مقاله رایگان درباره پرتوی ایکس، هیدرولیک

دانلود پایان نامه ارشد

برداشته شد. نمونهبرداری از سربارههای گرانوله شده کوره بلند و همچنین سرباره فرآوری شده کوره قوس الکتریکی بدلیل ریز دانه بودن براحتی صورت گرفت اما در مورد سرباره کنورتور بدلیل نوع عملیات سردشدن که توسط آبپاش در استخرهای تعبیه شده صورت میگیرد سرباره سرد شده بصورت کلوخهای بود. در ابتدا سرباره کنورتور توسط دستگاه سنگشکن فکی به ذرات ریزتر تبدیل شده سپس خوب مخلوط شد و نمونهای از آن انتخاب شد. تخمین زده شد که در حدود 10 کیلوگرم از هر سرباره برای آزمایشات در نظر گرفته شده لازم است. از اینرو این مقدار از هر سرباره جداشده و داخل خشک کن گذاشته شد تا رطوبت سطحی موجود در آن خشک شود.
سرباره برای آنکه بتواند بعنوان عامل جایگزین در سیمان در نظر گرفته شود و نه عامل جایگزین ماسه باید از کوچکترین دانه ماسه هم کوچکتر باشد، لذا پس از خردایش توسط دستگاههای آسیاب بالمیل و فستمیل اندازه ذرات آنها به کمتر از 75 میکرومتر (200 #) رسانیده شد تا بتوان از آنها بعنوان یک عامل افزودنی و جایگزین در سیمان استفاده کرد ]56[. سیمان استفاده شده در این کار پژوهشی هم سیمان تیپ I – 325 اصفهان بوده که با توجه به خواص و ویژگیهای ذکر شده برای آن بعنوان سیمان معمولی در نظر گرفته میشود.

3-2 آنالیز مواد اولیه
پس از نمونهبرداری دقیق و انتخاب یک نمونه که معرف هر سرباره باشد، بمنظور شناخت ترکیبات و همچنین فازهای موجود در آنها آنالیزهای شیمیایی و مینرالی بر روی مواد اولیه صورت گرفت. ساختار مینرالی مواد اولیه توسط دستگاه پراش پرتوی ایکس (XRD) مدل Bruker – D8Advance با فیلتر نیکل و طول موج تابش CuKα=1.5406 Å تعیین شد. همچنین آنالیز شیمیایی توسط دستگاه فلورسانت اشعه ایکس 115(XRF) مدل Bruker – S4Pioneer با دقت 01/0 صورت گرفت که نتایج حاصل در فصل بعد مورد بحث قرار گرفتهاند.

3-3 اندازهگیری چگالی سربارهها و سیمان
در جهت شناخت خواص و ویژگیهای مواد اولیه بررسی دانسیته (چگالی) مواد هم میتواند مفید واقع شود. برای این منظور از روش دانسیته پودر استفاده شد که فقط بجای آب در اینجا از نفت سفید بعنوان حلال استفاده شد تا از انجام واکنشهای هیدرولیکی سربارهها با آب که موجب بروز خطا در آزمایش میشود، جلوگیری کند. این آزمایش بر مبنای استاندارد  ASTM  C188 صورت گرفت ]57[. شرح آن بدین صورت است که ابتدا بالن لوشاتلیه خشک و وزن آنرا اندازهگیری شد (w1). سپس مقداری پودر (بطور مثال 60 گرم) داخل آن ریخته و این بار وزن بالن بهمراه پودر اندازهگیری کرده و w2 نامیده شد. مقداری نفت سفید داخل بالن ریخته تا حدی که بالن را تا درجه mm 5/0پر نماید، بطوریکه بتوان به کمک آن پودر داخل را کاملاً خیس کرد. بالن را به مدت پنج دقیقه بهم زده تا پودر داخل بالن بخوبی خیس بخورد. پس از آن، بمدت چند دقیقه بالن را روی میز قرار داده تا مایع داخل آن ساکن شده و از هرگونه حباب و کف عاری شود. در این حالت حجم اولیه بالن را قرائت کرده و مقدار آن برابر V0 قرار داده شد. سپس به آرامی نفت سفید به داخل بالن اضافه کرده تا سطح مایع به قسمت علامتدار بالن برسد در این حالت هم حجم بالن یادداشت شد (V0). بمنظور محاسبه دانسیته پودر از فرمول 3-1 استفاده شد:

ρ =(w2-w1)/(V1-V0)(3-1)
که در اینجا:
ρ: دانسیته پودر
V0: حجم اولیه
V1: حجم نهایی

که با استفاده از این فرمول چگالی پودر سربارههای مختلف محاسبه شده و در جدول 4-1 درج گردیدند.

3-4 بررسیهای ریزساختاری
بمنظور بررسی بهتر ریز ساختار نمونههای سیمانی حاوی مواد افزودنی از جمله سرباره، نمونههای خمیری ساخته شد و پس از گذراندن عمر مورد نظر (3، 7، 28 و 90 روز) داخل محلول استون-اتر غوطه ور شد تا هیدراسیونشان متوقف شود، سپس نمونهها توسط آون خشک شدند. بررسیهای ریز ساختاری توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل Leo 435-vp و EHT=20 kVانجام گرفت. نمونهها بدلیل جنس سرامیکی فاقد هدایت الکتریکی سطحی بودند از اینرو ابتدا توسط دستگاه پوشنده116 یک لایه طلا بر روی آنها نشانده شد سپس در دستگاه قرار گرفتند.

3-5 ساخت مخلوطهای مختلف برای آزمایشها
بمنظور بررسی اثرات افزودن سربارهها بر خواص و ویژگیهای سیمان معمولی، مخلوطهایی مطابق با نسبتهای مندرج در جدول 3-1 ساخته شد. نمونه مرجع هم بطور 100% سیمان خالص (فاقد سرباره) ساخته شد تا بعنوان معیار در نظر گرفته شود. بخاطر مخلوطشدن هر چه بهتر هر ترکیب، سیمان بهمراه مقادیر مشخص سرباره داخل آسیاب گلولهای ریخته شده و بمدت 20 دقیقه بخوبی مخلوط شدند، تا پودری همگن از مواد اولیه حاصل شود. این پودر در ظروف مشخص بمنظور نگاهداشتن به دور از رطوبت قرار داده شده تا به عنوان جزء سیمانی در ساخت نمونههای دوغاب، خمیر و ملات در نظر گرفته شود.

جدول3-1. نسبت مواد برای مخلوطهای متشکل از سربارهها و سیمان معمولی.
نام نمونه
سیمان معمولی
(% وزنی)
سرباره کنورتور
سرباره کوره قوس الکتریکی
سرباره گرانوله شده کوره بلند
مرجع 117(Ref)
100



BOF10
90
10


BOF20
80
20


BOF30
70
30


EAF10
90

10

EAF20
80

20

EAF30
70

30

GBF10
90


10
GBF20
80


20
GBF30
70


30

از آنجاییکه در این پایاننامه سعی شده است اثر سرباره بر کلیه حالات مخلوطهای سیمانی مورد بررسی قرار گیرد، لذا سه حالت ممکن یعنی دوغاب، خمیر و ملات از مواد اولیه ساخته شد که بر روی هر کدام آزمایشهایی صورت گرفت که عبارت بودند از:

3-6 بررسی خواص دوغاب
با توجه به استانداردهای مشخص شده برای دوغاب، نسبت آب به مواد سیمانی118 (W/CM) برای ساختن دوغاب سیمانی در محدوده 25/0 تا 6/0 متغیر است، که این محدوده با توجه به کاربرد و همچنین نوع افزودنی تعیین شده است. در این کار نسبت آب به مواد سیمانی برابر با 5/0 و بعنوان مبنا در نظر گرفته شد ]35[.
نحوه ساخت دوغاب بدین صورت بوده که ابتدا آب مقطر داخل بشر ریخته شده سپس پودر سیمانی حاوی سرباره که قبلاً تهیه شده به آن اضافه و همزده شد. مدت زمان همزدن دوغاب در حدود 5 دقیقه بود که توسط دستگاه همزن صورت گرفت تا دوغابی همگن و بدون ذرات درشت و آگلومره حاصل گردد. در قسمت بررسی خواص دوغاب از آب مقطر برای ساخت دوغاب استفاده شد تا از تأثیرگذاری املاح معدنی داخل آب بر نتایج جلوگیری شود.

3-6-1 خواص رئولوژیکی
برای بررسی خواص رئولوژیکی دوغابهای ساخته شده، زمان ریزش این دوغابها بوسیله دستگاه ویسکوزیمتر ریزشی (شکل 3-1) اندازهگیری شده و نتایج حاصل با همدیگر مقایسه شدند. از آنجاییکه ویسکوزیته و سیالیت با همدیگر رابطه عکس دارند میتوان با محاسبه زمان ریزش که رابطه مستقیمی با ویسکوزیته دارد، وضعیت سیالیت دوغابها را با همدیگر مقایسه کرد. از طرفی دیگر محاسبه زمان ریزش برای تعیین میزان آب لازم برای تست گیرش هم میتواند مفید باشد. از آنجاییکه نسبتهای مختلف سرباره در ترکیبها جایگزین سیمان میشوند، جاییکه زمان ریزش بینهایت (∞) شد را میتوان میزان حداقل برای آب لازم جهت ساخت خمیر در نظر گرفت.

شکل 3-1. تصویری از یک دستگاه ویسکوزیمتر ریزشی.
تصویری از دستگاه ویسکوزیمتر ریزشی در شکل 3-1 مشاهده میشود، قطر سوراخ خروجی (ریزش) دستگاه در حدود 5/2 میلیمتر و حجم آن در حدود 100 سی سی میباشد. نحوه محاسبه زمان ریزش بدین صورت بود که ابتدا دوغاب در حالیکه سوراخ روزنه بسته است، داخل کاسه مخزن ریخته شده تا جاییکه سطح دوغاب از سطح مخزن لبریز شود، سپس با باز کردن سوراخ روزنه زمان خروج دوغاب اندازهگیری شد. نتایج حاصل از زمان ریزش برای دوغابهای مختلف در فصل چهارم آورده خواهد شد. بمنظور کاستن از خطای آزمایش هر بار پس از اندازهگیری زمان ریزش هر ترکیب، ظرف دستگاه شسته شده و خشک میگردد.

3-6-2 قلیاییت (pH)
بطور کلی مخلوط شدن سیمان با آب باعث تشکیل مخلوطی قلیایی میشود که با توجه به حضور عناصر و اکسیدهای قلیایی و قلیایی خاکی در ترکیب سیمان و سربارهها این امر بدیهی به نظر میرسد. اما اینکه این میزان قلیاییت با افزایش نسبت سربارهها در ترکیب چه تغییری میکند نکتهای است که باید توسط این آزمایش بررسی شود. بمنظور بررسی تغییرات pH دوغاب که ناشی از افزودن مواد جایگزین در سیمان بوده، از دستگاه Consort – C933 (شکل 3-2) استفاده شد. جهت بررسی تأثیر زمان بر روی واکنشهای هیدراسیون و همچنین بر روی قلیاییت دوغابهای ساخته شده اندازهگیری pH در دو مرحله زمانی مختلف یعنی 10 و 60 دقیقه پس از ساخت دوغاب صورت گرفت. برای این منظور الکترود دستگاه داخل دوغاب قرار داده شده و بمدت حدود 2 دقیقه صبر کرده تا pH متر عددی ثابت را نشان دهد. از جمله نکات قابل توجه بمنظور کاستن از خطای آزمایش، استفاده از آب مقطر (بمنظور جلوگیری از تأثیر یونهای موجود در آب معمولی بر روی دستگاه) و همچنین ثابت بودن دمای آزمایشگاه (25-22 درجه سانتیگراد) میباشد. چرا که انجام واکنشهای هیدراسیون به شدت به دمای محیط وابسته بوده و اگر این دما در آزمایشهای مختلف ثابت نباشد اعداد بدست آمده چندان اعتبار علمی نخواهند داشت.

3-6-3 خواص الکتریکی
زمانی که ذرات سیمانی در معرض آب قرار میگیرند یک سری جایجاییهای یونی اتفاق میافتد که ناشی از واکنشهای قطبی آب با کاتیونهای داخل ذرات سیمان میباشند که به اصطلاح هیدراسیون نامیده میشوند. فرآیند هدایت الکتریکی ناشی از انتقال یون از طریق یک محلول در سیستم سیمانی بوده که یک پارامتر مهم برای مطالعه رفتار هیدراسیون خمیرهای سیمانی در مراحل اولیه هیدراسیون به حساب میآید]60-58[. در حین هیدراسیون خمیر سیمانی، یونهای کلسیم (Ca2+) و هیدروکسید (OH-) به داخل محلول میروند. ژل نیمه کریستالی کلسیم سیلیکات هیدراته (C-S-H) بطور جزئی شروع به رسوب کرده که این عمل با افزایش تدریجی و آرام کلسیم و هیدروکسید همراه میباشد. این جابجاییهای یونی که همان واکنشهای هیدراسیون اولیه هستند باعث انتقال یونهایی در محدوده سطح ذره جامد و محلول منفذی119 میگردند. با بررسی مقدار این جابجاییهای یونی میتوان تا حدودی به رفتار هیدراسیون اولیه سیمان پی برد از اینرو با استفاده از دستگاه هدایت الکتریکی Consort – C933 که در شکل 3-2 نمایش داده شده است این کار صورت گرفت ]61-60[.
اندازهگیری هدایت الکتریکی در دو مرحله زمانی مختلف یعنی 10 و 60 دقیقه پس از ساخت دوغاب اندازهگیری شد تا اثر زمان نیز بر روی مقدار و نحوه واکنشهای صورت گرفته توسط فازهای سیمان و سرباره با آب نیز بررسی شود.

شکل 3-2. دستگاه اندازهگیری pH و هدایت الکتریکی محلول.

3-7 بررسی خواص خمیر
زمان گيرش و تعیین مقدار آب مورد نیاز برای ساخت خمیر نرمال با دستگاهي به نام ويكات (به نام شيمي‌دان فرانسوي) مطابق شكل 3-3 سنجيده مي‌شود. اين دستگاه شامل يك بازوي متحرك متصل به ميله‌اي عمودي است كه تشكيلات سوزن همراه با عقربه نفوذ بر روي اين بازو نصب است و در كنار آن صفحه مدرج عمودي قرار دارد. در كنار ميله عمودي و زير بازوي متحرك يك مخلوط ناقص بر روي صفحه پايه قرار دارد. تشكيلات سوزن شامل ميله‌اي عمودي است كه در يك طرف آن سوزني با سطح مقطع دايره به قطر mm 10 و در سر ديگر سوزني به مساحت mm2 1 قرار دارد. دستگاه ویکات دارای دو نوع سوزن نوک تیز برای گیرش اولیه و نوک پهن برای گیرش نهایی یا ثانویه و همچنین یک میله برای تعیین مقدار آب استاندارد برای ساخت خمیر نرمال میباشد. سوزن گيرش نهايي همانند سوزن گيرش اوليه است با اين تفاوت كه يك كلاهك به گونه‌اي بر روي آن نصب شده كه قاعده آن mm 5/0 تا سر سوزن فاصله دارد.

3-7-1 تعیین مقدار آب لازم (غلظت نرمال):
بمنظور تعیین مقدار آب لازم و مناسب برای ساخت خمیر سیمانی ابتدا در حدود 300 گرم پودر وزن و داخل یک ظرف

پایان نامه
Previous Entries مقاله رایگان درباره هیدرولیک، پرتوی ایکس، معیارهای ارزیابی Next Entries مقاله رایگان درباره هیدرولیک