پایان نامه با واژه های کلیدی هیدرولیک

دانلود پایان نامه ارشد

تعیین مقدار آب لازم و مناسب برای ساخت خمیر سیمانی ابتدا در حدود 300 گرم پودر وزن و داخل یک ظرف کاملاً خشک ریخته شد، سپس به میزان نسبت آب به مواد سیمانی برابر با 26/0 (cm3 78 در استوانه مدرج) آب به آن اضافه میکنیم. پس از اینکه خوب مخلوط شد، با دستکش لاستیکی آن را به خوبی مالش داده تا به فرم مطلوب و همگن برسد. پس از آن، از فاصله تقریبیcm 15 آنرا 6 بار از یک دست به دست دیگر پرتاب کرده تا قوام بگیرد. لازم به ذکر است که محدوده زمانی مجاز از هنگام اضافه نمودن آب به سیمان تا زمان قرار دادن خمیر سیمان در داخل قالب ویکات حدوداً 4 دقیقه باید باشد. پس از اینکه خمیر به آرامی داخل قالب گذاشته شد، قالب را روی یک سطح صاف و زیر میله آبسنج (میله خمیر نرمال) قرار داده و روی آن را با کاردک کاملا صاف مینماییم. سپس میله آبسنج را با سطح خمیر سیمان درون قالب، تقریباً در وسط آن مماس کرده و عقربه متحرک را روی عدد صفر از پایین تنظیم میکنیم. در پایان پیچ میله آبسنج را شل کرده و اجازه میدهیم میله تحت وزن خود ( وزن کلی قسمت متحرک دستگاه به همراه میله آبسنج حدوداً 300 گرم است) در مدت 30 ثانیه درون خمیر سیمان فرو رود. اگر در این مدت میله به میزانmm 7-5 به داخل خمیر فرو رفت خمیر نرمال خواهد بود، در غیر این صورت باید آزمایش را با نسبتهای دیگر آب به سیمان تکرار کنیم تا نتیجه لازم را کسب نمائیم. یعنی اگر این میزان کمتر از حد مطلوب باشد باید نسبت آب به مواد سیمانی را بیشتر از 26/0 در نظر گرفت و اگر هم عدد مشاهده شده بیشتر بود باید این نسبت را کمتر از 26/0 قرار داد ]62[.

3-7-2 اندازهگیری زمانهای گیرش اولیه و نهایی
تغییر وضعيت ژل سيمان از حالت خميري به حالت جامد را گيرش گويند. زمان گيرش سيمان از آن جهت حائز اهميت است كه كليه عمليات انتقال، پمپ، در قالب ريختن و احتمالاً پرداخت سطحي بتن فقط در اين بازه زماني ممكن است. به طور كلي دو نوع زمان گيرش در مورد سيمان لحاظ مي‌شود كه عبارتند از:
1ـ زمان گيرش اوليه
2ـ زمان گيرش نهايي
استاندارد بین المللی ASTM C191 و استاندارد ملی ایران شماره 392 ؛ برای اندازهگیری زمان گیرش اولیه و نهایی سیمان تعریف شدهاند. پس از مشخص شدن مناسب بودن نسبت آب به سیمان (مواد سیمانی)، زمان ساخته شدن خمیر تا زمانی که سوزن گیرش اولیه تا عمق 10 میلیمتر به داخل خمیر نفوذ کند را بعنوان زمان گیرش اولیه در نظر میگیرند. اما از این زمان به بعد، برای محاسبه گیرش نهایی باید سوزن ویکات را عوض کرده و سوزن گیرش نهایی در دستگاه قرار گیرد. از زمان اختلاط و ساخت خمیر تا زمانیکه با رها شدن سوزن گیرش نهایی هیچگونه اثری از طرح دایرهای شکل سوزن بر روی خمیر باقی نماند را هم بعنوان گیرش نهایی در نظر میگیرند. بر طبق آيين‌نامه حداقل زمان گيرش اوليه را يك ساعت و حداكثر زمان گيرش نهايي را 10 ساعت (براي سيمانهاي معمولي) در نظر میگیرند. باید در نظر داشت در اینجا بمنظور جلوگیری از خطای آزمایش جاییکه هر بار سوزن رها میشود با جای قبلی حداقل باید 5 میلیمتر فاصله داشته باشد و همچنین با هر بار رها شدن سوزن باید سوزن توسط دستمال تمیز شود ]63[.

شکل 3-3. تصویر شماتیک از دستگاه سوزن ویکات برای آزمایش گیرش ]63[.

کاربرد این آزمایش برای شناسایی زمان گیرش انواع سیمان پرتلند است. به عنوان مثال زمان گیرش اولیه سیمان دیرگیر بیش از سیمان زودگیر یا معمولی در شرایط یکسان میباشد، که مسلماً بایستی برای آن، نخست آزمایش تعیین غلظت نرمال انجام گیرد. همچنین این آزمایش جهت بررسی کیفیت سیمانهای مصرفی در کارگاه قابل استفاده است، زیرا سیمانهای فاسد شده دارای زمان گیرش بیش از حد متعارف  میباشند. زمان گیرش نهایی مدت زمان سپری شده از لحظه اختلاط آب و سیمان است که کارآیی خمیر به کلی از بین میرود. بنابراین زمان گیرش نهایی میتواند به عنوان زمان شروع عملیات نهایی هیدراسیون سیمان و خاتمه عملیات گیرش سیمان تلقی گردد.
3-8 بررسی خواص ملات
3-8-1 مراحل اختلاط و ساخت ملاتهای سیمانی
بمنظور ساخت نمونههای ملات برای بررسی خواص مکانیکی، علاوه بر سیمان و آب از ماسه استاندارد نیز برای ساخت ملات استفاده شد. این ماسه استاندارد مطابق استاندارد ASTM C778 بوده که بصورت شکل 3-4 دانهبندی شدهاند ]64[.

شکل 3-4. شماره الک و درصد مانده روی الک برای ماسه استاندارد.

از نکات و عوامل مهم و تأثیر گذار در مورد ماسه استاندارد علاوه بر توزیع اندازه ذرات که در شکل بالا مشخص شده است میتوان به شکل ذرات و همچنین میزان سیلیس موجود در آن اشاره کرد. در مورد شکل ذرات باید خاطر نشان کرد که شکل ذرات باید کروی یا شبه کروی بوده (حتیالمقدور بدون گوشههای تیز) و همچنین میزان سیلیس موجود در ترکیب باید بالای 98% باشد. ماسه استاندارد در بازار در بستههای 5±1350 گرمی موجود میباشد که توسط شرکتهای مختلف برای کارهای آزمایشگاهی تولید میشوند.
نحوه ساخت ملاتهای سیمانی بر اساس نسبت ماسه استاندارد به سیمان به آب بترتیب 3 به 1 به نیم بوده و سرباره هم که قبلاً در نسبتهای مختلف جایگزین سیمان شده است. برای ساخت ملات ابتدا آب را داخل میکسر ریخته سپس مخلوط پودری سیمان و سرباره را به آن اضافه کرده سرعت دستگاه را بر روی دور کند قرار داده و بمدت یک دقیقه اجازه میدهیم تا دوغابی همگن تشکیل شود. پس از آن قسمت ماسه را به آن اضافه کرده و بمدت 2 دقیقه با همین سرعت گذاشته تا خوب مواد با همدیگر مخلوط شوند. پس از آن سرعت دستگاه را بر روی دور تند قرار داده تا 2 دقیقه هم با این سرعت مواد مخلوط شوند. بعد از آن ملات همگنی بدست میآید که برای قالبگیری آماده است.
3-8-2 استحکام فشاری
برای اندازهگیری استحکام فشاری نمونههای سیمانی با توجه به استاندارد ASTM C109 باید از قالبهای مکعبی با ابعاد 50×50×50 میلیمتر استفاده میشود که برای چنین قالبهایی در حدود 250 گرم ملات لازم است ]65[. برای جلوگیری از تأثیر قالب بر روی نمونهها و همچنین خروج راحتتر آنها از قالب، ابتدا قالبها را توسط روغن چرب کرده سپس قالب را پر میکنیم. پس از قالبگیری با زدن چند ضربه به قالب سعی میکنیم هوا و فضای خالی داخل قالب تخلیه شود. سپس قالب را با استفاده از کاردک فشرده و سطح آن را صاف میکنیم. پس از ساخت و قالبگیری نمونهها میگذاریم تا بمدت 24 ساعت خودشان را گرفته و پس از این مدت نمونهها از قالب خارج شده و داخل پلاستیک قرار داده شدند تا رطوبت 90 درصدی که تقریباً رطوبت خودشان میباشد را حفظ کنند. پس از 24 ساعت که نمونهها داخل پلاستیک بودند برای قرارگیری در معرض رطوبت 100% داخل تشتهای آب غوطهور میشوند تا طول زمان مورد نظر برای ترمیم طی شد. دمای آب باید در حدود 22±2 درجه ثابت باشد. نتایج حاصل از شکست نمونههای مکعبی استحکام فشاری با عمر 3، 7، 28 و 90 روزه در فصل بعد آورده شده است. از هر ترکیب 3 نمونه ساخته شد و نتایج حاصل از شکستن میانگین زده شد تا نتیجه نهایی اعتبار بیشتری داشته باشد.

3-8-3 استحکام خمشی
برای ساخت نمونههای تست استحکام خمشی مطابق استاندارد ASTM C348 از قالبهای منشوری در ابعاد 40×40×160 میلیمتر استفاده شد که مراحل ساخت و آمادهسازی نمونهها عیناً مطابق نمونههای استحکام فشاری بودند ]66[. برای شکستن نمونههای استحکام خمشی از دستگاه تست 3 نقطه استفاده شد.

3-9 بررسی استفاده از فعالساز قلیایی کلراید کلسیم
سرباره کنورتور بدلیل فعالیت هیدرولیکی کمتری که نسبت به سیمان معمولی دارد که آنهم بدلیل ضعیف بودن بخشی از تریکلسیم سیلیکات آن است. ووستیت (Fe1-xO) یکی از فازهای اصلی این نوع سرباره است که با آب عملاً واکنش نمیدهد، اما وقتی این مواد خیلی ریز میشوند اکسید کلسیم (CaO) موجود در آنها با رطوبت هوا واکنش داده و Ca(OH)2 را بوجود میآورد. از سویی دیگر واکنشی هم بین CaO و CO2 موجود در هوا که باعث تشکیل CaCO3 میشود در طول زمان بصورت مداوم رخ میدهد و این پدیدهای است که واکنشپذیری و فعالیت مواد غیرپایدار را کاهش میدهد]19[. از آنجاییکه فاز β-C2S فاز اصلی موجود در سرباره کنورتور است اگر بتوان این فاز را فعال کرد میتوان تا حدود زیادی خواص سیمان سخت شده را بهبود بخشید. بر اساس تحقیقات صورت گرفته NaCl و CaCl2 گیرش سیمان حاوی سربارههای فولاد از جمله سرباره کنورتور را تسریع بخشیده و استحکام آنرا افزایش میدهند ]25[. لذا در این پایاننامه از فعالساز کلراید کلسیم بعنوان فعالساز قلیایی برای سربارههای فولاد استفاده شد.

3-9-1 ساخت نمونه جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی
بمنظور بررسی تأثیر اثر استفاده از فعاساز قلیایی کلراید کلسیم بر خواص گیرشی و استحکام نمونههای سیمانی حاوی سربارههای فولادسازی ابتدا مخلوطهایی با توجه به جدول 3-2 ساخته شد. با توجه به تحقیقات صورت گرفته ]35[، حدود 7-2% وزنی سرباره کلراید کلسیم برای فعالسازی نمونههای متشکل از مخلوط سربارههای فولادسازی مفید میباشد، از اینرو در اینجا 5% وزنی سرباره که بصورت مازاد در ترکیب است بعنوان فعالساز استفاده شد. بمنظور بررسی و مقایسه نمونه مرجع (فاقد سرباره) و نمونه های حاوی 30% سربارههای فولاد مطابق جدول ساخته شد و آزمایشهای ریزش دوغاب، گیرش خمیر و استحکام مکانیکی ملات صورت گرفت. در ساخت کلیه نمونهها نسبت آب به مواد سیمانی ثابت و برابر با 5/0 در نظر گرفته شد.

جدول3-2. نسبت مواد مخلوطهای ساخته شده بمنظور بررسی تأثیر فعالساز کلراید سدیم بر سیمانهای حاوی سربارههای فولاد.
نام نمونه
سیمان معمولی
(% وزنی)
سرباره کنورتور
(% وزنی)
سرباره کوره قوس الکتریکی (% وزنی)
فعالساز کلراید کلسیم*
مرجع (Ref)
100



BOF30
70
30


EAF30
70

30

B-E
70
15
15

B-E-CaCl2
70
15
15
5
*بر حسب درصد وزنی سرباره و بصورت مازاد در ترکیب

3-10 بررسی استفاده از نانو سیلیس بر ملاتهای حاوی سرباره کنورتور
بر طبق تحقیقات صورت گرفته استفاده از نانو سیلیس در مخلوطهای سیمانی، میتواند به شدت خواص آنرا تحتالشعاع قرار داده بطوریکه زمان گیرش را کاهش و استحکام مکانیکی ملات و بتن را افزایش دهد ]79-70[، همچنین برخی محققین تأکید کردهاند که بهترین و مناسبترین میزان نانو سیلیس در ترکیب در حدود 5-1 % وزنی میباشد ]79-78[.
استفاده از نانو سيليس در سيمان، نه تنها به علت پركنندگي منافذ باعث بهبود ساختار مي‌شود، بلكه واكنشهاي پوزولاني را فعالتر مي‌نمايد. با افزايش نانو سيليس به سيمان، ملات سيمان متراكم‌تر شده و نفوذپذيري نسبت به سيمان معمولي بتدريج كاهش مي‌يابد. گيرش اوليه نمونه‌هاي حاوي نانوسيليس ، نسبت به نمونه‌هاي فاقد نانوسیلیس سريعتر بوده و تفاوت بين زمان گيرش اوليه و گيرش نهايي نمونه‌هاي حاوي نانو به دليل كاهش نفوذپذيري (متراكم‌ بودن ساختار) بيشتر مي‌باشد ]78[. از طرفی دیگر در سیمانهای حاوی درصد بالای سرباره نانو سیلیس علاوه بر اینکه قادر به فعالسازی فازهای سربارهای بوده با فاز پرتلندیت (Ca(OH)2) موجود در ترکیب سرباره واکنش داده و تشکیل ژل کلسیم سیلیکات هیدراته میدهد.

3-10-1 ساخت نمونه جهت بررسی تأثیر نانو سیلیس
در این قسمت با توجه به اینکه هدف استفاده از مقادیر بالای سرباره میباشد و از آنجا که ابتدا باید اثر افزایش سرباره تا درصدهای بالا بررسی شود، نمونههایی با نسبتهای مشخص شده در جدول 3-3 ساخته شد. بمنظور ساخت نمونه بدلیل اینکه نانو سیلیس به صورت سل 30% وزنی بود ابتدا نسبت مشخص شده سل را با آب مورد نیاز برای هر قسمت داخل ظرف ریخته و با همزن اولتراسونیک مخلوط شد. سپس همانند بخشهای قبلی نمونه های مورد نظر با در صدهای مشخص شده برای آزمایشهای مختلف ساخته شد.

جدول 3-3. مخلوطهای سیمان حاوی سرباره کنورتور با / بدون نانو سیلیس.
نام نمونه
سیمان معمولی
(%

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با واژه های کلیدی پرتوی ایکس، هیدرولیک Next Entries پایان نامه با واژه های کلیدی پرتوی ایکس، هیدرولیک