نوع فایل: word
تعداد صفحات: 140 صفحه
چکیده:
هدف ازاين تحقيق ساختن بتن سبک سازه اي است که با استفاده از سنگدانه پومیس تهيه مي شود تا با دارا بودن مقاومت مناسب بتوان به عنوان بتن اصلي سازه اي وغير سازه اي استفاده کرد.
طبق استاندارد 330 ASTM C (مشخصات سبک دانه ها براي بتن هاي سازه اي در آمريکا) مقاومت فشاري 28 روزه نمونه استوانه اي نبايد کمتراز (Mpa) 17 و وزن مخصوص آن در واحد حجم نبايد بيشتر از(kg/m3 ) 1842 باشد هر گاه در بتني اين الزامات رعايت شود به آن بتن سبک سازه اي اطلاقمي شود. در اين تحقيق سبکدانه پومیس جايگزين ماسه طبيعي شده، واز سبکدانه پومیس با نمره الک کمتر از 1اينچاستفاده شده است. براين اساس 6 طرح اختلاط،و در كل 60 نمونه مکعبي براي آزمايش مقاومتفشاري و 60نمونه منشوري براي آزمايش مقاومت كششي تحت خمش مورد استفاده قرار گرفت.
هر مخلوط، شامل 5 نمونه مکعبي cm15 1515و 3نمونه cm 50 10 10مي باشد. نمونه هاي فشاريوخمشي در سن هاي 7 و 28 روزه مورد آزمايش قرار گرفتند. در اين نمونه ها با توجه به برآورده نشدن الزامات استاندارد ASTM330 از ميکروسيليس با 5% وزن سيمان استفاده شد.
از نمونه هاي بتني فوق مقاطع نازک ميکروسکوپي به ضخامت 30 ميکرون تهيه گرديد و مطالعه پترو گرافي آنها با تشخيص شن و ماسه ، کاني موجود در آنها و سبکدانه پومیس وژل سيمان تکميل گرديد.
مقدمه:
وزن مخصوص پومیس کمتر از یک است.عایق حرارتی وصدا، نفوذ پذیری کم ومقاومت تراکمی کافی و مدول الاستیسیته از آن یک مصالح مناسب برای ستونهای سبک و پلاستر نمای ساختمان، پرکننده عایق سبک، بلوک‌های ساختمانی تزیینی و... ایجاد کرده است . کم شدن وزن بتن، جابجایی آن را آسان کرده، حجم ستونهای مورد نیاز و پی را کاهش داده و مقاوم سازی لازم را کاهش می‌دهد. بلوک ساختمانی با ماسه و شن وزنی در حدود 17 کیلوگرم دارد در حالیکه مخلوط 50/50 پویس با ماسه و شن وزن آن را به 13 کیلوگرم کاهش می‌دهد. با افزایش رنگدانه، از پومیس برای ساخت بلوک های تزیینی رنگین استفاده می کنند.
پامیس=پومیس(PUMICE)=پوکه معدنی
این سنگ به رنگ سفید مایل به زرد تا خاکستری روشن و قهوه ای است و در اثر انباشته شدن خاکسترهای آتششفشانی و آهسته سرد شدن آنها همراه با انبساط ناشی از حبابهای به وجود آمده توسط بخار و گازهای موجود در آن به وجود می‌آید. معادن غنی پامیس ایران در اردبیل، آذربایجان شرقی و به خصوص بستان آباد تبریز، قروه کرمانشاه، دامنه های البرز، کرمان و سیستان و بلوچستان و به ندرت در برخی مناطق استان خراسان وجود دارد . وزن مخصوص خشک ظاهری این سبکدانه ها در حدود 500 تا 800 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.این سنگ معدنی دارای درجه سختی بالا و نیز تخلخل فراوان می‌باشد. همچنین دارای دانه‌بندیهای متفاوت از ذرات غباری تا قطعات بزرگ با قطر بیش از 100 میلیمتر است که .هر یک از اندازه‌های فوق با قیمت های متفاوت برای مصارف بخصوصی به کار می‌روند. پامیسبه صورتعدسی‌هاییباقطر 50تا 100متر وارتفاعحدود 5 متر در زیرلایه‌هاییازخاکو سنگوجود دارد . اکتشاف بهکمک حفر چاه و ایجاد ترانشه صورت می گیرد و پس ازآنتوسطبلدوزر عملیاتباطله‌برداری یعنی برداشتن سنگ و خاک از روی لایه‌هایپامیسانجاممی‌شود.
درمرحله بعد عملیاتبارگیریبهکمکلودر صورتمی پذیرد و حمل ماده معدنی به وسیله کامیون و کمپرسی از محل معدن به سمت سنگ شکن جهت ایجاد دانه بندی های مختلف انجام میشود . امکانفعالیت معدن حدود 8 ماه ازسال وجوددارد وتعداد روزهایمفید کاری حدوداً 200 روز در سال می‌باشد.
پامیس و پوکه های معدنی وابسته به سنگهای پیروکلاستیک جوان هستند، با این که سنگهای پیروکلاستیک جوان در ایران برونزد گسترده دارند ولی انباشتگی های شناخته شده پومیس و پوکه های معدنی در ایران پیرامون گنبدها و کراترهای آتشفشانی نئوژن –کواترنر جای دارند همانند پوکه معدنی اندیشکان واقع در سرولایت نیشابور ،کرف و لهریز،پوکه معدنی گزانه ،پوکه معدنی دینه (دره لیمر)و پوکه معدنی ملارو اسکوش بالا می باشند.پوکه معدنی کراف در کناره شرقی قله دماوند و در مجاورت روستای کرف جای گرفته است محدوده مورد نظر از سنگهای آتش فشانی،توف آندزیتی و پومیس (پوکه معدنی) وابسته به آتشفشان دماوند پدید آمده است.ماده معدنی در پیکر لایه های عدسی مانند با لایه بندی یک دست و هم اندازه و در بیشتر جاها بدون داشتن باطله است در جاهای که باطله وجود دارد ستبرای آن نیز کم و همچنین کانسنگ نرم است. و در اطراف آتشفشان های سهند و سبلان ذخایرپوکه های معدنی فراوانی وجود دارند .
کاربرد پوکه معدنی(پامیس) در صنایع تولیدی وابسته به ساختمان:
1- تولید انواع بلوک‌های سیمانی سبک ته باز و ته بسته .
۲- پنل‌های پیش ساخته نمای ساخمانی
۳- انوع آجرهای سبک با ابعاد مختلف
۴- پنل‌های دیواری پیش ساخته
۵- پنل‌های سقفی پیش ساخته
۶- قطعات تزئینی ساختمان
۷- انوع کَوَر چاه کاربردهای مختلف پوکه معدنی عملیات ساختمانی و عمرانی : ۱- پر کننده کف ساختمان و شیب‌بندی پشت بام
۲- استفاده در ملات پشت کار (مانند سنگ نما و ...)
۳- انواع سیمان‌کاری‌های نما و رویه کاری
۴- حائل بین خاک و بتن (مانند بتن‌های فونداسیون، پایه پل‌ها، دیوار تونل‌ها و سدها، سقف کانال‌های زیرزمینی، حائل بین دیوارهای طبقات زیرین با خاک )
۵- ساخت انواع بتن سبک با مقاومت مناسب
۶- تعمیر و نگهداری قطعات بتنی
۷- انجام ایزولاسیون لوله‌های زیر آب رودخانه ها و دریا ها .
خواص کاربردی پومیس مانند استحصال آسان, هزینه کم استخراج, سبک بودن عایق صوتی وحرارتی در سراسر کشور از جمله دلایل انتخاب آن بعنوان ماده پایه اصلی بتن می‌باشد.
در این نوع از پومیس معدنی, خواص ضعیف بتن (شکنندگی, ضعف مقابل رطوبت, مقاومت فشاری و خمشی پایین) اصلاح شده و با استفاده از پومیس سطح متخخل, مقاومت فشاری و کششی بسیار بالایی را به ترکیبات اولیه آن میافزایند تا حدی که ضمن پایین آوردن فوق العاده وزن مخصوص محصول, مقاومت کششی و فشاری آنرا نیز تا حد دیوارهای بتونی افزایش می دهد.
این محصول در عین آکوستیک بودن, در برابر زلزله نیز بسیار مقاوم بوده و با توجه به سایر مشخصات عالی آن – همچون وزن سبک و توان خمشی و کششی بالا – درصورت تخریب در زلزله, به هیچ عنوان منجر به آسیب جانی نمی شود.
دیوارهای پیش ساختهضمن قیمت بسیار مناسب آن نسبت به سایر مصالح ساختمانی, از سرعت اجرایی بسیار بالایی نیز برخوردار است تا حدی که در یک شیفت کاری 8 ساعته با 3 کارگر میتوان240 متر مربع آنرا نصب نمود و بصورت تمام شده تحویل داد.
استفاده از این محصول در صورتی که از ابتدا مبنای طراحی سازه قرار گیرد, می تواند وزن ساختمان را تا حد زیادی کاهش داده و منجر به صرفه جویی قابل ملاحظه ای در آهن آلات و بتن مصرفی سازه گردد. بعبارتی دیگر, استفاده از این محصول , بهای دیوار بنــا را برای سازندگان و سرمایه گذاران صنعت ساختمان, تا حد رایگان پایین خواهد آورد که این به خودی خود, صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه های ساختمان خواهد بود.
فهرست مطالب:
مقدمه
فصل اول : بتن سبک و خواص آن
1-1 هدف از اين تحقيق
1-2تاريخچه استفاده از بتن سبک در جهان
1-2-1 بتن سبک در کشتي سازي
1-2-2 ساخت پل با استفاده از بتن سبک
1-2-2-1 پل بنيشيا- مارتينز
1-2-3 استفاده از بتن سبک در ساختمان سازي
1-3 تاريخچه بتن سبک در ايران
1-4 سبکدانه ها(LWA)
1-4-1 طبقه بندي سبکدانه هاي سازه اي
1-4-2 طبقه بندي سبک دانه از نظر روش توليد
1-4-2-1 سبک دانه هاي طبيعي
1-4-2-1-1 اسکوریا
1-4-2-1-2 توف
1-4-2-1-3 پوميس( Pumic )
1-4-2-2 سبک دانه هاي مصنوعي
1-5 خواص سبکدانه ها
1-5-1 شکل دانه و بافت سطحي
1-5-2 مقاومت سبکدانه
1-5-3سقف مقاومت
1-5-4چگالي انبوه
1-5-5 تخلخل کل
1-5-6 مقدار رطوبت و جذب آب
1-5-7 دانه بندي
1-5-8چگالي نسبي
1-6 خصوصيات فيزيکي بتن سبکدانه مصنوعی پرلیت
1-6-1 مقاومت و چگالي
1-6-2 مقاومت کششي
1-6-3مقاومت كششي تركاندن (آزمايش برزيلي)
1-6-4مقاومت كششي ناشي از خمش
1-7 تغيير شكل بتن دانه سبك
1-7-1خزش
1-7-2 جمع شدگي
1-7-3 مقاومت سايش
1-8ثبات شيميايي
1-9 چسبندگي بين آرماتور و بتن
1-10 مقاومت در برابر بارگذاري دائم وايجادبار خستگي
1-11 مقاومت در مقابل آتش
1-12 خواص حرارتي
1-12-1 قابليت انتقال حرارت
1-12-2 ضريب انبساط حرارتي
1-12-3 مقاومت در برابر حريق
1-13 مقايسه مقاومت بتن سبک پرلیت با ديگر سبک دانه ها
1-14 روش هاي توليد بتن سبک
1-14-1 تقسيم بندي بتن سبك ازنظر روش ساخت
1-14-2 تقسيم بندي بتن سبك از نظر مقاومت فشاري و چگالي
1-15 بتن سبک غيرسازه‌اي
1-16 بتن سبک با مقاومت متوسط
1-17 بتن سبک سازه اي
1-18 خواص بتن تازه با سنگدانه سبک
1-18-1 بررسي اقتصادي بتن سبک
1-18-2 مزاياي اقتصادي استفاده از بتن سبک
1-19مشکلات موجود در تأمين سبکدانه
1-19-1 مشکلات مربوط به طرح مخلوط بتن
1-19-2 مشکلات مربوط به ساخت واجراي بتن سبکدانه
1-19-3مشکلات مربوط به بهره برداري
1-20 بررسي و تعريف انواع شرايط محيطي بتن
1-20-1 شرايط محيطي ملايم
1-20-2 شرايط محيطي متوسط
1-20-3شرايط محيطي شديد
1-20-4 شرايط محيطي بسيار شديد
1-20-4 شرايط محيطي بسيار شديد
1-20-5 شرايط محيطي فوق العاده شديد
1-21 مسائل اجرائي بتن سبکدانه سازه اي
1-21-1 استفاده از مواد مناسب و نسبتهاي صحيح
1-21-2 اصل رعايت دماي مناسب
1-21-3 اصل همگني (عدم جداشدگي)
1-21-4 اصل عدم آلودگي بتن به مواد مضر
1-21-5 اصل عدم کارکردن با بتن در مرحله گيرش
1-21-6 اصل پيوستگي و تداوم بتن ريزي (عدم ايجاد درز سرد در بين لايه ها)
1-21-7 تراکم صحيح بتن سبکدانه
1-21-8 پرداخت سطح بتن سبکدانه
1-22 عمل آوري بتن سبکدانه
1-23 کنترل کيفي بتن سبکدانه
1-24 بتن فاقد ريزدانه ( Concrete finez – No )
1-25 طرح اختلاط بتن سبکدانه (سازه اي و غير سازه اي)
1-26 روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروري در هر روش
1-27 کاربردهاي بتن سبک
1-28 بتن سبکدانه
1-29 بتن اسفنجي
فصل دوم : بتن سبک سازه اي و مروري بر تحقيقات انجام شده
2-1 مقدمه
2-2 بتن سبک سازه اي
2-2 -1 تعريف
2-2-2 معيار اختلاط
2-2-3 وزن مخصوص
2-2-4 مقاومت
2-2-5 کاربردها
2-3 چکيده اي از مطالعات انجام شده
فصل سوم : روش انجام آزمایشات و بررسی نتایج حاصل ازآن
3-1 مقدمه
3-2 لوازم و تجهیزات لازم برای آزمایش
3-3 مشخصات نمونه ها
3-4 مصالح مصرفی
3-4-1 سیمان
3-4-2 سیمان مصرفی
3-4-3 ماسه مصرفی در ملات سیمان
3-4-4آب
3-5 افزودني هاي معدني (میکروسیلیس)
3-5-1 تعریف میکروسیلیس یا دوده سیلیس
3-5-2دلایل بهبود و دوام بتن حاوی میکروسیلیس
3-5-3 مزایای استفاده از میکروسیلیس
3-5-4میزان مصرف میکروسیلیس
3-5-5 میکروسیلیسمصرفی
3-6 نتایج آزمایشگاهی بدست آمده
3-7-1 نتایج دانه بندی مصالح مورد استفاده
3-7-2 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های شاهد (طرح اختلاط A,B,C)
3-7-3 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های شاهد (طرح اختلاط D,E,F)
3-7-4 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
3-7-5 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط J,K,L )
3-7-6 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاطM,N,O )
3-7-7 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های خمشی شاهد(طرح اختلاط A,B,C)
3-7-8 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7 و 28 روزه نمونه های خمشی شاهد(طرح اختلاط D,E,F)
3-7-9 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
3-7-10 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط J,K,L )
3-7-11 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط M,N,O )
3-7-12رابطه وزن مخصوص و مقاومت فشاری
3-7- 13 نمودار مقایسه ای وزن مخصوص – مقاومت فشاری
3-7-14رابطه وزن مخصوص و مقاومت کششی
3-7- 15 نمودار مقایسه ای وزن مخصوص – مقاومت کششی
3-8 مطالعات پتروگرافي نمونه هاي بتن توسط ميکروسکوپ پلاريزان
3-8-1 ميكروسكوپ پلاريزان
3-10نتیجه گیری
3-11پیشنهادات
3-12منابع
فهرست اشکال:
شکل1-1:تصاوير آثار باقي مانده از اولين کاربردهاي بتن سبک از راست به چپ: معبد پانتئون، ورزشگاه کلوسئوم
شکل1-2:کشتي آتلانتيس و کشتي سلما
شکل1-3: نمونه اي از کاربرد بتن سبک در پل سازي
شکل1-4:برج اداري کارخانه بي ام و
شکل1-5:از راست به چپ اسکوریا - پومیس
شکل1-6:توف
شکل1-7:نمونه هايي از پوميس
شکل3-1:دستگاه ویکات
شکل3-2:آزمایش تعیین ارزش ماسهای
شکل3-3:آزمایش مقاومت فشاری و خمشی
شکل3-4:دستگاه جک فشاری و خمشی
شکل3-5:دستگاه شیکرالک
شکل 3-6: نمونه ای از بسته بندی میکروسیلیس
شکل3-7: نمودار دانهبندی مصالح سنگی
شکل 3-8: نمودار دانهبندی پومیس
شکل3-9:نمودار مقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های شاهد( بدون پومیس و بدون میکروسیلیس)
شکل3-10:نمودار مقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های شاهد( بدون پومیس و 5 درصد میکروسیلیس)
شکل 3-11:نمودارمقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط G,H,I )
شکل 3-12:نمودارمقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط J,K,L )
شکل 3-13:نمودارمقاومت فشاری 7و28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاطM,N,O )
شکل 3-14:نمودار مقاومت خمشی 7 و 28 روزه نمونه‌های شاهد (بدون پومیس و بدون میکروسیلیس)
شکل 3-15:نمودار مقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های خمشی شاهد (بدون پومیس و 5 درصد میکروسیلیس)
شکل 3-16:نمودارمقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط G,H,I )
شکل 3-17:نمودارمقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط J,K,L )
شکل 3-18:نمودار مقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط M,N,O )
شکل(3-19):نمودار رابطه وزن مخصوص ومقاومت فشاری
شکل(3-20):نمودارمقایسه ای رابطه وزن مخصوص-مقاومت فشاری
شکل(3-21):نمودار رابطه وزن مخصوص ومقاومت کششی
شکل(3-22):نمودار مقایسه ای وزن مخصوص-مقاومت کششی
شکل3-23:تجزیه شیمیایی نقطه ای توسط دستگاه SEM
شکل3-24: ذرات هوا
شکل3-25: واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن ASR
شکل3-26: واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن ASR
شکل3-27: واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن ASR
شکل3-28: ميکروسکوپ پلاريزان
فهرست جداول:
جدول شماره(1-1): حداکثر چگالي ها براي سبکدانه فهرست شده استاندارد330 ASTM C و 331ASTM C
جدول شماره(2-1) ويژگي هاي بتن سبک سازه اي
جدول شماره(2-2) رابطه تقريبي بين مقاومت فشاري متوسط و مقدار سيمان
جدول شماره(3-1) برخی از خصوصیات فیزیکی سیمان پرتلند کارخانه سیمان صوفیان
جدول شماره(3-2) ترکیبات اصلی سیمان پرتلند مصرفی کارخانه سیمان صوفیان
جدول شماره(3-3) دانه بندی ماسه ی استفاده شده در پروژه
جدول 3-4 آنالیز شیمیایی میکروسیلیس مصرفی
جدول شماره(3-5) مقدار مصالح مورد استفاده برای اختلاط نمونه ها
جدول شماره(3-6) دانه بندی
جدول شماره(3-7) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-8) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-9) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
جدول شماره(3-10) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاطJ,K,L )
جدول شماره(3-11) مقاومت فشاری7و 28روزه نمونه های ( طرح اختلاطM,N,O )
جدول شماره(3-12) مقاومت خمشی7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-13) مقاومت خمشی7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-14) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
جدول شماره(3-15) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط J,K,L )
جدول شماره(3-16) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط M,N,O )
منابع و مأخذ:
1) خطیبی جاوید،ربانی علیرضا،حسینی مقداد(طرح بتن سبک)مطالعات کتابخانه ای و تخصصی 1381
2) فامیلی هرمز (پروژه تحقیقاتی بتن دانه سبک)گروه عمران جهاد دانشگاهی ،دانشگاه علم و صنعت
3) ساتیش ،چاندرا ،برنتسون ،لیف،ترجمه شکری زاده(بتن سیکدانه)دانشگاه تهران 1387
4) 4-احمدی مقدم ،حق بین،قادر،اصغری نیا(بررسی مقاومت فشاری و خمشی بتن های سبک به منظور تهیه بتن سیک با مقاومت بالا )ششمین کنگره ملی مهندسی ایران اردیبهشت 1390
5) یوسف زندی (استفاده از پرلیت به عنوان مصالح بومی درسبک سازی وزن بتن همراه با قابلیت افزایش مقامت آن)دانشگاه آزاد تبریز
6) یوسف زندی(تاثیر پرلیت در کاهش وزن بتن)همایش عمران معماری کرمان1384
7) پیام اشتری(بررسی طرح اخطلاط پیشنهادی بتن سبک سازه ای با سبکدانه پرلیت) دانشگاه زنجان
8) دکتر توکلی زاده(نقش پرلیت در بتن)مرکز ملی مقاومسازی ایران
9) کاربردبتن وبهسازی آن،تالیف جان-سی روپکه ترجمه بزرگمهر ریاحی
10) ASTM D2419 - Standard test method for sand equivalent value of soils and fine aggregate, Volume 04.03,1998.
11) ASTM C191 - Standard Test Methods for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle.
12) ASTM C109 - Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars