بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین پیشرفت های بوجود آمده در صنعت عمران، کاربرد نانو تکنولوژی و عملکرد بتن در ترکیب با اینگونه مواد در جهت بهبود خواص و رفتار و ساختار آنها و نیز بکارگیری مصالح نانو در جهت ساخت بتن با عملکرد بالا و چند منظوره است. خواص، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمان دارد که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد. بنابراین مطالعات بتن در مقیاس نانو و کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت است.
در این تحقیق کاربرد نانو اکسید منیزیم بر مشخصات بتن تازه و خصوصیات مکانیکی بتن خودمتراکم مورد بررسی قرار می گیرد. طی این تحقیق بتن خود متراکم حاوی درصد های مختلف % 1 ، % 2 ، %3 و % 4 وزن سیمان از نانو اکسید منیزیم ساخته شد و آزمایشات جریان اسلامپ، جریان اسلامپ 50 سانتیمتر، جعبهL ؛ جعبهU ، قیف V روی آنها صورت گرفت و پس از اینکه کلیه الزامات بتن خود متراکم را دارا شد، بتن مذکور را در قالب های مکعبی، استوانه ای و خمشی جهت محاسبه مقاومت فشاری، کششی و خمشی قرار دادیم و پس از 24 ساعت نمونه ها را از قالب جدا و به نحو مناسب عمل آوری صورت گرفت و در سن های 7 و 28 روزه نمونه ها شکسته و مقاومت بتن خود متراکم حاوی درصدهای مختلف نانو اکسید منیزیم محاسبه گردید، و مشخص شد که افزودن نانو اکسید منیزیم به نسبت %4 وزن سیمان، مقاوت فشاری، کششی و خمشی را به میزان %35، %29,50 و %69 بترتیب افزایش می دهد .
-1 مقدمه
در سازه های بتنی برای رسیدن به مقاومت مورد نیاز و کاهش تخلخل و هوای درون بتن و حصول پایایی، بتن به روشهای مختلف لرزانده می شود. با توسعه روزافزون کارهای بتنی و کمبود نسبی کارگران ماهر و یا سهل انگاریهای آنان در کارگاه ها و یا به دلیل مزاحمت های جسمی و روحی و یا هزینه لرزاندن بتن در هنگام ریختن بتن در قالب، به ویژه در مواضعی که تراکم میلگرد وجود دارد، عمل لرزاندن بطور کامل و صحیح انجام نگرفته و در نهایت مشخصات مکانیکی مطلوب بتن حاصل نمی گردد.
لذا ساخت بتنی بدون نیاز به لرزاندن همواره راه حلی برای این معضل به نظر می رسید و از این رو ساختن چنین بتنی رویایی برای تکنولوژیست های بتن بوده است که بتوانند با استفاده از مواد افزودنی شیمیایی مختلف و تغییر در مقادیر مصالح طرح اختلاط، به این مهم دست یابند و بتن را از نقص اجرایی لرزاندن رها سازند . بتن خود متراکم نخست در سال 1986 توسط آقای اوکامورادر ژاپن پیشنهاد گردید و در سال 1988 این نوع بتن در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی بتن ارائه داد.
امروزه بتن خود متراکم همزمان با کشور ژاپن در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی، کانادا و آمریکا تحت عنوان بتن خود تحکیم موضوع بحث، بررسی و اجرای سازه های بتنی است . در ایران نیز استفاده از بتن خود متراکم از چند سال قبل آغازشده و از مزایای آن بهره گرفته شده است برای مثال مصرف بتن خود متراکم در تونل توحید و رسالت تهران، پل شهید صدر تهران، طرح توسعه حرم حضرت معصومه - س - ، قطعات پیش ساخته متروی شیراز و پل کابلی ولیعصر شیراز را می توان نام برد
-1-1 نانو به چه معناست؟
اصطلاح »نانو« از واژه یونانی نانوس1مشتق شده و معنای کوتوله2 دارد. عبارت»نانو« پیشوندی است مانند سایر پیشوندها که درابتدای واحد سنجش اندازه مانند ثانیه، متر وغیره می آیند. بنابراین، نانو نیز مانند دیگر پیشوندها نظیر سانتی، دسی، دکا، کیلو و غیره بیانگر مقیاس است. یک نانو متر - 1 nm - به معنای 10-9 متر - یک میلیاردم متر - است .
بتن یک ماده مرکب پیچیده است که حتی با گذشت زمان، بر پیچیدگی سازوکارهای درونی و ویژگیهای آن افزوده می شود. به ویژه اینکه این ماده پر کاربرد ساختمانی، دارای مقیاسی چند گانه است. سنگدانه های بتن، مقیاسی در حد میلی متر دارند. مقیاس ماتریس خمیر سیمان، درحدود میکرومتر - بر اساس اندازه متوسط دانه های سیمان - است. حال آنکه اصلی ترین محصول فرآیند هیدراسیون یعنی - کلسیم - سیلیکات - هیدرات - 3متخلخل بوده و ساختاری لایه ای در مقیاس نانو دارد. جالب اینجاست که همه این مواد و مصالح با مقیاس های متفاوت، در کنار هم عمل می کنند تا بتن حاصل شود.
-2 مصالح مصرفی
با توجه به اینکه قیمت نانو اکسید منیزیم خیلی گران است و میزان مصرف نانو اکسید منیزیم در بتن خود متراکم تابعی از وزن سیمان می باشد لذا سعی بر این شد که کمترین میزان سیمان در تهیه بتن خودمتراکم استفاده شود که این مهم مستلزم طرح اختلاطی جدید است که تابعی از شکل و ابعاد و اندازه سنگ دانه های درشت - شن - و سنگدانه های ریز - ماسه - می باشد لذا بتن خود متراکم،تهیه و آزمایشات بتن تازه خود متراکم شامل - جریان اسلامپ، جریان اسلامپ T= 50 سانتیمتر، قیف V ، جعبه L، جعبه - U بر روی نمونه ها انجام شد وپس ازاینکه تمام الزامات بتن خودمتراکم برآورده گردید همان طرح اختلاط را با نانو اکسید منیزیم ترکیب کردیم.
کلیه مصالح استفاده شده در این تحقیق از معادن اطراف شیراز تهیه شده است . و همچنین جهت ساخت بتن خودمتراکم از پودرکربنات کلسیم - پودرسنگ آهک - استفاده شد . سیمان مصرفی، تیپ 1-525 کارخانه سیمان فارس نو - فیروزآباد - می باشد . شکل های 1تا5، دانه بندی مصالح استفاده شده درساخت بتن خود متراکم را نشان می دهد . همچنین در - جدول شماره - 1 طرح اختلاط بتن خودمتراکم، مشاهده می گردد.
نانو اکسید منیزیم - Nano Mgo - استفاده شده در این تحقیق، محصول شرکت نانو مواد تحقیقاتی آمریکا با مشخصات ذیل الذکر می باشد : درشکل 6تا7 آزمایش میکروسکوپ الکترونی روبشی و ایکس آر دی 4صورت گرفته برروی نانو اکسید منیزیم مشاهده می گردد
جدول شماره -1 طرح اختلاط و آزمایشات بتن تازه خود متراکم
شکل:1 شن نخودی
شکل: 2 شن بادامی
شکل:3 ماسه شسته
شکل:4 پودرکربنات کلسیم
شکل: 5 ماسه بادی
شکل:6 میکروسکوپ الکترونی روبشی نانواکسیدمنیزیم
شکل :7 نمودار ایکس آر دی نانوپودر اکسید منیزیم
