بخشی از مقاله
مصالح مصرفی بتن خود متراکم در خراسان شمالی
چکیده
بتن یکی از مهمترین مصالح مصرفی در احداث سازه هایی عمرانی از قبیل پل ها, سوله ها وساختمانها می باشد که به علت دارا بودن خواص مناسب , استفاده از آن در حال افزایش است.
بتن خود تراکم (Self Compacting Concrete) بتنی است جدید با کارایی و قابلیت شکل پذیری بالا و مقاوم در برابر جداشدگی دانه ها که برای اولین بار در سال 1988 در ژاپن تولید شده است . این بتن بدون احتیاج به لرزاننده و مترا کم کننده میتواند به راحتی در میان فضای بین میلگردها تحت اثر وزن خود جریان یابد (1). بتن خود تراکم با داشتن ویژگی های مخصوص خود می تواند دوام و پایایی را در سازه های بتن آرمه به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهد. از جمله این ویژگیها می توان به کاهش دوره ساخت سازه بتن،اطمینان از تراکم، پوشش سطحی مناسب، جایگیری راحت، دوام بهتر، قدرت بیشتر در طراحی سازمان، ساخت بخش های نازک تر توسط بتن، کاهش آلودگی صدا ی ویبره، صرف انرژی کمتر، محیط کار امن تر و کاهش نیروی انسانی و در نتیجه کاهش هزینه، قابلیت جریان تحت وزن خود و عبور از میان آرماتورها ودست یابی به تراکم کامل ، را نام برد.((2 زمان، هزینه و کیفیت سه عامل مهم در اجرا بتن خودتراکم و هر پروژه بتن ریزی می باشد که تاثیر مهمی در صنعت ساخت دارند.
یکی از مهمترین عوامل در بتن خود متراکم، مصالحی است که در آن مصرف می شود. با توجه به اینکه استفاده از بتن خود متراکم در خراسان شمالی یکی از مباحث جدید می باشد و همچنین مصالحی که بر روی بتن خود متراکم تاثیر گذارند، کمتر مورد استفاده و بهره برداری قرار گرفته اند، قصد ما این است که مهمترین مصالحی که به نوعی در کارایی و دوام، مقاومت این نوع بتن در خراسان شمالی تاثیر گذارند را مورد بررسی قرار دهیم. این مصالح عبارتند از:
الف- استفاده از سنگدانه های سبک لیکا در بتن خود متراکم مقدار قابل توجهی از بارهای مرده و سازه ای وارده به فونداسیون سازه ها را کاهش می دهد.
ب- استفاده از الیاف پلیمر در بتن خود متراکم سبب بهبود خواص سازه ای می گردد که توزیع مناسب الیاف نقش بسزایی در مقاومت بتن الیافی دارد.
ج- تکنولوژی جدید آب مغناطیسی : آب مغناطیسی باعث کاهش اصطحکاک بین مصالح بتن خود متراکم می گردد که این امر به همراه استفاده از الیاف پلیمری باعث کارایی بالا تا %32 و مقاومت کششی تا %34/8 نسبت به نمونه های معمولی می گردد.((3
د-یکی دیگر ازروشها دربهبود دوام بتن خود متراکم استفاده از پوزولان ها و مواد مخلوط سیمانی مانند (خاکستربادی میکروسیلیس, سرباره و اخیرا متاکائولین) است. با تغییر شیمیایی و ساختاربتن پوزالان ها منافذ مویین سیستم سیمانی را کاهش میدهند و نفوذپذیری آنها را به منابع بیرونی شیمیایی کمتر میکنند و همچنین ناسازگاری شیمیایی داخلی مانند واکنش قلیایی - سیلیسی را کاهش میدهند. نتایج حاصل ازیک مطالعه برخصوصیات دوام بتن های حاوی سطوح مختلف ازمتاکائولین بیانگر اینست که نفوذاب، جذب اب، نفوذکلرید و خوردگی میلگرد روابط بین آنها نشان میدهد که جنبه های مختلف خواص انتقال و عملکرد دوام را بهبود میدهد با جایگزینی 5و15و20درصد متاکائولین به جای سیمان شاهد افزایش قابل توجهی دردوام بتن خود متراکم شدیم (4).
واژه های کلیدی
بتن، خود متراکم، خراسان شمالی، مصالح، پوزولان،آب مغناظیسی، لیکا، میکروسیلیس،روباره، خاکستر بادی، الیاف
دانه بندی مصالح در خراسان شمالی
هم اکنون در خراسان شمالی بیش از 75 معدن شن و ماسه در حال برداشت می باشد که در اکثر آنها جنس شن و ماسه از نوع آهکی می باشد. با توجه به نمونه برداری های صورت گرفته از مصالح خراسان شمالی منحنی دانه بندی درشت دانه و ریزدانه مورد استفاده بین منحنی دانه بندی سوئد ”حد بالا“ و آلمان ”حد پایین“ می باشد. این منحنیها دراشکال ٍو ٌ نشان داده شده است ؟در اشکالٍ و ٌ نمودار دانه بندی مورد استفاده در خراسان شمالی به صورت توپر نشان داده شده است ؟حداکثر مصالح درشت دانه َِ میلیمتر می باشد ؟از شن نخودی و ماسه شسته در اینجا استفاده شده است ؟شن و ماسه مصرفی از سه کارخانه سنگ شکن و ماسه در خراسان شمالی تهیه شده است ؟مدول نرمی ماسه اصلاح شده برابر ًٌَْ میباشد؟؟
تاثیر پودرسنگ، مواد معدنی و مصنوعی با خاصیت پوزولانی در خراسان شمالی بر بتن خود متراکم
در خراسان شمالی از پودر سنگ به عنوان یک پودر معدنی در جهت بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن استفاده شده است. پودر سنگ در بتن به عنوان پر کننده ی حفره ها عمل کرده و باعث کاهش تخلخل می شود. از دیگر مزایای استفاده از پودر سنگ می توان به جلوگیری از جدایی مواد که باعث بهبود مقاومت فشاری بتن می شود اشاره نمود. با توجه به فراوانی پودر سنگ آهک در خراسان شمالی می توان با به بکار
گرفتن این ماده، علاوه بر بهبود خواص بتن، از لحاظ اقتصادی نیز صرفه جویی نمود. در تحقیقاتی که صورت گرفته است، نتایج حاکی از این مطلب است که پوزولان ها، مواد سیلیسی آلومینیایی می باشند که حالت اسیدی و میل ترکیبی زیادی به آهک دارند. این مواد به تنهایی خاصیت چسبندگی ندارند ولی گرد آنها در حضور آب در دمای متعارف با هیدوکسید کلسیم ترکیب شده و تولید سیلیکات های کلسیم (شبیه سیمان) که خاصیت چسبانندگی دارند، می دهد. پوزولان های طبیعی که از سرد شدن سریع ذرات گدازه های پرتاب شده از درون زمین به بیرون در هوای گدازه های جاری شده در آب حاصل شده اند و حاوی مقدار قابل ملاحظه ای سیلیس بی شکل غیر بلوری می باشند و پوزولان های صنعتی یا مصنوعی که تولیدات جنبی برخی صنایع اند که به تدریج شناخته شده و مورد مصرف قرار گرفته اند و علاوه بر اینکه مزاحمتشان نسبت به صنعت مبدا کم شده، ایجاد ارزش افزوده نموده اند. شناخته شده ترین پوزولان های مصنوعی »دوده ی سیلیسی یا میکروسیلیس «و »خاکستر بادی« می باشند. روباره ی کوره های بلند ذوب آهن نوعی ماده ی شبه سیمانی است و گرچه می تواند فعالیت پوزولانی کمی داشته باشد، نباید پوزولان تلقی شود((5
پوزولان های مصنوعی:
1-1میکروسیلیس یک ماده ی فرعی است که در تولید سیلیسیم و آلیاژهای سیلیسیم مخصوصا آلیاژ فروسیلیس ایجاد و برای استفاده ماده ی سیمانی در بتن بکار می رود. از سایر فواید استفاده از میکروسیلیس می توان به پایین آمدن جنبش یون های کلر و کاهش عمق نفوذ کلر در بتن اشاره کرد. (6)
امروزه میکروسیلیس به صورت متراکم شده وجود دارد و وزن آن در حدود 400تا 500 کیلوگرم بر متر مکعب است. میکروسیلیس محصول جنبی صنایع فرو سیلیکون است که همراه با گازها از کوره ی قوس الکتریکی خارج می شود.( (7
به منظور حفظ محیط زیست ابتدا با نصب صافی ها و گردگیرهای قوی دوده ی سیلسیسی را از گازهای خروجی جدا کرده و از پراکنده شدن آن در فضا جلوگیری می شود. مواد جمع آوری شده در گردگیرهارا می بایست به منطقه ای مناسب انتقال داده و در آنجا مدفون سازند تا در اثر وزش باد در فضا پراکنده نشوند
که برای این منظور معمولا دوده های جمع آوری شده را با آب مخلوط می کنند و با لوله به محل مورد نظر انتقال می دهند.
مزیت کاربرد میکروسیلیس :حرارت زایی، کاهش تخلخل، افزایش مقاومت دینامیکی مثل فشاری، خمشی، کششی و برشی و همچنین افزایش تراکم، آب افتادگی کمتر، افزایش چسبندگی، کاهش نفوذ پذیری و جلوگیری از خوردگی بتن در مقابل عوامل خورنده می شود.
استفاده از مواد پوزولانی نظیر خاکستر بادی، سرباره ی آهن گدازی، دوده ی سیلیس و خاکستر پوسته ی برنج به دلیل کمک به کاهش مصرف سیمان و بهبود خواص مکانیکی مانند مقاومت فشاری و دوام بتن در چند دهه اخیر در خراسان شمالی رو به بکارگیری است.
با توجه به تحقیقات برآمده از دوده سیلیس در کارخانه فولاد آلیاژی اسفراین در خراسان شمالی ترکیبات شیمیایی این محصول به شرح ذیل می باشد:
1-2 روباره
انواع روباره های کارخانه های
- روباره ی کوره ی بلند آهنگدازی((BFS
- روباره ی فولادی(که شامل :کوره قوس الکتریکی -EAFS کوره ی اکسیژنی و بازی-کوره شعله ای)
از روباره های فولادی در ساخت روسازی آسفالتی، سنگدانه در ساخت اساس و زیر اساس ، سنگدانه در ساخت بتن، ریپ رپ و کابیون، خاکریزها و بالاست استفاده می شود.روباره های کوره ی آهن گدازی، به دلیل داشتن چگالی و مقاومت مناسب می تواند به عنوان سنگدانه در بتن استفاده شود. اجزای زاید و مضر روباره های کوره های بلند آهن گدازی، باید کمتر از 0.01 باشد.خواص این سنگدانه ها بر حسب ترکیب آنها و سرعت سرد شدن تغییر می کند. اما استفاده از روباره ی کوره آهن گدازی در ساخت بتن، خواص زیر را نسبت به بتن معمولی بهبود میدهد:
کارایی، عایق بندی حرارتی، سبکی سازه، مقاومت در برابر آتش، محیط های قلیایی، شرایط یخبندان و سیکل یخ زدن و آب شدن متوالی، دوام و استحکام، چسبندگی سنگدانه به خمیر سیمان به دلیل شکل و بافت روباره، ظرفیت باربری زیاد، پایایی مناسب، سختی زیاد، انرژی کم برای رسیدن به تراکم مناسب، خاصیت زهکشی مناسب، مقاومت کم در برابر ضربه، وزن مخصوص زیاد، افزایش مصرف قیر.((8
در خراسان شمالی این نوع روباره ها در کارخانه ی فولاد آلیاژی اسفراین موجود می باشد که امید است با بهره گیری بیشتر در آینده بتوان شاهد تولید بتن پر مقاومت در خراسان شمالی بود.
ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی روباره کوره های قوس الکتریکی به شرح ذیل می باشد:
ترکیب شیمیایی(درصد وزنی عناصر):
1-3 خاکستر بادی
خاکستر بادی به صورت بسیار گسترده و در سالهای طولانی در بتن مورد استفاده قرار گرفته است. متاسفانه نسبت به میکروسیلیس هم در خواص شیمیایی و هم در خواص فیزیکی بسیار متغیر تر است. هر نوع از خاکستر بادی که در بتن های معمولی خوب عمل کند، در بتن های با مقاومت بالا نیز عملکرد مناسبی دارد. با خاکستر بادی می توان بتنی با مقاومت فشاری تا حدود 70 مگا پاسکال را ساخت. البته برخی گزارش های کمی هم در رابطه با رسیدن به مقاومت حدود 98 مگا پاسکال در بتن های دارای خاکستر بادی وجود دارد. برای رسیدن به مقاومت های بالاتر باید به همراه خاکستر بادی از میکروسیلیس استفاده کرد. عموما مقدار خاکستر بادی مصرفی در بتن های با مقاومت بالا حدود 15 درصد مقدار سیمان می باشد. به خاطر اینکه حتی محصولات یک کارخانه تولید خاکستر بادی تغییرات قابل ملاحظه ای دارند،
کنترل کیفیت در کارگاه شامل تعیین سطح مخصوص بلین و ترکیبات شیمیایی این ماده بویژه Al2o3-) (SIo2-CaO-Fe2O3 است.
با توجه به اینکه معادن زغال سنگ در شهرستان طبس موجود می باشد و خاکستر بادی محصول فرعی معادن زغال سنگ طبس
