تحقیق رایگان درباره سبکدانه، ○، چگالي، توليد

دانلود پایان نامه ارشد

منظورهاي سازهاي ميباشد [21].
1-11-2- استفاده از ساختار سلولي (فوم)
يکي از موادي که براي افزايش کارايي و کاهش وزن ميتوان به بتن افزود، فوم (ماده کفساز با پايه پروتئين حيواني) ميباشد. اين بتن براي اولين بار در کشور سوئد ابداع و اختراع شد. بتن حاصل از اين ماده کف ساز، علاوه بر کاهش چگالي، از لحاظ مقاومتي نيز، بتني مرغوب و با مقاومت بالا تلقي ميشود [22].
براي توليد بتن با استفاده از اين محصول، ابتدا بايد چگالي بتن و مقاومت مورد نياز بتن مشخص گردد و با استفاده از دستورالعملهاي موجود در اين رابطه، بتن مورد نظر توليد گردد. همانگونه که گفته شد، پايه اصلي اين مواد کفساز، پروتئينهاي حيواني ميباشد. از مزيتهاي ديگر توليد اين بتن، توليد بتن با چگاليها و کاربردهاي مختلف ميباشد که در جدول 1-1 و 1-2، مشخصات مکانيکي بتن فوم متناسب با چگالي آن و کاربردهاي مختلف آن متناسب با چگالي بيان شده است.

جدول 1-1- مشخصات مکانيکي بتن فوم متناسب با چگالي [22]
چگالي
مقاومت 7 روزه
مقاومت 28 روزه
مدول الاستيسيته
هدايت حرارتي
ضريب انبساط
جذب آب
جذب رطوبت
kg/m3
MPa
MPa
MPa
kcal/h.m. ○C
mm/m
وزن (%)
mm ضخامت
400
65/0
1

084/0
10×8-6
1/13
04/0
600

97/0
5/1

115/0
10×8-6
5/10
03/0
800

9/1
8/2

170/0
10×8-6
5/8
02/0
1000

3/2
6/3

270/0
10×8-6
6/6
015/0
1200

4/4
5/6
4000
380/0
10×8-6
5/5
01/0
1400

2/8
12
5500
450/0
10×8-6
7/3
005/0
1600

5/12
5/17
6600
480/0
10×8-6
6/1
003/0
1800

3/19
5/27
8300
530/0
10×8-6
4/0
002/0

جدول 1-2- کاربردهاي بتن فوم متناسب با چگالي [22]
چگالي (kg/m3)
1800
1600-1400
1200
1000-800
600-400
پانلهاي بزرگ پيش ساخته آرمه
– پانل ديوار
– قطعات کف
– ديوار غير باربر








*

*
*
*
سازه با بتن درجا




*
عايق حرارتي مسطح بامها
*




بلوک ساختماني





بتن پاشي (براي گنبدها)




*
▪: بسيار مناسب ○: تحت شرايطي مناسب *: نامناسب
1-11-3- استفاده از انواع سنگدانههاي سبک با منشأ طبیعي و مصنوعي
استفاده از سبکدانههاي سازهاي يکي از راههاي توليد بتن سبک و اقتصاديترين راه ميباشد [23]. بتن حاصل از اين سبکدانهها جهت استفاده در قابها، پانلها، جداکنندهها و … به کار ميروند. يکي از اولين کاربردهاي سبکدانه در توليد بتن سبک، مربوط به جنگ جهاني اول و استفاده از سنگدانههاي شيل منبسط شده در ساخت کشتيها و کرجيها بود [24]. همچنين در سالهاي پس از آن در ساخت ساختمانها و پس از آن در جنگ جهاني دوم مجدداً در ساخت کشتيها مورد استفاده قرار گرفت. سنگدانههاي سبکي که براي بتنهاي سبک با نقش سازهاي ساخته ميشوند، عبارتند از: پوميس، اسکوريا، روبارهها، سنگ لوح، رسها و شيلهاي منبسط شده. در شکل 1-7 محدودهاي مجاز بر اساس ASTM [25] براي چگالي سنگدانههاي سبک، ديده ميشود. با توجه به اين شکل ميتوان چگالي 28 روزه خشک بتن حاصل از سنگدانههاي سبک مختلف را تخمين زد.

شکل 1-7 وزن مخصوص تقريبي و طبقهبندي استفاده از بتنهاي سبکدانه [24]
يکي از تقسيمبنديهاي متداول براي سبکدانهها، تقسيم آنها به دو دسته طبيعي و مصنوعي ميباشد. پوميس، اسکريا، توف و دياتوميت از سبکدانههاي طبيعي حساب ميشوند. سبکدانههاي مصنوعي نيز به سبکدانههايي اطلاق ميشود که معمولاً با انجام عملياتهاي حرارتي و يا روشهاي ديگر بر روي مواد طبيعي يا مواد زايد حاصل ميشوند. پرليت، رس، شيل و اسليت از جمله مواد طبيعي هستند که براي توليد سبکدانه مصنوعي، از آنها استفاده ميشود [23].
سبکدانههاي سازهاي به دو گروه سبکدانه ريز و سبکدانه درشت تقسيم ميشوند. سبکدانه ريز داراي 85% تا 100% عبوري از الک نمره 4 ميباشند و وزن مخصوص خشک کمتر از kg/m3 1120 و همخوان با ملزومات ASTM C330 [26] ميباشند. گروه درشتدانه سبک، وزن خشک کمتر از kg/m3 880 داشته و مطابق با استاندارد ASTM C330 [26] ميباشد [24]. اندازه گروه ريزدانه سبک معمولاً 0 تا mm 3 و براي درشتدانه سبک معمولاً mm 3 تا mm 19 و براي درشتدانه متوسط mm 5/2 تا mm 10 ميباشد [24].
سبکدانهها بسته به منبع برداشت يا روش توليد، داراي شکل مکعبي، کروي، گوشهدار و … ميباشند. وزن مخصوص سبکدانه معمولاً بين 30% تا 60% سنگدانه معمولي بايد باشد. وزن مخصوص کمتر از اين محدوده باعث افزايش غير اقتصادي سيمان براي حفظ مقاومتهاي مکانيکي ميشود. وزن مخصوص سبکدانه بيش از اين محدوده نيز ممکن است ملزومات ASTM C330 را به عنوان سبکدانه ارضا نکند [24]. جذب آب سبکدانه نيز معمولاً بين 5% تا 20% بوده و از درصد جذب آب سنگدانه معمولي (حدود 2 %) بسيار بيشتر ميباشد.
1-11-4- معرفي سبکدانه ليکا
سبکدانه استفاده شده در اين تحقيق، سبکدانه ليکا ميباشد. طبق آييننامه EN 13055 [27]، سبکدانه به هر سنگدانهاي اطلاق ميشود که چگالي دانهاي کمتر از kg/m3 2000 و يا چگالي انبوهي کمتر از kg/m3 1120 داشته باشد [23]. واژه ليکا3 از عبارتي انگليسي به معناي دانه رس سبک منبسط شده گرفته شده است. اين دانهها از انبساط خاک رس در کورههاي گردان با حرارتي بالغ بر C ○ 1200 به دست ميآيند. سبکدانهها به دو دسته طبيعي و مصنوعي تقسيم ميشوند. سبکدانههاي طبيعي سبکدانههايي هستند که به صورت مستقيم در طبيعت يافت ميشوند مانند اسکريا، پوميس و توف. سبکدانههاي مصنوعي سبکدانههايي هستند که معمولاً از انجام عمليات حرارتي بر مواد طبيعي حاصل ميشوند. معمولاً خاک رس، پرليت و شيل از جمله اين مواد طبيعي هستند. از لحاظ اين دستهبندي، ليکا يک سبکدانه مصنوعي ميباشد.
1-11-4-1- فرآيند توليد ليکا
ماده اوليه ليکا، نوعي رس صنعتي به نام ايليت يا مونت موريونيت ميباشد. اين نوع رس به علت ترکيب شيميايي خاص، در مناطق خاصي يافت ميشود. اولين معدن اين نوع خاک رس در روستاي کوشکک ساوه توسط اروپاييان کشف شد و مواد اوليه ساخت ليکا تأمين شد. از آن پس خاک لازم براي ساخت ليکا از اين معدن تأمين ميگردد. براي ساخت ليکا، ابتدا خاک بايد براي خط توليد آماده شود. آمادهسازي خاک براي خط توليد را فرآوري اوليه گويند. خاک رس مورد نظر پس از استخراج، وارد خط توليد ميشود و با عبور از دروازه مغناطيسي وارد آسياب شده و در آنجا با مقدار آب مورد نياز مخلوط شده و از شبکه مشبکي با قطر mm 18 رد ميشود. گل رد شده از شبکه مشبک، وارد مخلوط کن ميگردد و در آنجا توسط دو محور چرخگوشتي ورز داده ميشود تا به صورت پلاستيک درآيد. سپس گل ورز داده شده از يک آسياب غلطکي با مجراي mm 2 عبور داده ميشود تا کاملاً به صورت يکنواخت درآيد و سپس به سمت کوره خشک کن هدايت شود. کوره خشک کن به طولm 35 و حرکت 5/1 تا 2 دور در دقيقه، داراي ساختمان داخلي خاصي ميباشد. اين کوره گل را در معرض هواي داغ قرار ميدهد تا خشک و خرد شده و به شکل گندلههاي ريز درآيد. دماي کوره خشک کن در ابتدا C ○ 150 تا C ○ 200 و در نهايت C ○ 550 تا C ○ 600 ميشود. پس از آن اين گندلهها به کوره پخت سرازير ميشوند. طول اين کورهm 22 و قطر آن m 4/3 بوده و در هر دقيقه 6 دور ميزند. حرارت اين کوره از C ○ 600 تا C ○ 1200 بالا رفته و گندلهها در اين حرارت به دانههاي mm 1 تا mm 22 تبديل ميشوند [23]. دانههاي سبک توليد شده پس از اين مرحله وارد خنک کن شده و سپس دپو ميشوند. کشورهاي آمريکا، چين، سوئد، نروژ، ايران و… از توليد کنندگان ليکا ميباشند. در شکل 1-8، تصاويري از ليکاي توليد شده توسط اين کارخانه مشاهده ميشود.

شکل 1-8- سبکدانه ليکا
شرکت ليکاي ايران، ليکاي توليدي خود را به دو دسته ليکاي 350 و ليکاي 700 تقسيم ميکند که علت اين نامگذاريها، حدود چگالي اين دانهها ميباشد که در حدود kg/m3 350 و kg/m3 700 ميباشند [23]. ليکاي 350 به علت چگالي کم آن ارزش سازهاي نداشته و براي مصارف غير سازهاي استفاده ميشود. اما ليکاي 700 به علت دارا بودن چگالي بيشتر، قابل استفاده در مصارف سازهاي ميباشد. در زير حدود چگالي مربوط به اين دو نوع ليکا مشاهده ميشود.

جدول 1-3- چگالي انواع ليکا [23]
نوع ليکا
وضعيت
چگالي خشک (kg/m3)
ليکاي 350
انبوهي متراکم نشده
400-320
ليکاي 350
انبوهي متراکم شده
450-360
ليکاي 700
انبوهي متراکم نشده
790-760
ليکاي 700
انبوهي متراکم شده
830-800
ليکاي 700
دانهاي
1490-1380

دستهبندي ديگري که در مورد ليکا وجود دارد، دستهبندي بر اساس سايز دانهها ميباشد که رايجتر از ساير دستهبنديها ميباشد. به عنوان مثال ليکاي 4-0 يا ليکاي 8-4 که بيان کننده محدوده قطر دانه بر حسب ميليمتر ميباشد. متداولترين دستهبندي بر اساس سايز، mm 3-0 ،mm 10- mm 3 وmm 25- mm 10 ميباشد که هرچه قطر دانه بيشتر شود، از قدرت سازهاي بودن آن نيز کاسته ميشود.
1-11-5- معرفي سبکدانه اسکريا و پوميس
سبکدانه اسکريا، از سبکدانههاي طبيعي حساب ميشود که در بازار با نام تجاري قروه، به علت استخراج از معدني در شهر قروه، معروف ميباشد. اسکريا قديمي ترين سبکدانهاي است که مورد استفاده قرار گرفته است. اين سنگ در اثر ورود مواد آتشفشاني به مخازن آب مثل درياچهها و سرد شدن سريع ايجاد شده است. رنگ اين سبکدانهها سياه، خاکستري روشن و قهوهاي تيره ميباشد. بدليل سرد شدن سريع مواد مذاب آتشفشاني حبابهاي نسبتاً درشتي در اين سنگدانهها وجود دارد که بعضاً به هم پيوسته ميباشند و تا سطح سنگدانه امتداد يافتهاند.
وجود سيليس، آلومينيوم و عدم اکسيد کلسيم در مقايسه با ساير سبکدانه ها باعث بالا بردن مقاومت بتن سبک توليد شده با اسکريا ميشود. اسکريا از نظر شيميايي خنثي و غيرقابل حل و فاقد خاصيت مغناطيسي ميباشد. چگالي آن پايين، و در حدود kg/m3 500 تاkg/m3 800 بوده و حاوي مخلوطي از سيليکاتهاي نامنظم، اکسيد آلومينيوم و لايههايي از اکسيد فلزات ديگر است. اين سبکدانه به علت چگالي پايين خود، بيشتر در موارد غيرسازهاي و به عنوان پرکننده کاربرد داشته است. از جمله موارد کاربردي اين سبکدانه، در ادامه مشاهده ميگردد [23].
– پرکننده کف ساختمان و شيببندي پشت بام
– استفاده در ملات پشتکار (مانند سنگ نما ..)
– انواع سيمانکاريهاي نما، رويه کاري و آستر نما که عايق صوتي بوده و مقاومت حرارتي را افزايش ميدهد.
– حايل بين خاک و بتن ( بتنهاي فنداسيون، پايه پلها، سدها، سقف کانال هاي زيرزميني، حايل خاک و ديوارهاي طبقات زيرين و …)
– ساخت انواع بتن سبک با مقاومت مناسب (نيمه سازهاي)
– تعمير و نگهداري قطعات بتني
– انجام ايزولاسيون لولههاي زير آب (رودخانه و ساحل دريا)
– پرکننده فضاي ريزشي تونلها
– توليد انواع بلوکهاي سيماني سبک ته باز، ته بسته و سقفي بزرگتر از معمول جهت ايجاد فاصله بيشتر بين تيرچه در سقف
– پانلهاي پيش ساخته نماي ساختماني
– انواع آجرهاي سبک با ابعاد مختلف
– پانلهاي ديواري پيش ساخته
– پانلهاي سقفي پيش ساخته
– قطعات تزييني ساختمان
– انواع قطعات بصورت رينگ (کول چاه)
جدول 1-4 تجزيه شيميايي و درصد ترکيبات موجود در اين سبکدانه را نشان ميدهد.

جدول 1-4- تجزيه شيميايي اسکريا [23]
ترکيب شيميايي
درصد موجودي
SiO2
37/48
Al2O3
37/48
Fe2O3
07/8
TiO2
78/1
CaO
43/8
MgO
58/9
Na2O
63/4
K2O
27/3
SO3
31/0
P2O5
79/1
MnO
118/0

پوميس نيز از جمله مواد طبيعي و از کانيهاي سبک مورد استفاده در توليد بتن سبک ميباشد که از لحاظ کاربرد مواردي مشابه اسکريا دارد. وزن مخصوص اين سبکدانه در حدودkg/m3 700 بوده و به علت داشتن مقاومت خوب در برابر آتش، در يونان باستان بسيار مورد استفاده بوده است.

شکل 1-9- ابعاد سبکدانه اسکريا [23]
شکل 1-9 و 1-10، سنگدانههاي اسکريا در ابعاد مختلف موجود را نشان ميدهند.

شکل 1-10- شکل سبکدانه اسکريا [23]
شکل 1-11 نمونهاي از سبکدانه اسکريا با چگالي کمتر از آب را

پایان نامه
Previous Entries تحقیق رایگان درباره فشار بخار آب، بهبود عملکرد Next Entries تحقیق رایگان درباره ميكروسيليس، سيليس، افزايش، شيميايي