تحقیق رایگان درباره ميكروسيليس، سيليس، افزايش، شيميايي

دانلود پایان نامه ارشد

نشان ميدهد که روي آب شناور ميباشد.

شکل 1-11- سبکدانه اسکريا با چگالي پايين [23]

شکل 1-12 و 1-13 تصاويري از سنگدانه پوميس و بافت دروني آن به همراه تخلخل اين سنگدانه را نمايش ميدهد. شکل 1-14 نيز انواع سبکدانهها مورد استفاده در بتن را نشان ميدهد.

شکل 1-12- شکل سبکدانه پوميس [23]

شکل 1-13- ابعاد سبکدانه پوميس [23]

شکل 1-14- انواع سبکدانههاي مورد استفاده در بتن [23]

فصل دوم
معرفي مواد پوزولاني، مواد جايگزيني و مصالح

2-1- مقدمه
بهبود خصوصيات فيزيکي و مکانيکي بتن خودتراکم هدفي است که در اين پاياننامه دنبال ميشود. تغيير در ساختار و مواد افزودني بتن سبک خودتراکم راهحلي است که براي رسيدن به اين هدف بايد بررسي شود. بتن خود متراكم، بتني با خواص منحصر به فرد ميباشد كه آن را از بتن معمولي متمايز ميكند. بنابراين با افزودن مواد مضاف ميتوان باعث بهبود خواص اين بتن شد. تغيير در ساختار و مواد افزودني بتن خود متراكم راه حل مناسبي براي رسيدن به اين مهم ميباشد. موادي كه در اين تحقيق اشاره خواهد شد، عبارتند از : ميكروسيليس و نانوسيليس ، متاكوئولين، الياف پروپلين، الياف فولادي، سرباره مس، ضايعات لوله هاي PVC و…
2-2- ميكروسيليس و نانوسيليس (دودهاي سيليسي)
دوده سيليس يك محصول مصنوعي حاصل از جذب و فرو نشاندن الكترواستاتيكي گرد سيليس همراه با گازهاي متصاعد ازكورههاي قوسي الكتريكي در جريان توليد فلز سيليسيم يا آلياژهاي سيليس بخصوص آلياژهاي فروسيليس است. اين ماده با داشتن بيش از 80 % سيليس غيركريستالي و به شكل ذرات بينهايت ريز با قطر بين mμ 01/0 الي mμ 3/0 حدود 100 الي 50 برابر ريزتر از ذرات سيمان بوده و به عنوان محصول جانبي حاصل از صنايع فلز سيلكون، مادهاي زايد نيست بلكه يك سوپر پوزولان تثبيت شده است كه قادر به بهبود خواص توليدات سيمان پرتلند ميباشد. استفاده از دوده سيليس در تكنولوژي بتن در چند سال اخير افزايش قابل توجهي يافته است. دوده سيليس مشخصات فيزيكي خمير تازه سيمان و همچنين مشخصات ريز سازهاي خمير پس از سخت شدن را اصلاح ميكند. نقش دوده سيليس در اصلاح خواص مهندسي بتن بويژه خواص رئولوژي (چسبندگي و يکنواختي) و خواص مكانيكي (نظير مقاومتهاي فشاري، كششي، خمشي، مقاومت در حرارت پيوستگي با آرماتور، خزش و جمعشدگي) و دوام (نظير مقاومت در برابر خرابي ناشي از حملات شيميايي، سايش، فرسايش و سيکلها ي يخزدن و ذوبشدن ) حائز اهميت است [3].
2-2-1- تعريف
تعريف ميکروسيليس : بنا به تعريف وتوصيفات رايج، ميکروسيليس پودري است سفيد مايل به خاکستري وسبک که درواقع محصول فرعي فرايند توليد فروسيليسيم در کورههاي قوس الکتريکي کارخانههاي فروآلياژ ميباشد. اين پودر واجد خواص فيزيکي وشيميايي منحصر به فردي است به نحوي که اگر به همراه يک سوپرروانکننده مناسب و به ميزان مشخص – معمولاً 7% تا 15% سيمان مصرفي به مواد اختلاط بتن افزوده شود موجب بهبود مقاومت شيميايي وفيزيکي بتن حاصله تا حد مطلوبي ميگردد. البته به ميزان مصرف ميکروسيليس ميتوان از سيمان مصرفي وحتي آب کارگاهي کاست.
مکانيسم فرايند: سيليس موجود درميکروسيليس با توجه به خصوصيات وشرايط ويژهاش با آهک سيمان ترکيب وفاز سيليکات کلسيم را تشکيل ميدهد. اين فاز باعث افزايش مقاومت بتن در برابر عوامل شيميايي به خصوص در برابر حملات يونهاي کلرايد درمناطق ساحلي ومرطوب وهمچنين موجب افزايش مقاومت فشاري وکششي بتن ميگردد. يکي از مراجع اصلي جهت تعيين کيفيت شيميايي و فيزيکي ميکروسيليس جهت اخذ کيفيت بهينه، سري C1240 از استاندارد ASTM [25] ميباشد که خصوصيات ميکروسيليس مؤثر در فرايند مقاومسازي بتن را به خوبي تشريح ميکند.
2-2-2- خصوصيات شيميايي ميكروسيليس
در جدول2-1 تركيبات شيميايي ميكروسيليس و مواد به كار رفته در آن را ملاحظه ميكنيم. خواص حاصله از ميكروسيليس در بتن بستگي به اين مواد شيميايي دارند. همانطور كه ملاحظه ميشود، ميكروسيليس حاوي مقدار بسيار زيادي Sio2 و مقدار كمي CaO , Fe2O3 ميباشد. دوده هاي سيليس حاصله از كورهها انواع مختلفي دارد اما تغييرات چنداني در تركيب شيميايي مواد تشكيل دهنده ميكروسيليس ندارد. قطر ذرات ميكروسيليس mm 01/0 تا mm 3/0 ميباشد ]3[. جدول 2-1 تجزيه شيميايي ميکروسيليس را نشان ميدهد.

جدول 2-1- تجزيه شيميايي ميکروسيليس ]25[
ترکيب شيميايي
سيمان پرتلند (%)
ميکروسيليس (%)
SiO2
00/21
4/96
Fe2O3
60/4
87/0
Al2O3
20/3
32/1
CaO
50/64
49/0
MgO
00/2
97/0
Na2O
27/0
31/0
K2O
6/0
01/1
P2O

16/0
SO3
90/2
1/0

2-2-3- تأثير ميكروسيليس بر خواص بتن
2-2-3-1- مقاومت فشاري
ميكروسيليس يكي از فعال ترين مواد پوزولاني ميباشد. اين ماده به علت وجود SiO2 كه از لحاظ واكنشي بسيار شديد و سريع است و هم به علت كوچك بودن ذراتش، به سرعت واكنش داده از اين سبب از فعالترين مواد پوزولاني حساب ميشود. ميكروسيليس با مواد آزاد شده از واكنش سيمان و آب تركيب شده و تشكيل يك ژل ميدهد كه يک عنصر اصلي در بتن محسوب ميشود [3]. وجود مواد سيليسي در بتن، باعث افزايش چشمگير مقاومت فشاري بتن خودمتراكم ميشود. آزمايشها نشان ميدهند كه حضور نانوسيليس مقاومت فشاري بتن خودمتراكم را در سنين 7 و 28 و 60 روز، به ترتيب تا 86% ، 64% ، 58% افزايش ميدهد. اين افزايش مقاومت در بتنهاي حاصل ميكروسيليس 20% ، 15%، 13% درصد ميباشد [28]. اين افزايش مقاومتها بنا به علتهاي ذكر شده كه مربوط به خواص شيميايي و فيزيكي دوده سيليس ميباشد، رخ داده است. ثابت شده است كه نانو سيليس به علت كوچكتر بودن ذرات، تأثير بيشتري نسبت به ميكروسيليس در افزايش مقاومت داشته واين امراهميت اين مسئله را نشان ميدهد.
آزمايشهاي انجام شده بر تأثير ميكروسيليس بر خواص بتن تازه نشان داده كه افزودن مواد پوزولاني و از جمله ميكروسيليس باعث افزايش لزجت بتن شده و باعث ايجاد تأثير در نتايج آزمايشهاي بتن تازه مثل جريان اسلامپ، T50 و… شده است كه اين امر باعث كاهش كارايي بتن ميشود [29].
تأثير ميكروسيليس بر مقاومت فشاري، در سنين مختلف بتن، در تحقيقي توسط رمضانيانپور و همکاران [29]، مورد بررسي قرار گرفته است و در زير با ارائه جدول 2-2 و 2-3 كه در آن ميكروسيليس با درصد جايگزيني 5/7% وزن سيمان ، يكبار جايگزين سيمان و يكبار جايگزين فيلر شده ، نشان داده شده است.

جدول 2-2- طرحهاي بتني مرجع [29]
طرح
سيمان
(kg)
ميکروسيليس
(kg)
فيلر
(kg)
فوقروان
(%C)
ماسه
(kg)
شن
(kg)
آب
(kg)
خاکستر پوسته برنج
(kg)
پوميس
(kg)
CTL
450


15/0
829
829
180


SCC
450

150
8/0
916
610
180


SF1
416
34
150
1/1
910
606
180


SF2
450
34
116
1
912
608
180


P1
5/382

150
6/1
900
600
180

5/67
P2
450

5/82
2/1
905
604
180

5/67
RHA1
405

150
9/1
905
604
180
45

RHA2
450

105
5/1
909
606
180
45

جدول 2-3- مقاومت طرحهاي بتني مرجع [29]

مقاومت 7
روزه
(MPa)
مقاومت 28 روزه
(MPa)
مقاومت 42 روزه
(MPa)
مقاومت 90 روزه
(MPa)
مقاومت180 روزه
(MPa)
مقاومت270 روزه
(MPa)
CTL
2/40
8/52
4/57
9/62
7/63
3/64
SCC
8/46
7/56
5/61
2/67
1/68
7/68
SF1
7/48
9/65
4/71
8/79
9/82
84
SF2
7/51
5/69
3/77
3/85
9/88
2/90
P1
7/36
5/46
1/54
4/62
4/66
5/68
P2
2/48
2/58
9/63
4/71
3/74
4/75
RHA1
2/42
9/55
8/62
8/70
74
8/74
RHA2
2/47
3/61
1/69
3/78
5/81
4/82

مقايسه نتايج جدول 2-3 نشان ميدهد كه در مواردي كه مواد پوزولاني جايگزين سيمان شده، فقط نمونههاي حاوي ميكروسيليس هستند كه در سنين 7 و 28 روزه افزايش مقاومت نسبت به بتن معمولي و بتن خودمتراكم معمولي دارند و ساير مواد پوزولاني در اين سنين بتن را با كاهش مقاومت فشاري مواجه ميکنند. علت آن شروع فعاليت پوزولاني دوده سيليس و خاصيت پركنندگي آن به خاطر شكل كروي واندازه ريز ذراتش و خواص شيميايي ميكروسيليس ميباشد.
همچنين با مشاهده نتايج متوجه ميشويم كه در مقايسه كلي مقاومت فشاري نمونهها، نمونههاي حاوي دوده سيليس بيشترين افزايش مقاومت را داشتهاند، به خصوص هنگام جايگزيني با فيلر. زيرا در اين حالت دوده سيليس هم نقش فيلر را ايفا كرده و هم باعث افزايش مواد سيماني شده است.
2-2-3-2- دوام بتن
رابطه مستقيم دوام بتن و مقاومت فشاري، اين نويد را به ما ميدهد كه افزايش مقاومت فشاري حاصل از حضور ميكروسيليس، باعث افزايش دوام بتن خودمتراكم در كليه جوانب خود خواهد شد. اين مطلب توسط آزمايشهاي مختلف، ثابت شده است. در ادامه به بررسي اثرات ميکروسيليس بر جنبههاي مختلف بتن پرداخته ميشود. ابتدا اثر ميكروسيليس را بر نفوذ آب بررسي ميگردد.
2-2-3-3- نفوذ آب
نفوذپذيري بتن معمولاً از طريق محاسبه مقدارآب تحت فشار كه براي جريان يافتن به درون يك نمونه بتني داخل ميشود، در يك فاصله زماني مشخص تعيين ميشود. پس از شكستن نمونهها با اندازهگيري عمق نفوذ آب، معياري براي نفوذپذيري به دست ميآيد. بر همين اساس، نمونه هاي مكعبيcm 15cm× 15×cm 15 بتن تحت فشار atm 15 قرار گرفته و پس از سه روز نمونهها شكسته شده و مقدار نفوذ آب اندازهگيري شده است. اين آزمايش براي يك بتن معمولي، يك بتن خودمتراكم معمولي و نمونههايي حاوي ميكروسيليس ، پوميس و خاكستر پوسته برنج كه همان نمونههاي ذكر شده در قسمت قبل ميباشند ، صورت گرفته است. با توجه به نتايج آزمايش نفوذ آب و طرح اختلاطها، مشاهده ميشود كه دو نمونهSF1 و SF2 كه حاوي ميكروسيليس ميباشند، كمترين عمق نفوذ برحسب mm و نسبت به ساير نمونهها دارد. و با مقايسه بين دو نمونه SF1 و SF2 ، مشاهده ميشود كه در نمونه SF2 كه ميكروسيليس جايگزين فيلر شده، ميزان نفوذ آب بسيار كمتر از نمونه SF1 و همچنين ساير نمونهها ميباشد. پس وجود ميكروسيليس باعث كاهش نفوذپذيري آب نسبت به نمونه هاي بدون ميكروسيليس و حتي نمونههاي حاوي ساير مواد پوزولاني ميشود [29].

2-2-3-4- نفوذ يون كلرايد
مهمترين عامل زنگزدگي و خوردگي آرماتور در بتن، وجود يون كلرايد ميباشد. در اين قسمت نمونههاي تهيه شده در قسمت قبل تحت آزمايش تسريع شده يون كلرايد قرار گرفته است. در اين آزمايش شار عبوري از نمونه بتني اندازهگيري و از آن براي درجهبندي بتن طبق معيار استاندارد استفاده ميشود.
نگاه كلي به نتايج به دست آمده، نشان ميدهد كه در سن 7 روزه، تمامي بتنها در وضعيت نامطلوبي در مورد نفوذ يون كلرايد قرار دارند كه با بيشتر شدن سن بتن اين نفوذ نيز كاهش يافته و بيشترين كاهش براي نمونههاي حاوي ميكروسيليس ميباشد. با مشاهده نمونههاي 90 روزه، اين اختلاف شديد بين نفوذ كلرايد در نمونه هاي حاوي ميكروسيليس و ساير نمونهها مشهود مي باشد كه حاكي از مقاومت خوب ميكروسيليس در برابر نفوذ يون كلرايد ميباشد.
2-2-3-5- مقاومت در برابر آب دريا و اثرات جزو ومدي
دراين قسمت به تأثير دوده سيليس در دوام در برابر آب دريا واثرات جذر و مد پرداخته ميشود. براساس تحقيقي كه در مرجع [30] صورت گرفته، نمونههايي با طرح اختلاطهاي مشابه، با درصدهاي متفاوت نانوسيليس و با درصدهاي جايگزيني 2% ، 5% ، 7% و 10% نانو سيليس با سيمان، تحت شرايطهاي مختلف و نامساعد قرار گرفتهاند تا تأثير نانوسيليس بردوام مشخص شود. نمونهها در سه شرايط زير عمل آوري شدهاند.
1- حوضچه عملآوري با آب معمولي و دمايC○ 25-C○ 20 ( محيط شاهد ).
2-حوضچه عملآوري با آب درياي عمان كه مداوم آب آن تعويض ميشد تا تبخير آب خطاي در آزمايش ايجاد نكند ( محيط تر).
3-در شرايط جزو مدي كه دو حوضچه مرتبط به هم كه يك موتور آب بين آنها براي ايجاد جزرو مد تعبيه شده است ( محيط ترو خشك ).
نمونهها تحت آزمايشهاي نفوذپذيري تحت فشار آب و جذب آب برروي بتن در سنين مختلف تحت فشار atm 5 و به مدتhr

پایان نامه
Previous Entries تحقیق رایگان درباره خودمتراکم، ميباشد.، بتن،، جداشدگي Next Entries تحقیق رایگان درباره الياف، فولادي، افزايش، ميشود.