ساختار بتن سبك سازه ای با بكارگيری مخلوطی از سبكدانه پرليت،پوكه معدنی ودانه رس منبسط شده(ليكا)

نوع فایل: word
تعداد صفحات: 140 صفحه

چکیده:
ایده بتن سبک به منظور کاهش وزن ساختمان و به تبع آن کاهش نیروی زلزله مطرح شده است.کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود شدن دامنه کاربرد این نوع بتن مي باشد.بتن سبکی که مقاومت فشاری کافی داشته و دیگر خصوصیات فیزیکی آن نیز بعلت کاهش وزن ،بهبود یافته باشد تحولی عظیم در کاربرد این بتن بوجود خواهد آورد. دانه هاي پرليت ، ليكا و پوكه معدني جزوسبكدانه هاي هستند که دارایاندازه های گوناگون با جرم حجمی کمهستند.به همین دلیل می توان از آنها در ساخت بتن سبك سازه اي استفاده كرد.
در این پژوهش پس از انجام آزمايشات مختلفي(54طرح آزمایشی)، خصوصيات مكانيكي و فيزيكي بتن هاي سبك ساخته شده از سبكدانه هايپرليت ، ليكا و پوكه معدني مورد بررسي قرار گرفت .در اين طرحها از تركيبات مختلف سبكدانه ها ، به همراه پودر سنگ به ميزان 5 درصد مصالح ريزدانه و افزودني هاي ميكروسيليس و فوق روان كننده استفاده شده است.
نتايج حاصله ازآزمايشات نشان مي دهد كه مقاومت هاي كششي ، خمشي و فشاري 28 روزه نمونه هاي بتني در حد مطلوب و قابل قبول بوده ومي توان از آنها بعنوان بتن سبك سازه اي استفاده نمود. با بكار گيري اين نوع بتن سبك در سازه ساختمانها مي توان وزن سازه ها را درحدود 25 % الي 31% كاهش داد.

کلمات کلیدی:بتن سبک سازه ای، پرليت ، ليكا(خاك رس منبسط شده)، پوكه معدني، سبکدانه، مقاومت فشاری،مقاومت كششي

مقدمه:
بتن کاربردی ترین وپر مصرف ترين مصالح مورد استفاده در جهان است. هزینه نسبتاً پایین، آسانی کاربرد و مقاومت فشاری بالای بتن از دلایل اصلی مقبولیت این ماده در دنیا به شمار مي آيد.وچيزي كه از همه با اهميت تر است مواد اوليه اين مادة ساختماني بوده كه به وفور در همه جاي دنيا يافت مي شود .در اين بخش از پژوهشبه بیان مسئله، اهميت وضرورت انجام تحقیق، اهداف پژوهش،‌ و روند ارائه پايان نامه پرداخته شده است.

فهرست مطالب:
چكيده
فصل اول :كليات پژوهش
1-1- مقدمه
1-2- بيان مسئله وضرورت انجام تحقيق
1-3- اهداف تحقيق
1-4- روند ارائه پايان نامه
فصل دوم: بتن سبک سازه ای و مروری بر تحقیقات انجام شده
2-1 - مقدمه
2-2 - تاریخچه
2-3 - سبک دانه ها
2-3-1 -تعریف
2-3-2- طبقه بندي سبك دانه هااز نظر روش توليد
2-3-3- سبک دانه های طبیعی
2-3-3-1- پاميس
2-3-3-2- اسكوريا
2-3-3-3- سنگ پا
2-3-3-4- پوكه معدني
2-3-3-5- توف آتشفشاني
2-3-3-6- دياتوميت
2-3-4- سبكدانه هاي طبيعي حاصل از مواد آلي
2-3-4-1- پوكه نخل روغن
2-3-5 - سبک دانه های مصنوعی
2-3-5-1- تكنيك هاي توليد
2-3-5-2- خاك رس منبسط شده(LECA)فرآيند تر
2-3-5-3- لياپور آلماني ،روش خشك
2-3-5-4- سنگدانه هاي اسليت منبسط شده
2-3-5-5- سبكدانه هاي به دست آمده از سنگ پرليت
2-3-5-6- سبكدانه هاي بدست آمده از ورميكوليت
2-3-5-7- سبكدانه هاي بدست آمده از خاكستر بادي،ليتاژ
2-4 - خصوصیات کلی سبکدانه-ها
2-4-1- چسبندگي
2-4-2- جذب آب
2-4-3- مقاومت
2-4-4- چگالي انبوهي
2-5- خصوصيات فيزيكي بتن سبكدانه سازه اي
2-5-1- مقاومت وچگالي
2-5-2- مقاومت كششي
2-5-2-1- مقاومت كششي تركاندن(آزمايش برزيلي)
2-5-2-2- مقاومت كششي ناشي از خمش
2-5-3- محاسبه مقاومت برشي از نظر آيين نامه ACI
2-5-4- تغيير شكل بتن دانه سبك
2-5-4-1- تغيير شكل الاستيك ناشي از بارگذاري
2-5-4-2- خزش
2-5-4-3- جمع شدگي
2-5-5- ضريب ارتجاعي
2-5-6- مقاومت سايش
2-5-7- ثبات شيميايي
2-5-8- چسبندگي بين آرماتور وبتن
2-5-9- مقاومت در برابر بارگذاري دائم وايجاد بار خستگي
2-5-10- مقاومت در برابر بارگذاري متمركز
2-5-11- مقاومت در مقابل آتش
2-5-12- خواص حرارتي
2-5-12-1- قابليت انتقال حرارت
2-5-12-2- مقاومت در برابرحريق
2-6 - بررسی مقایسه ای سبک دانه-ها
2-7 - روش های تولید بتن سبک
2-7-1- تقسيم بندي بتن سبك از نظر روش ساخت
2-8- بتن سبك سازه اي
2-8-1- تعريف
2-9- انواع بتن های سبک
2-9-1- بتن گازی
2-9-2- بتن کفی
2-9-3- بتن EPS
2-9-4- بتن بدون ریزدانه
2-9-5- بتن خاک اره-ای
2-9-6- بتن دانه سبک لیکا
2-9-6-1- دانه بندی دانه های لیکا
2-10- تحقيقات انجام شده
2-10-1- بتن با سبکدانه طبیعی پومیس
2-10-2- ساخت بتن سبك مقاوم با ترکیب مصالح سیمان، خاکستر بادی، میکروسیلیس و اسکوریا
2-10-2-1- مصالح مصرفی
2-10-2-2- طرح اختلاط
2-10-3- بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی بتن حاوی ليكا ومیکروسیلیس
2-10-3-1- ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی لیکا
2-10-3-2- وزن مخصوص دانه های لیکا
2-10-3-3- جذب آب دانه های لیکا
2-10-3-4- مصالح مصرف شده
2-10-3-5- طرحهای اختلاط
2-10-4-ساخت بتن سبک مقاوم با استفاده از لیکا و استالیت
2-10-5- خلاصه برخی مطالعات دیگر
فصل سوم: روشهاي انجام آزمايشات
3-1- مقدمه
3-2- مشخصات نمونه ها
3-3- مصالح مصرفي
3-3-1-سیمان
3-3-2-آب
3-3-3- افزودني هاي معدني
3-3-3 -1- تعريف میکروسیلیس یا دوده سیلیس
3-3-3-2- دلايل بهبود و دوام بتن حاوي ميكرو سيليس
3-3-3-3- ميكرو سيليس و ژل سيليس مصرفي
3-3-4- فوق روان كننده(Superplasticizer)
3-3-4-1- تعریف
3-3-4-2- مكانيسم اثر فوق روان كننده ها
3-3-4-3- اثر سيمان برروي افزودني هاي فوق روان كننده
3-3-4- 4- فوق روان کننده مصرفي
3-3-5- سنگدانه هاي طبيعي
3-3-5-1-درشن دانه (شن)
3-3-5-2- ريزدانه(ماسه طبيعي)
3-3-6-پودر سنگ
3-3-7- دانه های پرليت
3-3-7-1- تكنيك و روش توليد پرليت منبسط شده
3-3-8- دانه هاي ليكا( خاك رس منبسط شده)
3-3-8-1- تعيين وزن مخصوص ليكاي مصرفي
3-3-8-2- دانه بندي
3-3-8-3- جذب آب
3-3-9- دانه هاي پوكه معدني
3-3-9-1- جرم حجمي فضايي و جذب آب سنگدانه پوكه
3-4- روند طراحی طرح هایاختلاط بتن
3-4-1-مقدمه
3-4-2- معيار نسبتهاي اختلاط
3-4-3- نحوه ساخت و عمل آوري بتن
3-4-4- طرحهای اختلاط اولیه و مقدماتی
3-4-5- طرحهای نهایی اختلاط بتن آزمایش شدهبا مخلوط دانه هاي پرليت و ليكا و پوكه معدني
3-5-آزمایشهای بتن سخت شده
3-5-1- آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن سخت شده
3-5-2- آزمایش کششی غیر مستقیم
3-5-3- آزمایش تعیین مدول الاستیسیته
3-5-4-آزمایش تعیین مقاومت کششی ناشی از خمش
فصل چهارم: بررسی نتایج حاصل از آزمایش
4- 1-مقدمه
4-2- خواص مکانیکی وفيزيكي بتن هاي سبك بتن
4-2-1 - بررسی کلی
4-2-2- مقاومت فشاری و وزن مخصوص
4-2-3 - مقاومت کششی غیر مستقیم
4-2-4 - مقاومت کششی ناشی از خمش
4-2-5 - رابطه مقاومت فشاری و وزن مخصوص
4-2-6- تخمین مقاومت فشاری 28 روزه از 7 روزه
4-2-7 - مدول الاستیسیته
4-2-8- اعيار سيمان مصرفي
4-2-9- نسبت آب به سيمان
4-2-10- نسبت حجم سبكدانه ها به حجم بتن
4-2-11- درصد افت بتن
4-2-12- نسبت دانه ها به سيمان برروي وزن مخصوص
فصل پنجم: خلاصه نتايج و پيشنهادات
5-1- خلاصه نتایج حاصله
5-2- پيشنهادات
منابع و مأخد

فهرست جداول:
فصل دوم
جدول 2-1- دانسیته بتن کفی برای کاربردهای مختلف
جدول 2-2- خواص مکانیکی نوع خاصی از بتن بتااستایرین
جدول 2-3- مقاومت فشاری و هدایت حرارتی نسبی برای چهار نوع وزن مخصوص خشک از بتن
بتا استایرین
جدول 2-4- نتایج چند نمونه بتن بدون ریزدانه (ساخته شده با مصالح درشت 5/9 تا 19 میلیمتر)
جدول 2-5-تقسیمات پیشنهادی لیکا با توجه به حداکثر اندازه قطر دانه ها
جدول 2- 6- تجزیه شیمیایی پوکه سنگ
جدول 2-7-جرم حجمی و جذب آب سنگدانه ها
جدول 2-8 -مقادیر اجزاء مخلوطهای بتنی جهت ساخت بتن سبک سازه ای با سبکدانه پو ميس
جدول 2-9 - مقادیر اجزاء مخلوطهای بتنی جهت ساخت بتن سبک نیمه سازه ای با سبکدانه پوميس
جدول 2-10 - الزامات ASTM C330 برای بتن سبک سازه ای
جدول 2-11- نتایج حاصل از بررسی انجام شده روی مخلوطهای ساخته شده با دشت دانه پوکه طبیعی،
ریزدانه طبیعی و سبک
جدول 2-12- وزن مخصوص و درصد جذب آب دانه های لیکا و پومیس
جدول 2-13- مقادیر اجزاء مخلوطهای بتنی ساخته شده با سبدانه لیکا و ماسه شکسته 5-0
جدول 2-14- مقادیر اجزاء مخلوطهای بتنی ساخته شده با سنگدانه پومیس و ماسه شکسته 5-0
جدول 2-15- مقایسه خواص مکانیکی بتن های ساخته شده با درشت دانه های سبک لیکا و پومیس
جدول 2-16- تجزیه شیمیایی سیمان، خاكستر بادي و میکروسیلیس مصرفی به درصد
جدول 2-17- مقادیر اجزاءمخلوطها (kg) و وزن مخصوص آنها (kg/m3)
جدول 2-18- وزن مخصوص تازه و خشک بتن
جدول 2-19- آنالیز شیمیایی دانه های لیکا
جدول 2-20- چگالی و وزن فضایی دانه بندی های لیکا
جدول 2-21 -درصد حجمی دانه بندی های لیکا
جدول 2- 22 -جذب آب دانه های لیکا
جدول 2-23- نسبتهای اختلاط طرحهای بتن سبک حاوی لیکا
جدول 2-24- نتایج آزمایش مقاومت فشاری
جدول 2-25- نتایج آزمایش مقاومت کششی در سن 28 روز
جدول 2-29- نتایج آزمایش مقاومت خمشی در سن 28 روز
فصل سوم
جدول 3-1- آناليز شيميايي سيمان تيپ دو صوفيان ومقايسه با استاندارد موجود
جدول 3-2- آنالیز شیمیایی میکروسیلیس مصرفی
جدول 3-3- مدول نرمی ماسه مصرفي
جدول 3-4- دانه بندی ماسه مصرفی
جدول 3-5- خواصشیمیایی پودر سنگ
جدول 3-6- آناليز شيميايي پرليت مصرفي
جدول 3-7- مشخصات تيپيك فيزيكي پرليت منبسط شده مصرفي
جدول 3-8- آناليز شيميايي ليكاي مصرفي
جدول 3-9- خلاصه نتايج آزمايش وزن مخصوص توده اي سبكدانه ليكاي مصرفي
جدول 3-10- ضوابط الزامي دانه بندي سنگدانه هاي سبك مصرفي در بتن سازه اي طبق مقررات ملي ايران
جدول 3-11- آناليز شيميايي سبكدانه پوكه طبيعي مصرفي
جدول 3-12- دانه بندي سبكدانه هاي پوكه معدني مصرفي
جدول 3-13- نتايج تعيين جرم حجمي فضايي و جذب آب 24 ساعته و نيم ساعته سنگدانه پوكه مصرفي
جدول 3-14- طرح هاي اختلاط مقدماتي براي بتن سبك حاوي مخلوط پرليت وليكا
جدول 3-15- مشخصات و نتايج طرح هاي اختلاط بتن هاي سبك مخلوط پرليت وليكا
جدول 3-16- طرح هاي اختلاط مقدماتي براي بتن سبك حاوي مخلوط پرليت وپوكه معدني
جدول 3-17- مشخصات و نتايج طرح هاي اختلاط بتن هاي سبك مخلوط پرليت وپوكه معدني
جدول 3-18- طرحهاي اختلاط نهايي مخلوط پرليت و ليكاوپوكه معدني
جدول3-19- مربوط به مقادير تبديل نمونه هاي مكعبي به ابعاد مختلف نسبت به مكعبmm 200
جدول3-20- مربوط به مقادير تبديل نمونه هاي مكعبي200mmنسبت به استوانه استاندارد
جدول3-21- مربوط به مقادير تبديل نمونه هاي استوانه اي غير استاندارد به استوانه استاندارد
جدول 3-22- نتایج آزمایشمدول الاستیسیته طرح هاي انتخابي
جدول 3-23- خلاصه نتایج آزمایشهای مفاومت فشاری و کششی طرحهای اختلاط نهايي

منابع و مأخذ:
1-علیرضا باقری و همكاران، 1380،"بررسی آزمایشگاهی خواص مهندسی بتنهای سبک ساخته شده با سنگدانه طبیعی(پومیس)"، اولین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه.
2 -نویل.آدام، ترجمه هرمز فامیلی، 1369، "بتن شناسی"، جهاد دانشگاهی علم و صنعت ایران.
3-پ.كومارمهتاوهمكاران، ترجمه علي اكبر رمضانيانپورو همكاران، 1385،" ريز ساختار ،خواص واجزاي بتن "، انتشارات دانشگاه صنعتي امير كبير.
4-ساتيش چاندرا.ليف بر نتسون،ترجمه محمدشكرچي زاده وهمكاران،1387،"بتن سبكدانه"،انتشارات دانشگاه تهران.
5- محمد شكرچي زاده، نيكلاس علي ليبروهمكاران،1387،"راهنماي كاربردي بتن سبكدانه سازه اي ليكا"، انستيتو مصالح ساختماني دانشكده فني دانشگاه تهران.
6-فریبرز محمدی تهرانی ، 1377، "راهنمای جامع لیکا" ، شرکت لیکا.
7- احمد حامي،1374، "راهنماي بتن ساز "، انتشارات دانشگاه تهران،چاپ زمستان.
8-مجیدرضا نقیه ،1380 ، "شرحی بر آیین نامه سازه های بتن آرمه ACI 318 (جلد اول)"،چاپ دوم،پاییز.
9-کامبیز تاییدی،1385،"لیکا بتن،بتن سبک با استفاده از پوکه صنعتی"،مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن.
10-جهانبخش ایزدی ،1381، "بتن سبک و کاربرد آن در صنعت ساختمان"، شرکت صنعتی و معدنی سبک عایق تبریز.
11-علیرضا باقری وهمكاران، اردیبهشت1380، " بتن گازی (AAC (.خواص و زمینه های کاربرد"، اولین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه ،تهران،ایران.
12-ابوالفضل حسنی، سهیلا سیاهپوش، دی 1376 ،"کاربرد بتن کفی در صنعت راه و ساختمان"،شماره هفتم.
13-داود مستوفی نژاد،فرهنگ فرحبد، 15-17 اردیبهشت 1382، "بررسی خواص مکانیکی بتن سبک. سازه ای با استفاده از مصالح موجود در ایران و میکروسیلیس"،ششمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران (ICCE 2003) ،دانشگاه صنعتی اصفهان.
14- کامیار اسماعیلی وهمكاران ،1384،"ترکیب بتن سبک ویژه و اجزای متناسب با آن برای دستیابی به سیستمهای نوین سازه ای در صنعت ساختمان".
15-علیرضا خالو، 1386،"بتن سبک با مقاومت بالا"، یادمان، نشریه مرکز ارتباطات بین المللی تهران.
16-طیبه پرهیزگار،پرویزقدوسی،1380،"بررسی خواص فیزیکی ومکانیکی بتن حاوي ليكا میکروسیلیس"،اولین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه.
17- كميتة 211.1 انجمن بتن آمريكا، ترجمة دكتر عليرضا باقري وهمكاران، چاپ اول مهرماه 1378، "طرح اختلاط بتن طبق آيين نامه بتن آمريكا" انتشارمركز تحقيقات ساختمان ومسكن،نشر انگيزه.
18-صمد دیلمقانی،1380، "تکنولوژی بتن"،انتشارات دانشگاه تبریز،چاپ چهارم.
19-مرکز تحقیقات سازمان مسکن،1377، "مواد جایگزین سیمان در بتن".
20-عباس ایران منش،1385،"بتن سبک سازه ای ،اولین کنفرانس بین الملی بتن و توسعه".
21- طیبه پرهیزگار،1381،"مواد افزودنی روان کننده و فوق روان کننده"،مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن،نشریه شماره 275.
22-جواد برنجیان،محمود مقیمی، تیر ماه 1383.، "بررسی خواص مکانیکی بتن با جایگزینی مصالح سنگی بازیافتی بتنی"،پایان نامه کارشناسی ارشد عمران سازه مجتمع فنی مهندسی دانشگاه مازندران.
23-سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور،معاونت امور فنی دفتر و تعیین معیارها،1382، "آیین نامه بتن ایران(تجدید نظر اول)" ، ویرایش سوم،چاپ ششم.
24-مجیدرضا نقیه،1384،"آیین نامه سازه های بتن آرمهACI 318-89(92) ،وتفسیر ACI 318R-89(92).
25-نصرت اله تاجیک،7-8 اردیبهشت 1376،"تاثیر دوده سیلیسی بر خواص بتنهای پرمقاومت"،سمینار بین المللی کاربرد میکروسیلیس در بتن.
26-AbdulkadirKan,R.D,12May2009,"A novel material for lightweight concrete production",Turkey.
27-Ilker Bekir Topcu,B.I,22October2008,"Effect of expanded perlite aggregate on the properties of lightweight concrete" ,Turkey.
28-Holm, T.A, ASTM STP 169C,1994, " Lightweightconcrete and Aggregates", SignificanceofTests and propertiesofconcrete .
29-page,M., Nkinamubanzi,P.C., and Aitkin, P.C., pp.48-55(Mar.21-26,1999), The Cement/Superplasticizer Compatility Headache for superplasticizerManufacturers,proc. Int. symp.The Role of Admixturesin High performance Concr., Monterry, Mexico,(j,g,Cabrera and p. riveravillareal ,eds.).
30-hoseinian S.B. ,2000,"shrinkage of high strength concrete",ph.D Thesis.
31-Thomas a.Holm and Theodore W.Bremner,augost2000,"state of the Art Report on high strength,Durability structural Low density concrete forappiocation in severe marine environments",us army crorps of engineers,engineer research and development center.
32- American concrete institute,ACI 211.2-98.2004, "standad practice for selecting proportions for structural lightweight concrete".
33- Ergul YASAR,cengiz duran ATIS,alaettin KILIC,21.04.2003 "high strength lightweight concrete made with ternary mixtures of cement-fly ash-silica fume and scoria as aggregate",cuchurova university,department of mining and civil engineering ,adana- Turkey.
34- American concrete institute,2006, ACI committee 318,"building cod requirements for structural concrete(ACI 318 M-99).
35- www.sintef.no/static/BM/projrcts/eurolightcon/ec-ipp/annexll
36-Zhang,M.H,gjorv,O.E. ,1991,"Mechanical properties of high-strenght lightweight concrete,ACI Material journal 88(3),240-247.

---