حل مي باشد). به منظور بررسي تاثير محيط سولفاته بر دوام ملات سيماني ، يک سري مطالعات آزمايشگاهي صورت پذيرفت . در اين مقاله ، پودر لاستيک تايرهاي فرسوده کاميون با درصدهاي حجمي %١٢، %١٨ و%٣٠ جايگزين سيمان گرديده است . ميکروسيليس جايگزين %١٥ وزن سيمان شده و نمونه هاي حاوي ترکيب %١٨ پودر لاستيک توام با
%١٥ ميکروسيليس نيز ساخته شده اند. پس از عمل آوري، يک سري از نمونه ها به عنوان نمونه هاي پايه در هواي محيط آزمايشگاه قرار گرفته و بقيه در محيط سولفات منيزيم نگهداري شدند. بر اساس نتايج به دست آمده ، نمونه هاي حاوي %١٢ پودر لاستيک و نمونه هاي حاوي ترکيب پودر لاستيک و ميکروسيليس بهترين عملکرد را در محيط سولفاته داشتند. بر اساس نتايج به دست آمده ، کليه نمودارهاي مربوطه در متن مقاله ترسيم و تفسير گرديده و حالت بهينه نيز تعيين گرديده است .
واژه هاي کليدي : بتن توانمند، پودر لاستيک ، ميکروسيليس ، مقاومت فشاري، سولفات
٢
١- مقدمه
جلوگيري از خرابي سازه هاي دريايي از جمله اسکله ها و غيره ناشي از حمله سولفات ها و يون کلر به بتن هنوز مورد توجه محققين مي باشد. بدين ترتيب توجه پژوهشگران به استفاده از موادي در بتن جلب شده است که باعث افزايش مقاومت بتن در برابر سولفات ها و يون کلر شوند. پودر لاستيک تايرهاي فرسوده و پوزولان ميکروسيليس دو گروه از اين مواد مي باشند که در اين مقاله مورد توجه قرار گرفته اند. بازيافت تايرهاي فرسوده جهت استفاده در بتن ، راهکار مناسبي براي نيل به دو هدف دفع مواد زايد و دستيابي به خواص مثبت در بتن ميباشد. ميکروسيليس در سال هاي اخير به صورت تجاري در صنعت ساختمان وارد شده است و اين پوزولان يکي از مصالح جايگزين سيمان براي تهيه بتن هاي توانمند محسوب ميشود. در اين مقاله با استفاده از ترکيب پودر لاستيک و ميکروسيليس در ملات سيماني نوعي ملات مقاوم در برابر محيط سولفاته و بدين ترتيب مناسب براي سازه هاي دريايي ساخته شده است . مسئله خوردگي آرماتورهاي فلزي در اثر يون کلر، با به کار بردن آرماتورهاي FRP قابل حل مي باشد. همچنين پوشش هاي اپوکسي خاصي نيز وجود دارند که تا مدتي از نفوذ مواد مهاجم به بتن جلوگيري مي کنند. در ادامه به مروري بر مطالعات انجام شده توسط پژوهشگران پرداخته مي شود.
- Labrincha و همکاران در سال ٢٠٠٣ مقاله اي با عنوان خواص مکانيکي و صوتي ذرات لاستيک در بتن ارايه نمودند. در اين مقاله بهترين نتايج بر حسب مقاومت خمشي و جذب صوت با جايگزيني ٢٠% وزني سيمان با ذرات ريز لاستيک (mm١٥-٠٥) به دست آمده است . همچنين نتيجه گرفته اند که بتن حاوي فقط لاستيک بهتر از بتن حاوي ليکا و لاستيک ميباشد [١].
- Smadi و همکاران در سال ٢٠٠٤ مقاله اي با عنوان خواص ملات حاوي خاکستر لاستيک تاير(tire rubber ash)
ارايه نمودند. در اين مقاله خاکستر لاستيک تاير با درصدهاي ٢.٥%، ٥%، ٧.٥% و١٠% وزني جايگزين ماسه شده است .
بر اساس نتايج به دست آمده در اين مقاله افزايش مقدار خاکستر لاستيک تاير در مخلوط باعث کاهش درصد هوا، افزايش زمان گيرش ، افزايش مقاومت فشاري و خمشي گرديده و همچنين براي درصدهاي ٥% و ١٠% خاکستر لاستيک تاير، مقاومت در برابر آسيب ذوب و يخ و نفوذ يون کلر بيشتر شده است [٢].
- Barluengab و همکاران در سال ٢٠٠٤ مقاله اي با عنوان عملکرد در برابر حريق بتن مقاومت بالاي حاوي لاستيک بازيافتي ارايه نمودند. آن ها نتيجه گرفته اند که حجم کم لاستيک در مخلوط ، خطر پوسته شدن ناگهاني بتن با مقاومت بالا را در دماهاي زياد کاهش ميدهد زيرا بخار آب از طريق مجراهايي که در اثر سوختن ذرات پليمري ايجاد ميشود از بتن خارج ميگردد. همچين افزايش درصد لاستيک باعث کاهش عمق نفوذ دما در بتن ميشود و استفاده تا ٣%
ذرات لاستيک در بتن ، مقاومت را چندان کاهش نمي دهد اگر چه باعث کاهش سختي ميشود [٣].
- Aydin و همکاران در سال ٢٠٠٥ مقاله اي با عنوان تعيين شرايط بهينه براي لاستيک تاير در بتن آسفالتي ارايه نمودند. شرايط بهينه در دانه بندي لاستيک تاير الک شماره ٤ و١٠% لاستيک تاير به دست آمده است [٤].
- Chaikaew و همکاران در سال ٢٠٠٦ مقاله اي با عنوان خواص بلوک هاي بتني پياده رو مخلوط با خرده لاستيک ارايه نمودند. بر اساس نتايج به دست آمده در اين مقاله ، بلوک هاي خرده لاستيکي نسبت به بلوک هاي معمولي، کم مقاومت تراما سبک تر، انعطاف پذيرتر و با قابليت جذب انرژي بهتر و داراي مقاومت لغزش بيشتر و مقاومت سايش کمتر هستند [٥].
- Sandrolini و همکاران در سال ٢٠٠٦ مقاله اي با عنوان بازيافت لاستيک تاير ضايعاتي در بتن خود متراکم ارايه نمودند. در نتايج آن ها آمده است که تکنولوژي خود متراکم به مراحل پيوند لاستيک کمک ميکند [٦].
- Micheal در سال ٢٠٠٧ مقاله اي با عنوان بهبود ترک خوردگي انقباض پلاستيک بتن با استفاده از خرده لاستيک ضايعاتي ارايه نمود. وي خرده لاستيک حاصل از تايرهاي فرسوده را با درصدهاي وزني ٣%، ٥% و٧% جايگزين ماسه نمود و به اين نتيجه رسيد که به کار بردن خرده لاستيک در بتن باعث به تعويق افتادن زمان اولين ترک و کاهش درصد ناحيه ترک خورده و همچنين افزايش انعطاف پذيري بتن ميگردد [٧]. - Yuan و همکاران در سال ٢٠٠٨ مقاله اي با عنوان بررسي آزمايشگاهي خواص ديناميکي بتن حاوي لاستيک ارايه نمودند. در نتايج آن ها آمده است که ضريب ميرايي بتن حاوي لاستيک در مقايسه با بتن معمولي به طور قابل توجهي بهبود مييابد [٨].
- Mavridou و همکاران در سال ٢٠٠٩ مقاله اي با عنوان بهبود مقاومت در برابر نفوذيون کلرايد براي بتن حاوي لاستيک حاصل از تايرهاي فرسوده اتومبيل ها ارايه نمودند.آن ها دريافتند که افزايش درصد خرده لاستيک از ٢.٥ تا ١٥ درصد باعث کاهش نفوذ يون کلرايد از ١٤.٢٢ تا ٣٥.٨٥ درصد ميگردد. همچنين درصد لاستيک ١٢.٥ درصد را به عنوان درصد بهينه براي مقاومت در برابر نفوذ يون کلرايد معرفي نموده اند[٩].
- عليرضا ميردامادي و همکاران در سال ١٣٨٦ مقاله اي با عنوان «بررسي اثرات پوزولان متاکائولن بر پايايي بتن در محيط خليج فارس » ارائه نمودند. آن ها اثرات افزودن درصدهاي مختلف پوزولان متاکائولن بر ميزان نفوذ يون کلر در بتن و پارامترهاي مربوط به آن همانند نفوذ آب ، جذب آب ، نفوذ هوا و مقاومت الکتريکي را بررسي و با بتن هاي بدون پوزولان مقايسه نموده اند[١٠].
٢- برنامه آزمايشگاهي
مصالح مصرفي براي ساخت نمونه ها در اين تحقيق شامل سنگدانه ، سيمان ، ميکروسيليس ، پودر لاستيک تاير ضايعاتي و آب ميباشند. سنگدانه ها از نوع تجاري براساس آيين نامه ASTM C٣٣ استفاده شدند. سنگدانه ها از نوع مخلوط طبيعي و شکسته با چگالي ويژه ٢.٦١، وزن مخصوص توده اي kg.m١٧٧٠٣ ، جذب آب ٤.١ درصد و مدول نرمي ٣.١٥ تهيه شدند. خصوصيات فيزيکي و ترکيبات شيميايي سيمان و ميکروسيليس مصرفي در جدول (١) و منحني دانه بندي سنگدانه ها در شکل ٢ نشان داده شده است . پودر لاستيک مصرفي در اين تحقيق حاصل از پودر شدن ضايعات لاستيک تايرهاي کاميون بوده که داراي فرمول تجاري استايرن بوتادين ، مدول الاستيسيته ٢٢ و مقاومت کششي ٢٨ مگا پاسکال مي باشد. نسبت آب به سيمان ثابت برابر ٠.٤٥ و آب مصرفي از نوع آشاميدني به کار رفته است . به منظور تأمين کارايي از فوق روان کننده تجاري Glenium در مخلوط ها استفاده شده است . طرح اختلاط ملات شاهد به کار رفته در جدول (٢) ارايه شده است .
براي ساخت نمونه ها، پودر لاستيک با مش ١٢٠-٦٠ (اندازه ذرات mm ٠.٢٧-٠.١٣) با درصدهاي حجمي مختلف (در محدوده ٠ تا %٣٠) جايگزين سيمان شده و همچنين ميکروسيليس به عنوان مکمل سيمان جايگزين %١٥ وزن سيمان گرديده است .
در شکل (٣) نمايي از مصالح وزن شده و آماده براي ساخت ملات ها و در شکل (٤) نمونه هاي قالب گيري و ساخته شده
نشان داده شده اند.
٣- نتايج و تفسير آن ها
نمودار مقاومت فشاري ٢٨ روزه (بر حسب طول دوره عمل آوري ) ملات حاوي %١٥ ميکروسيليس در مقايسه با ملات شاهد در شکل (٥) نشان داده شده است . همان طور که مشاهده ميشود مقاومت فشاري ٢٨ روزه ملات حاوي
%١٥ ميکروسيليس از ملات شاهد بزرگ تر است و با افزايش طول دوره عمل آوري، مقاومت فشاري ٢٨ روزه نمونه ها افزايش يافته است
در ادامه ، ابتدا مقاومت فشاري ٩١ روزه نمونه ها بررسي شده و سپس به بررسي تأثير محيط سولفاته بر مقاومت
فشاري نمونه ها پرداخته شده است .
٣-١- مقاومت فشاري ملات هاي حاوي پودر لاستيک و ميکروسيليس
در اين قسمت ، پودر لاستيک جايگزين ١٢، ١٨ و ٣٠ درصد حجم سيمان شده است . در نمونه هاي حاوي
ترکيب پودر لاستيک و ميکروسيليس ، پودر لاستيک جايگزين %١٨ حجم سيمان و پوزولان ميکروسيليس جايگزين
%١٥ وزن سيمان گرديده است . نماي نزديک يک قالب حاوي %٣٠ پودر لاستيک در شکل (٦) نشان داده شده است که
نشان ميدهد استفاده حتي تا %٣٠ پودر لاستيک هيچ مشکلي را در پرداخت سطحي ملات ها ايجاد نمي کند.
