بخشی از مقاله
چکیده
چنانچه در بتن مصالح سنگدانه سیلیسی و محلول منفذی قلیایی ناشی از سیمان به همراه رطوبت کافی موجود باشد، ژلی در بتن تشکیل می شود که با افزایش واکنش قلیایی ناشی از سیمان و سیلیسی ناشی از مصالح با جذب آب متورم شده و باعث ایجاد فشار، انبساط و ترک خوردگی در بتن می شود و با گذشت زمان منجر به کاهش عمر مفید بتن و دوام آن خواهد شد.
این واکنش به واکنش قلیایی سیلیسی و یا سرطان بتن موسوم است. در این مطالعه با تهیه نمونه های ملات منشوری تسریع شده با استفاده از مصالح شهر کرمان و افزودن درصد مختلف نانو سیلیس بر مبنای استاندارد ASTM C1567و ASTM C1260 ، مقدار درصد مناسب نانو سیلیس پیشنهاد شده است. سپس با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به پیش بینی واکنش قلیایی سیلیسی بتن پرداخته شده است.
در این مطالعه از شبکه پس انتشار خطا استفاده شده و مقایسه ای بین الگوریتمهای مختلف در آموزش این شبکه صورت گرفته است و الگوریتم مناسب و تعداد نرونهای لایه پنهان داخلی پیشنهاد شده است. در پایان قابلیت اعتماد نمونه های شبیه سازی شده حاوی نانوسیلیس در شبکه عصبی، در برابر واکنش قلیایی سیلیسی در بازه های مختلف بررسی شده است.
مقدمه
یکی از عوامل موثر بر دوام بتن، واکنش قلیایی - سیلیسی - ASR - در بتن می باشد. برای ایجاد این واکنش قلیا - سیلیس سه شرط ضرورت دارد: وجود اشکال فعال سیلیس در سنگدانه، محلول منفذی بسیار قلیایی، رطوبت کافی. چنانچه مصالح سنگدانه سیلیسی و محلول منفذی قلیایی ناشی از سیمان به همراه رطوبت کافی در بتن موجود باشد، ژلی در بتن تشکیل شده که با افزایش واکنش قلیایی ناشی از سیمان و سیلیسی ناشی از مصالح با جذب آب متورم شده و باعث ایجاد فشار، انبساط و ترک خوردگی در بتن می شود. با گذشت زمان این واکنش منجر به کاهش دوام و عمر مفید بتن خواهد شد - اطیابی، . - 1389 این واکنش به واکنش قلیایی سیلیسی و یا سرطان بتن موسوم است.
با رسیدن ابعاد سیلیکات به مقیاس نانو، سطح ویژه ذرات و تعداد اتم ها در سطح افزایش و در نتیجه منجر به افزایش فعالیت پوزولانی آنها می گردد. نانو سیلیکات می تواند با هیدروکسیدکلسیم واکنش دهد و تولید ژل C-S-H نماید. با استفاده از ذرات نانو و کاهش ابعاد و مقدار کریستال های هیدروکسید کلسیم، ژل C-S-H فضاهای خالی موجود در سطح تماس سنگ دانه ها با خمیر سیمان را پر می کند و متراکم تر شدن فصل مشترک سنگ دانه ها با خمیر سیمان را سبب می شود. ذرات نانو می توانند فضاهای خالی موجود در ساختار ژل را پر کنند و جسم متراکم تری را ایجاد نمایند
به عنوان افزودنی در بتن و در جهت افزایش دوام و عمر بتن با درصدهای اختلاط خاص می باشد. از مواد افزودنی نظیر از نرمه خاکستر، سرباره، نرمه سیلیس و پوزولانهای طبیعی مانند رس تکلیس شده و شیست تکلیس شده برای بهبود خصوصیت ویژه ای از بتن مانند تخفیف واکنش مخرب قلیایی - سیلیسی استفاده شده است
مطالعات گذشته حاکی است، استفاده از دوده سیلیس و نانو سیلیس با درصدهای خاص موجب افزایش مقاومت فشاری بتن نسبت به نمونه های شاهد شده است. در درصدهای یکسان، نانو سیلیس مقاومت فشاری بیشتر و کاهش میزان نفوذ آب را نسبت به دوده سیلیس نشان داده است - رمضانیانپور، . - 1387 استفاده از نانو سیلیس در بتن حاوی پوزولان طبیعی سبب کاهش مقاومت در سنین اولیه شده و مقاومت فشاری و خمشی را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد - مقصودی، . - 1386 در این مطالعه در نظر است تا تاثیر نانو سیلیس و مقایسه آن با میکروسیلیس بر واکنش خاصیت قلیایی سیلیسی بتن بررسی گردد.
از شبکه های عصبی مصنوعی در پیش بینی مقاومت فشاری و سایشی بتن - رمضانیانپور، - 1385، طرح اختلاط بتن غلتکی - رمضانیانپور، - 1385 بهره گرفته شده است. در این مطالعه با انجام آزمایشات لازم تاثیر نانو سیلیس بر واکنش خاصیت قلیایی سیلیسی بتن بررسی شده و سپس سعی شده است با استفاده از نتایج بدست آمده از آزمایشات و شبکه عصبی مصنوعی، رفتار نمونه ها پیش بینی شود. شبکه استفاده شده از نوع پس انتشار بوده است که با الگوریتم های مختلف شبکه آموزش داده شده و مقایسه شده است.
در انتها با استفاده از مفاهیم آماری و تعریف حالت حدی مناسب، قابلیت اعتماد نتایج بدست آمده از نمونه های حاوی نانوسیلیس که در شبکه عصبی شبیه سازی شده اند در درصدهای مختلف نانوسیلیس، ارزیابی شده است.
-1 مطالعات آزمایشگاهی
-1-1 مصالح مصرفی
نانو سیلیس مصرفی با نام تجاری AEROSIL 200 محصول شرکت degussa، به صورت پودر با میانگین اندازه ذرات 12 نانو متر، سطح ویژه 200-25 مترمربع بر گرم، درجه خلوص 99.8 درصد، pH این ذرات بین 3.7 تا 4.7 متغیر و درصد رطوبت آنها کمتر از 1.5 درصد می باشد. پودر میکروسیلیس مصرفی محصول شرکت صنایع فروآلیاژ ایران در ازنا و دارای سطح ویژه 20 تا 25 مترمربع بر گرم می باشد . سیمان مصرفی پرتلند از نوع 1-425 می باشد . سنگدانه های مصرفی از معادن اطراف شهر کرمان و از نوع طبیعی دو بار شوی می باشد. آب مورد استفاده، آب شرب شهر کرمان می باشد. سود مصرفی جهت تهیه محلول هیروکسیدسدیم تولید داخل کشور می باشد
-2-1طرح اختلاط
در این مطالعه جهت بررسی واکنش قلیایی- سیلیسی از آزمایش ملات منشوری تسریع شده استفاده شده است. بدین منظور تعداد طرحهای اختلاط شامل: یکی از طرح ها بدون افزودنی و به عنوان شاهد بر مبنای استاندارد ASTM C1260 به منظور بررسی واکنش زایی سنگدانه ها و طرحهای دیگر با افزودن درصدهای مختلف نانوسیلیس به طرح اختلاط بر مبنای استاندارد ASTM C1567، تهیه گردید - . - ASTM C 1260,1994 به منظور بررسی دقیق تاثیر افزودنی ها در طرح ها، از مصرف فوق روان کننده اجتناب و نسبت آب به سیمان همه طرحها 0.47 در نظر گرفته شده است. جزییات طرحهای اختلاط، نام گذاری آنها و مقادیر مصالح جهت تهیه 3 نمونه برای هر اختلاط، در جدول 1 آمده است. مقادیر درج شده نانو سیلیس در جدول 1 بر حسب درصد جرم سیمان می باشد.
جدول -1 طرح های اختلاط
