|
میانبر عمران تحقیق پروژه مقاله پایان نامه درباره وبلاگ به وبلاگ من خوش آمدید آخرین مطالب
آرشيو وبلاگ نويسندگان خلاصه: مقاله حاضر نتايج آزمايشات براي تعيين خواص و رفتار پيونذ الياف كربن نشان مي‌دهد. رفتار تحت بار حرارتي مورد مطالعه بوده است.
مقدمه:
بدليل افزايش تقاضا براي استفاده از مواد جديد نيز خوردنده الياف كربن توحه بيشتري را در حوزة طراحي پل به خود اختصاص مي‌دهد. مزيت آن كاهش پوشش بتن بدليل مقاومت به خوردگي در پوشش بتن و موارد مرتبط ميباشد. براي رشته‌هاي پيش تنيده در بارهاي زياد و آنها با رشته‌هاي فولادي مقايسه ميشوند. استفاده از تقويت با كربن غيرپيش تنيدة تهيه شده از مشي‌ها، هنوز رايج شده است. توسعة مش تقويت بافت شامل تعيين خواص الياف و رفتار كوتاه مدت و بلندمدت در بتن ميباشد. رفتار پيوند الياف كربن غيرتلقيصي در بتن ، رضايتبخش نمي‌باشد زيرا الياف داخلي در ناحية پيوند مي‌لغزند، آزمايشات با الياف اپوكسي ادامه يافت. رزين اپوكسي بايد پيوند الياف با الياف را بهبود بخشد و ظرفيت حمل بار توسط فعال كردن الياف
بيشتر، بهبود يابد.
لايه‌بندي اپوكسي در الياف كربن و بسته به مقدار الياف در تماس با زرين اپوكسي است. در عكس REM نحوة پوشش اپوكسي الياف كربن ديده ميشود. در اينجا آزمايشات با انواع مختلف الياف و مخلوط‌هاي شده و رفتار تحت عمل حرارتي ارائه ميشوند.
2- آزمايشات PWlLOWT .
قبل از توسعه يك مش تقويت الياف كربن، رفتار پيوند بين الياف و بتن بايد تعيين شود. بنابراين آزمايشات مختلفي انجام شدند. در اين بررسي‌ها قطرهاي الياف با استحكام‌هاي بتن مختلف تركيب شدند. نمونه‌هاي آزمايش در جايي بكار رفتند كه آزمايش قبلاَ شرح داده شده است. آزمايشات پيوند در موخ‌شوله فور تكنيك، ويرت شافت‌اوند، كولتور(HTWK) لايپزيك انجام شدند. براي نعيين استحكام بتن نمونه‌ها 3 مكعب10/10/10cm3 براي هر مخلوط بتن توليد شد و پس از 28 روز قبل از آزمايشات، آماده گرديدند. در مرحله اول الياف با ضخامت مختلف در تركيب با استحكام‌هاي بتن بررسي شدند. جدول زير آزمايشات انجام شده را نشان مي‌دهد.
تمام نمونه‌ها داراي طول پيوند40 تا 50mm بودند.
براي حصول رابطه بين استحكام بتن و رفتار پيوند، آزمايشات شمارة 5 و 10 مقايسه ميشوند. شكل‌هاي 2 و 3 نشان مي‌دهند كه استحكام پيوند در بتن با چهار برابر استحكام فشاري بالاتر، دو برابر ميشود. منحنيهاي پيوند در نمودار‌هاي زير ديده ميشوند. X آزمايشات شماره 6 تا 15 منجر به شكست پيوند نشدند بلكه منجر به شكست كششي الياف شدند.
نيروهاي مربوط به استحكام كشش نظري الياف بودند. از مقايسة 1 و3 مشاهده ميشود كه تاثير يك زرين اپوكسي برروي رفتار پيوند مي‌تواند بطور تجربي نشان داده شود. نيروي PWLLOWT در آزمايش 3 با استحكام بتن يكسان، دو برابر ميشود. تاثير انواع مختلف هندسة بكار رفته براي مش نمي‌توانست اندازه‌گيري شود. از اين آزمايشات مشاهده ميشود كه يك استحكام پيوند كوچك كمتر از 50mm براي نيروي كششي الياف در بتن با استحكام بالا چقدر است.
3- بررسي تاثيرات حرارتي روي رفتار پيوند الياف لايه‌اي بطور مكانيكي: 3.1- علائم مقدماتي
توجه به بارهاي حرارتي انجام گرفت زيرا ضريب انبساط حرارتي سيمهايCFK با بتن تفاوت دارد. در جهت شعاعي، ضريب حرارتي بيشتر است ولي در جهت طولي سيم كمتر است. يعني در دماي بالاتر سيم CFK باعث تنشهاي كششي شعاعي در بتن و تنشهاي برشي در منطقه پيوند ميشود. اگر دما پايين آيد، سيم بيشتر منقبض ميشود و از بتن جدا ميشود. دماي گرفتن بتن مي‌تواند بيش از 60° باشد كه بستگي به شرايط مرزي دارد.Setino اگر اعضاي بسياري موجود باشد و سيمهاي CFK با دماي گرفتن بالا تماس داشته باشد پيوند از بين مي‌رود قبل از اينكه بارگذاري عضو صورت گيرد چون ابعاد نمونه‌هاي آزمايش خيلي كوچك هستند گرما خيلي سريع مي‌تواند خارج شود بنابران اين موضوع در آزمايشات واقعي رخ نداد.
3.2– آزمايشات مقدماتي:
3.2.1.- بررسي مقدماتي آزمايش
تضمين رسيدن دماي محيط به منطقه تماس سيمهاي CFK مهم است يعني
شيب حرارت در داخل مونه بايد صفر باشد لذا نمونه تهيه شده با همان ابعاد نمونة Pnllout بررسي گرديد. پروپهاي دما در محور وجود داشت و در نقطه‌اي بروي سطح سيلندر( استوانه) و 2 پروپ در حالت دهنده براي اندازه‌گيري دماي محيط وجود داشت. هدف تعيين حداقل اقامت نمونه در دماي محيط ثابت بود كه در آن توزيع ثابت دما در نمونه رخ مي‌دهد شكل 4 منحنيهاي دماي نقاط اندازه‌گيري را در محدودة 0-36 ساعت و 0-4 ساعت نشان مي‌دهد.در زوم(zoom) ميتوان مشاهداه كرد كه تقريباَ هيچ تفاوتي بين نقطه مركزي و كواتر يك چهارم وجود نداردو دماي داخلي براي دماي سطح در مدت 2ساعت ميباشد. پس از 3/5 ساعت يك تفاوت ثابت k3/5 وجود دارد اين تفاوت از اين جقيقت ناشي مي‌ِود كه پرو پ زير نمونه قرار گرفت و به عنصر گرم كردن نزديك بود و يك شيب حرارتي در هواي حالت‌دهنده( تهويه) وجود داشت. در اين نتايج يك اقامت 4:25 ساعت در سطح دماي ثابت براي نمونه‌هاي آزمايش pull out انتخاب شد.
3.2.2- بررسي نظري:
مسئله انتقال حرارت مي‌تواند بطور رياضي توسط يك معادله ديفرانسيل
جزئي داده شود. چون دماي يك و مطلق فقطط براي زمان بدست مي‌آيد يك حد معيني بايد تعيين شود. انتقال حرارت در اجسام صلب مي‌تواند در مختصات كلي توسط عبارت‌هاي زير شرح داده شود:
معادله به شكل مختصات استوانه‌اي نوشته شده است ( شكل 5)
در معدلات اوليه و شرايط مرزي rباr جايگزين ميشود. راه حل توسط بسط سريها ممكن است ضرايب و متغيرها بويژه معادلات حاوي توابع Bessel بستگي دارد. براي كار برد عملي نموگرام‌هايي وجود دارد كه دما برروي سطح ر انشان مي‌دهد، در محورذ مركزي استوانه و دماي ميانگين براي حصول يك دماي ثابت در نمونه بكار مي‌رود:
تعيين مقدار واقعي ضريب انتقال حرات مشكل است كه هيچ ثابت فيزيكي ندارد ولي به هشرايط مرزي مختلف بستگي دارد مقدار براي با تأثير معكوس انتخاب ميشود كه دورة گرم كردن را شرح مي‌دهد. براي دوره سرد كردن مقدار نتايج كمتر است زيرا به هدايت حرارتي يك بعدي را در نظر بگيريد كه منجر به نتايج زير ميشود:
براي تفاوت دما تا محور مياني
براي تفاوت دماي ميانگين كالريمتريك
براي حالت دو بعدي هدايت حرارت (V/Q) ، اقامت كاهش مي‌يابد براي تفوت دماي ميانگين كالريمتريك:
نتايج تابع دو بعدي با يافته‌هاي تجربي منطبق نمي‌باشد. يك تفاوت اقامت 10 دقيقه وجود دارد كه توسط تعيين معين ميشود.براي برآورد تأثير اقامت براي محاسبه شد.
در اين حالي نتايج براي تفاو دماي متوسط كالريمتريك حاصل گرديد كه با نتايج آزمايش منطبق است. بدليل اينكه يك فرض محافظه‌كارانه است يك اقامت براي كاربرد عملي در آزمايشات pull out بكار رفت.
3.3- آزمايشات تحت عمل حرارتي:
3.2.1- نتايج
د سري آزمايش براي بررسي رفتار پيوند تحت شرايط حرارتي متفاوت بررسي گرديد براي ابعاد و شكل نمونه‌هاي را ملاحظه كنيد.
شش نمونه با سيكلهاي حرارت 61 قبل از آزمايش تماس گرفتند تا مدت 73 روز بدون هر نوع بارگذاري مكانيكي (شكل8 ). سپس يكسري آزمايش در °c با استفاده از عايقكاري انجام شده ساير سريهاي در دماي اتاق بررسي گرديد.
شكل6 تأثير دما بر روي رفتار پيوند را نشان مي‌دهد نيروي پيوند نمونة توزيع شده 85% كاهش مي‌يابد. اگر تحت دماي اتاق آزمايش گردد در مقايسه با اين كاهش مقادير پيوند فقط 50 % است. اگر با دماي نمونه °c آزمايش شود دما توسط كريستالهاي كوچك يخ كه سيم را با بتن پيوند مي‌دهد مي‌توانيم اين موضوع را بررسي كنيم.
3.2.2- پارامترهاي ماده:
مواد مركب مثل CFRD آن ايزوتروپيك هستند ولي الياف ارتوتروپيك ميباشند. ماتريسها معمولاَ همگن و ايزوتروپيك هستند بنابراين خواص مكانيكي استحكام، مدول اليستيسه، انبساط حرارتي، ضريب انبساط رطوبت و ساير مواد توسط اندركنش ماتريسها و الياف تعيين ميشوند. پارامترهاي بالا از برداشت ميشوند، نسبت حجم الياف بر اساس D/N 53568 تعيين ميگردد و از مقادير سيمهاي CFK بالاتر است و به فرآيند توليد بستگي دارد. در آينده بهبود اين نسبت براي مقدار طرح ريزي ميشود. با استفاده از اين پارامترها، ضريب انبساط حرارتي مي‌تواند توسط كاربرد اصطلاحات زير محاسبه شود.
با تغيير دادن نسبت الياف – حجم پارامترهاي زير براي CFK بدست مي‌آيند.
باري حالت دو بعدي هدايت حرارت (V/Q) / اقامت كاهش مي‌يابد.
با تغير دادن نسبت الياف – حجم پارامترهاي زير براي CFK بدست مي‌آيند.
3.4- ساختار مكانيكي تحت عمل حرارتي:
براي حصول نتايج واقعي، ماتريس اپوكسي تحت بار حرارت بررسي شدند با استفاده از TMA ضريب انبساط حرارتي رزين اپوكسي در محدودة ° ° تعيين گرديد. ساختار انبساط حرارتي خالصي تقريباَ خطي است لذا مقدار ثابت براي كاربردهاي مهندسي عمران كافي ميباشد. مقدار ميانگين ميباشد . با دانستيه مقدار نسبت حجم و نسبت وزن رزين به سيم CFK ، ضريب انبساط حرارتي ميتوانند توسط معادلات 3,2 محاسب شوند. اين ضريب محاسبه شده يك تقريب براي مقدار حقيقي است زيرا بستگي يه ميزان پيوند عرضي رزين اپوكسي، نسبت تركنندگي ابياف توزيع همگن رزين در سيمهاي CFK دارد و فقط به رطوبت مربوط نمي‌شود. با اين ضريب ، توزيع تنش در جهت شعاع و مماس مي‌تواند با فرض حلقة انبساط يافتة بارگيري شده توسط تنشهاي شعاعي ثابت در حلقة داخلي با استفاده از معادله(4) ، محاسبه شود.
توزيع تنش در بتن تحت فرض يك تفاوت دماي 20k و پارامترهاي ماده مطابق با جدول 1 ميباشد دردماي مماسي تنشهاي كششي مي‌تواند به 3/22 براي و براي
برسد تنشهاي كششي شعاعي در بتن به در ناحيه تماس بتن و سيم CFK مي‌رسد و بطور نمايي كم ميشود حداكثر تنش ماكزيمم در بتن كمتر از استحكام كششي آن است و مساحت ناحيه تنشهاي كششي خيلي كوچك است كه ناشي از نتايج نمايي است. بعضي تأثيرات بيشتر باعث كاهش پيوند ميشود و يك سيم دايره‌اي ايده‌آل صحيح نيست ، بع شكل واقعي بصورت مستطيلي تر است و تنشهاي كششي را توليد مي:ند در حاليكه از تنشهاي شعاعي خيلي يبشتر ميباشند بعلاوه اين مدل در نظر نمي‌گيرد كه سيم از بتن در دماي پائين جدا شود و بدليل كمتر در مقايسه با بتن جابجايي‌هاي نسبي بين سيم و بتن وجود دارد و بتن استحكامش را تحت اين شرايط عوض نمي‌كند و نيروهاي پيوند متفاوت توسط خراب كردن ناحية
پيوند ايجاد ميشوند.
4- نتيجه:
استحكام پيوند با اين موارد افزايش مي‌يابد.
1- ضخامت الياف اگر الياف در ماتريس‌هاي رزين اپوكسي فرو بروند.
2- استحكام بتن
3- آزمايشات بعدي براي مش‌هاي الياف كمربن برابب تعيين خواص پيوند آنها و ظرفبت حمل بار ميباشد اگر بصورت تقويت در بتن بكار برود.
4- نسبت به توانائي دوام بررسيهاي بعدي تحت جنبة خارجي جذب آب توانائي دوام نسبت حجم – الياف در حال پيشروي هستند.
مقدمه يكي از بزرگترين آرزوهاي بشر از دوران اوليه پيدايش درعالم ، مسئله ساخت سرپناهي مناسب بوده ودردوران فراصنعتي فعلي هرچند كه اكثر آرزوها تحقق يافته ولي اين مسئله همچنان از دغدغه هاي بزرگ همگان درسراسر دنيا محسوب ميشود . درگذشته هاي دور كه خاك وسنگ وآجر تنها مصالح ساختماني بشمار مي رفتند ، استفاده از آنها محدوديت خاصي نداشت ولي درحال حاضر كه حفظ محيط زيست بخاطر بقاي بشر اجتناب ناپذير است ، استفاده از اين مصالح واقعاً ديگر ممكن نيست . هرچند كه فولاد وسيمان وديگر مصنوعات مدرن جايگزين هايي مناسب ، بجاي مصالح سنتي محسوب مي شوند ولي متاسفانه درايران هنوز بطور حيرت انگيزي از مصالح سنتي دركنار مصالح نوين ساختماني استفاده وتاسف بزرگتر اينكه از مصالح نوين نيز به روش هاي غلط بهره مي گيريم . كشور باستاني ايران بعنوان ميراث دار بزرگترين تمدن باستاني ومشعل دار علم وفرهنگ درقرون گذشته بجايي رسيده كه بابروز بلاياي طبيعي ، متاسفانه به يكباره تمام ساختمانهاي يك شهرش برسر مردمانش خراب وباعث تلفات عظيم جاني ومالي ميگردد.
قبل از ورود فولاد وسيمان به صنعت ساختمان ، پيشگام اين صنعت در جهان بوده ايم كه آثار تاريخي بي نظير موجود ، اثباتي مهم براين ادعاست ولي بانگاهي كوتاه به آمارها ، درمي يابيم كه هرچه سريعتر بايستي بفكر تغييرات اساسي درصنعت ساختمان باشيم :
ü 80% ساختمان هاي تهران (پايتخت كشور ) فاقد استانداردهاي اساسي به ويژه مقاوم سازي هستند!
ü 90% مردم فقط به نماي ظاهري وشكل بنا ، اهميت مي دهند !
حدود 60% از واحدهاي مسكوني كل كشور داراي عمر بيش از 20 سال و 85 % فاقد سازه هاي بادوام !
احتمال وقوع زلزله 7 ريشتري تا 10 سال آينده درتهران حدود 70% است !
از مجموع آمار تلفات انساني درقرن گذشته (سهم ايران = 8% كل تلفات جهاني ) درايران بالغ بر 80% اختصاص به تلفات زلزله دارد !
باتوجه به اينكه وضعيت ساخت وساز ، يكي از مهمترين ابزار سنجش توسعه يافتگي دركشورها محسوب ميشود ودر كشورهاي پيشرفته عمر مفيد ساختمان ها 100+ است ولي درايران عمر مفيد ساختمان ها 30- سال است!
ايران درمصرف آهن جزو كشورهاي پر مصرف كننده جهان به شمار مي رود ، اين درحالي است كه آهن با بهاي گزاف عرضه ميشود !
ايران از لحاظ مصرف سرانه سيمان دررديف بيستم جهان قرار دارد وميزان استفاده از اين مصالح ارزان ومقاوم درساختمان ها ناچيز است درحالي كه سيمان به اندازه كافي دركشور وجود دارد !
علل اين نقصان بزرگ را بايستي دركيفيت پايين مصالح ساختماني ، روش هاي سنتي وغيرعلمي طراحي واجرايي ، به كارگيري نيروي غير ماهر وبالاخره ضعف كنترل ونظارت مقامات مسئول جستجو كنيم .
دراين مقاله صرفاً به مسئله كيفيت مصالح ساختماني پرداخته وسعي شده با استدالات فني ، مصالح نوين مناسب ساخت وساز باتوجه وتكيه به منابع داخلي ومحدوديت هاي خاص مثل : قرارداشتن ايران دركمربند جهاني زلزله دركنار رعايت وحفظ فاكتور هاي زيست محيطي بررسي شوند كه البته منظور از عبارت " ساخت وساز " دراين مقاله معناي عام آن نيست وصرفاً توجه به ساختمان هاي مسكوني ، اداري ، تجاري ورفاهي ميباشد وپروژه هاي بزرگ عمراني وابنيه زيربنايي مدنظر نبوده است .
" سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي " درانتخاب مصالح ساختماني
اين فاكتورهاي 3 گانه درصنعت ساخت وساز همواره ازگذشته تابحال بادرجه اهميت بالا مدنظر سازندگان واستفاده كنندگان مصالح ساختماني بوده اند .
فوريت وسهولت بيشتر درعمليات اجرايي وكاهش زمان ساخت ازعوامل مهم به شمار مي روند بطوري كه اخيراً دركشورهايي مانند : استراليا وكانادا با استفاده از بلوك هاي سبك وباحداقل مصرف فولاد درعرض فقط چند روز ساختمان هاي 2 الي 4 طبقه ساخته مي شوند.
كلمه ايمني همواره بامفهوم استحكام همراه است كه خيلي دور از واقعيت نيست وبه جرأت مي توان گفت مقاوم سازي ازمهمترين فاكتورهاي صنعت ساختمان بشمار مي آيد ، ولي متاسفانه درگذشته توجه زياد به مقاوم سازي ، باعث سنگين سازي شده كه خود از علل كاهش ايمني درزمان بروز حوادث ميشود. خوشبختانه با پيشرفت تكنولوژي و همراه با كاهش وزن مصالح ساختماني ايمن سازي نيز مورد توجه جدي واقع شده ، بطوري كه دركشور زلزله خيز ژاپن با استفاده از فنآوري جديد سبك سازي و مقاوم سازي هنگام زمين لرزه هاي مهيب ،با كمترين خسارات ممكن جاني ومالي روبرو ميشوند. امروزه در دنيا ، مسئولان ذيربط اين صنعت با وضع آئين نامه هاي استاندارد و قوانين لازم ، انجام
آموزش هاي خاص معماران ومهندسان ساختمان وآموزش هاي همگاني ، توجه خاص به اين صنعت مادر ومهم داشته اند كه لازم است درايران نيز اين برنامه ها عملي ورعايت آئين نامه وقوانين اجباري شود و بخصوص جهت عدم رعايت آنها قوانين انضباطي و تنبيهي سختي وضع شود تاپيش ازاين شاهد تلفات جاني ومالي نباشيم .
نظر شمارا به سطور اول قديمي ترين آئين نامه ساختماني درجهان يعني آئين نامه ساختماني حمورابي (پادشاه بابل حدود 1750 سال قبل ازميلاد ) جلب مي كنم :
"هرگاه معماري خانه اي براي شخصي بسازد وساختمان آنرا محكم بنا ننمايد بطوري كه خانه خراب گردد ومنجر به مرگ صاحبخانه گردد ، آن معمار را مي بايستي اعدام نمود . هرگاه اين امر منجر به مرگ فرزند صاحبخانه گردد فرزندان آن معمار را بايستي اعدام نمود !.... "
واما صرفه اقتصادي ، نيز فاكتور مهمي است كه نقش بسزايي درارتباط تنگاتنگ باديگر فاكتورهاي سهولت وايمني دراين صنعت داشته بطوريكه همراه باتكنولوژي مدرن و با استفاده ازمصالح و روش هاي مناسب ميتوان قيمت تمام شده رابه حداقل رساند بشرطي كه ايمني تحت تاثير قرار نگيرد و ساختمان اين كالاي گران رابه كالاي ارزان وفراوان تبديل تا همگان با رضايت ودررفاه كامل ازآن استفاده نمايند.
گفتني است كه صنعت ساختمان درزمان رونقش به لحاظ ارتباط با ديگر صنايع باعث فعاليت واشتغال حدود 40 صنعت مختلف را فراهم مي آورد مثل صنايع : فولاد ، سيمان ، شيشه ، انرژي ، حمل ونقل وغيره . دراين رابطه وبراي هريك از اين صنايع نكات مرتبط وفراوان وقابل بحثي وجود دارد كه امكان پرداختن به همه آنها دراين مقاله ميسر نيست وصرفاً دراينجا به شناخت وكاربرد مصالح ساختماني نوين ومقايسه آنها بامصالح سنتي درچهارچوب فاكتورهاي : سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي مي پردازيم .
مصالح ساختماني سنتي ونوين
همانطور كه ذكرشد انسان ازديرباز از سنگ ، خاك ( آجر ، سفال ) وچوب بعنوان مصالح ساختماني سنتي و ارزان بطور وسيعي استفاده كرده ودرحال حاضر نيز اين صنعت دردنيا از اين مصالح بصورت اصولي وبا انجام فرآوري هاي لازم همراه بارعايت اصول حفظ محيط زيست استفاده مي نمايد . متاسفانه معادن خاك رس وجنگل ها (منابع توليد چوب ) درجهان محدود مي باشند و استفاده بي رويه از آنها باعث تخريب محيط زيست كه عواقب خطرناكي در پي دارد ، خواهد شد.
خوشبختانه از زمان ورود فولاد وسيمان به صنعت ساختمان از قرن گذشته تا بحال ، بشر شاهد تحولات عظيمي درزمينه ساخت وسازهاي زيربنايي واسكاني بوده است . متاسفانه درايران اين اتفاق چشمگير
نبوده وتابحال نتوانسته ايم از اين دوعنصر دركنار مصالح سنتي بطور مناسبي جهت ساختمان سازي استفاده كنيم و در نيم قرن اخير شاهد تلفات جاني ومالي فراواني بوده ايم .
خوشبختانه درچندسال اخير وبخصوص پس از فاجعه غم انگيز زلزله بم ، باتوجه به قرارداشتن ايران روي كمربند زلزله جهاني ، مسئولان ذيربط را بفكر تغيير اين وضعيت واداشته كه ويرايش و تدوين جديد آئين نامه 2800 زلزله از جمله آنهاست ولي بطورجدي نياز به قوانين مناسب تري داريم .
مهمترين مسئله اي كه بايستي به آن توجه شود اجباري شدن استفاده از مصالح سبك بجاي مصالح غير ايمن سنتي ميباشد كه اميد است طراحان ومهندسان متعهد كشورمان همانطور كه درديگر صنايع ثابت كرده اند ميتوانند سرآمد باشند استفاده عملي ازاين مصالح را رايج وهمگاني نمايند. ساخت وساز مسكن به روش سنتي دردهه هاي اخير واقعاً جوابگوي رشد فزآينده جمعيت دركشور نبوده است .
يكي از بزرگترين معضل هاي صنعت ساختمان سازي در ايران استفاده نابجا از خاك ( يا به عبارت درست تر طلاي قرمز ) و تبديل آن بصورت سنتي و ماشيني به‌آجر و سفال مي باشد كه گناهي نابخشودني است وجداً دولت بايستي بسرعت تمام كارگاهها وكارخانه هاي توليد آجر وسفال راتعطيل نموده وكمك نمايد اين واحدها خط توليد خود را به توليد مصالح سبك سيماني وغيره تغيير دهند تا خاك اين عنصر گرانبها ومقدس را به لحاظ حفاظت محيط زيست ومنبع تغذيه آيندگان حفظ نموده وبيش از اين شاهد تخريب زمينهاي كشاورزي بخاطر برداشت خاك آنها جهت تهيه آجر وسفال كه چه هنگام توليد وچه هنگام كاربرد واستفاده در امر ساخت وساز ، باعث اتلاف بي رويه انرژي ميشود ، نباشيم . امروزه واقعاً بايستي درك كنيم كه ديگر دوران انرژي ارزان به پايان رسيده است . شعار " خاك را به هنر كيميا كنيم " صرفاً به معني تبديل خاك به آجر وسفال وكاشي وسراميك نيست ، بايد از هرگرم اين خاك گرانبها با كمك فكر وهنر ايراني فرآورده هاي ضروري توليد كنيم ونه فقط آجر وسفال وكاشي وسراميك !
فاكتورهاي مهم وقابل توجه درتغيير مصالح سنتي به مصالح مدرن سبك
همانطور كه ذكر شد مسئولان ودست اندركاران اين صنعت بايستي بسرعت آئين نامه هاي اصولي وعملي درخصوص استفاده از مصالح سبك وايمن باتوجه به وضعيت اقليمي كشورمان وضع نموده وهمچنين دانشكده هاي عمران ، واحدي درسي جهت آموزش دانشجويان دراين خصوص داير نمايند كه عمده مباحث وفاكتورهايي كه دراين راستا مي توانند مورد توجه قرار گيرند بشرح زير ميباشند :
شناخت مصالح نوين وسبك جهت اجراي انواع سازه ها وساختمان ها مطابق با وضعيت اقليمي كشور .
بررسي عملكرد ساختمان هاي سبك دربرابر زلزله وديگر حوادث طبيعي .
تاثير استفاده از مصالح سبك درمديريت بعد از بحران هاي ناخواسته .
1. بررسي امكان استفاده از مصالح سبك درتلفيق با مصالح بومي وسنتي .
2. بررسي تلفيق معماري ايراني اسلامي ومدرن بااستفاده از ساختار سبك .
3. يافتن روش هاي مدرن ومناسب جهت توليد انبوه ساختمان هاي سبك .
4. برسي تاثير سبك سازي در بهينه سازي سوخت وبطور كلي دراقتصاد ساختمان .
5. طرز آگاهي دادن به مردم درخصوص مزاياي استفاده از مصالح سبك .
6. توجيه اقتصادي مزاياي مصالح سبك درچهار چوب سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي .
مصالح وسيستم هاي سبك ساختمان كدامند ؟
هرچند كه استفاده از مصالح سبك ساختماني درقرن اخير درجهان متداول شده ولي پيشينه آن به قرن دوم ميلادي كه رومي ها درساخت گنبد معبد پانتئون از دانه هاي سبك سنگ پا ( پوميس ) استفاده كردند برمي گردد .
بدنبال كشف سيمان واستفاده وسيع از آن درصنعت ساختمان ، استفاده از بتن سبك عملاً از 1923 توسط سوئد، آمريكا ، هلند وآلمان متداول شد .
وزن يك متر مكعب بتن درحالت معمولي بين 2200 الي 2400 كيلوگرم مي باشد درحالي كه بتن سبك مي تواند وزن فضاي بين 300 الي 1600 كيلوگرم درمتر مكعب داشته باشد . همراه با كم شدن وزن دربتن سبك خواص برتر ديگري نيز همراه مي شود كه به لحاظ سهولت اجرا ، ايمني وصرفه اقتصادي بسيار مهم مي باشند . از بتن سبك بيشتر بصورت بلوك وپانل پيش ساخته ويا بتن درجا جهت كف وشيب بندي استفاده مي شود .
درسال هاي اخير سيستم هاي ديگري مثل ساخت وساز خشك و پانل هاي سه بعدي دراين زمينه ابداع ومورد استفاده قرار گرفته اند كه به لحاظ كاهش مصرف سيمان وفولاد به همراه ديگر مزاياي مطلوب مورد توجه مهندسان وعموم قرار كرفته اند. دراينجا بصورت كاملاً خلاصه نگاهي به روش هاي موجود درخصوص انواع سازه هاي سبك انداخته ودرپايان مزاياي استفاده از آنها رادر صنعت ساختمان بررسي مي كنيم :
1- بتن هاي سبك هوادار
باافزايش درصد هواي موجود دربتن از طريق اضافه نمودن مواد شيميايي هوازا به مخلوط بتن مي توان وزن بتن راكاهش داد . بتن هاي موسوم به فوم بتن ( بتن كفي ) وگازي دراين گروه قرار دارند :
الف - بتن سبك كفي ( فوم بتن سبك )
بتن كفي سالهاست كه درسراسر جهان با موفقيت درساختمان سازي بصورت بلوك ، قطعات پيش ساخته وبتن درجا در انواع پروژه هاي عمراني مورد استفاده بوده است.خوشبختانه در ايران درحال حاضر كليه امكانات توليد فوم بتن سبك به لحاظ ادوات و مايع فوم ( ماده كف زا جهت توليد حباب هاي هوا ) با قيمت مناسب وجود دارد. دراين روش بااستفاده از كف حاصل از مايع فوم كه درفوم ژنراتور توليد شده وملات سيمان وماسه بادي دريك ميكسر مخصوص پس از اختلاط ، درحداقل زمان ، بتن سبك توليد مي شود . اين سيستم يكي از بهترين روش هاي توليد بتن سبك مي باشد كه بايستي توجه بيشتري از طرف دولت ودست اندركارن ساختمان در بخش خصوصي بدان معطوف گردد چون سرعت عمل ، كيفيت مناسب وصرفه اقتصادي بالا از خصوصيات ويژه اين روش توليد مي باشد .
ب- بتن سبك گازي
اين بتن با استفاده از ايجاد گاز دربتن باروش هاي شيميايي دراتوكلاو متورم وسبك مي گردد كه قطعات بزرگ پس از سرد شدن به اندازه هاي دلخواه قابل برش مي باشند . از مواد شيميايي مورد استفاده دراين سيستم مي توا ن از پودر آلومينيوم ، كاربيد كلسيم ويا كلروكلسيم درمجاورت سيمان ، گچ ، آهك ، سيليس ، ميكروسيليس و غيره نام برد .اخيراً درايران كارشناسان ساختمان با كمك تكنولوژي روسيه بتن گازي بدون استفاده از اتوكلاو توليد نموده اند كه به لحاظ قيمت تمام شده وكارآرايي بالا جهت توليد پانل وبلوك هاي سبك از روش هاي مناسب محسوب مي شود.
2 - بتن سبك بااستفاده از دانه هاي سبك معدني يا صنعتي
اين نوع بتن بااستفاده از پوكه هاي معدني ( مثل سنگ هاي آتش فشاني ، سنگ پا ، پوميس ،ورميكوليت وغيره ) وصنعتي ( مثل سيليس منبسط شده ، خاك رس منبسط شده مثل ليكا ، دانه هاي پلي استايرن وغيره ) درملات هاي سيماني حاوي سيليس ، ميكروسيليس و مواد شيميايي مخصوص در قالب هاي معمولي ويا باكمك ماشين هاي مخصوص توليد بلوك وپانل ( مثل دستگاه تخم كن) ساخته مي شود . اين روش به لحاظ سهولت زياد دراجرا ( بدون نياز به ادوات زياد وگران قيمت ) از روش هاي مناسب محسوب بطوري كه به راحتي مي توان آنرا جايگزين توليد آجر ، سفال وموزائيك هاي سنگين جهت كف سازي نمود . قابل ذكر است چون در ساخت دانه هاي سبك ليكا از خاك رس مرغوب استفاده ميشود لذا بهره گيري از اين دانه ها جهت توليد قطعات سبك به هيچ وجه توصيه نمي شود زيرا باعث تخريب محيط زيست ميگردد ، ضمنا قطعات توليدي به لحاظ وزن و جذب آب بالا از كيفيت مطلوبي برخوردار نيستند.
3- سيستم هاي جديد پيش ساخته سبك
به غير از بلوك وپانل هاي سبك بتني قابل توليد به روش هاي بالا ، سيستم هاي جديد ساخت وساز خشك وپانل هاي سه بعدي كه به تازگي درصنعت ساختمان متداول شده اند به لحاظ سرعت بالا درانبوه سازي وكاهش ضايعات ساختماني ، مورد توجه جدي واقع شده اند . دراكثر اين روش ها از ورق هاي كاملاً عايق پلي استايرن كند سوز وشبكه هاي فلزي به همراه اجراي بتن پاشي جهت توليد پانل هاي ديواري وسقفي باربر وغير باربر باطول وعرض زياد استفاده مي شود . دربرخي از اين سيستم ها بجاي ملات پاشي از تخته هاي پيش ساخته غير آزبستي بهره مي گيرند . از مزاياي ويژه اين سيستم ها وروش ها امكان اجراي ساختمان هاي تا 4 طبقه بدون استفاده از اسكلت فلزي مي باشد . مركز تحقيقات ساختمان و مسكن ، اخيراً باتدوين آئين نامه اي ويژه ، اجراي ساختمان سازي با استفاده از اين سيستم ( صفحات ساندويچي سه بعدي ) تا دو طبقه بدون اسكلت فلزي را باشرايطي خاص مجاز اعلام نموده است . قيمت تمام شده اين سيستم سبك سازي درحال حاضر نسبت به ديگر روش هاي توليد بلوك وپانل هنوز بالاست ولي نسبت به استفاده از آجر وسفال از مزاياي بيشماري برخوردار وجايگزين خوبي مي تواند باشد .
مزاياي ويژه استفاده از قطعات ، اندودها وسيستم هاي سبك درصنعت ساختمان با توجه به فاكتورهاي سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي
دراين بخش برخي از مزاياي ويژه انوع قطعات بتن سبك مثل بلوك وپانل ، اندودهاي سبك ساختماني وانواع سيستم هاي ساخت وساز به لحاظ نحوه توليد ، حمل ونقل ، نصب ، ساخت ، نگهداري ، استهلاك ، ايمني ، مقاومت ودوام ، انعطاف پذيري دربرابر عوامل جوي ، نقش ويژه درزمان تخريب قهري ، مصرف انرژي ، محيط زيست ودرنهايت صرفه اقتصادي بصورت اختصار ( تيتر وار )بيان مي گردند . درقسمت دوم مقاله كليه اين موارد با استناد به استاندارد ها ، آئين نامه ها ، آمار وارقام فني وجداول مهندسي بصورت مبسوط مقايسه ، بررسي واثبات خواهند شد :
وزن مخصوص كم بامقاومت فشاري مطلوب
سهولت مناسب وهزينه پايين هنگام حمل ونقل ونصب
بهينه سازي مصرف سوخت هنگام توليد ، نصب وبهره برداري
كاهش حجم خاكبرداري وبتن مصرفي درفونداسيون
كاهش جدي وزن اسكلت ، سازه وبار مرده
امكان توليد قطعات پيش ساخته دركارگاه وكارخانه ومحل پروژه
امكان استفاده از بتن سبك درساختان سازي برروي زمين هاي بامقاومت كم
خاصيت جذب ودفع آب مطلوب
2. انقباض مطلوب ناشي از خشك شدن
مقاومت عالي دربرابر يخ زدگي وفرسايش زودرس
خاصيت بالاي عايق صوت به لحاظ عامل رفاهي در مقابل صداهاي ناهنجار
خاصيت فوق العاده عايق بودن درمقابل گرما وسرما
كاهش حجم وسايل برودتي وحرارتي
مقاومت عالي در برابر آتش
كاهش ضخامت اندودكاري به حداقل ممكن
قابليت برش وميخ پذيري آسان
سهولت عمليات سيم كشي ولوله گذاري
كاهش افت انرژي درلوله هاي تاسيسات
افزايش موثر فضاي مفيد داخل بنا
رنگ پذيري واندود پذير بودن سطوح بتن سبك باانواع پلاسترهاي معمول
همخواني وسازگاري بامحيط زيست وعدم ايجاد آلودگي
ايجاد حداقل ضايعات ونخاله ساختماني و امكان استفاده مجدد از ضايعات
امكان استفاده از نيروي كارگر ساده وغير ماهر
عدم نياز به سرمايه گذاري سنگين درتوليد قطعات وسيستم هاي سبك
تكميل سريعتر پروژه هاي انبوه سازي وكاهش هزينه هاي دستمزد
خستگي كمتر نيروي كار وكاهش سوانح كارگري وكارگاهي
كاهش هزينه هاي تعميرات وتغييرات لازم هنگام ساخت وبهره برداري
كاهش قيمت تمام شده ساختمان تامرحله سفت كاري
و اما در پايان باز هم‌آرزو مي كنيم واميدواريم كه درآينده اي هر چه نزديكتر بتوانيم با همت عالي ، تحولي بزرگ درصنعت بسيار مهم ساختمان سازي بوجود آورده وضمن صرفه جويي درسرمايه وزمان ، ميهن خويش را آباد كنيم .
بتن خود تراكم چكيده
تراكم كامل بتن و جايگري مناسب آن در قالب از مهمترين نكات در اجراي صحيح سازه هاي بتني مي باشد متراكم نمودن بتن با استفاده از روشهاي معمول يعني استفاده از ويبراتورها مشكلات متعددي از جمله جداشدگي دانه ها ، شن نما شدن بعضي نقاط را به همراه دارد .
بتن خود تراكم راه حل بسيار مناسبي براي مقابله با اين مشكلاتاست كه اولين بار در دهه گذشته توسط دانشمندان ژاپني ابداع گرديد .
سطح تمام شده بهتر اطمينان از تراكم بتن بدون استفاده از ويبراتور افزايش سرعت اجرا و كاهش نيروي انساني مورد نياز براي اجرا از جمله مزاياي بين خود تراكم مي باشد .
1- مقدمه
يكي از نكات مهم در اجراي صحيح سازه هاي بتني تراكم كامل بتن و جاگيري مناسبآن در قالب مي باشد اين مساله مورد آلمان هايي همچون ديوار برشب و ستون كه در آنها فشردگي ارماتور زياد و ابعاد مقطع بتن ريزي كوچك مي باشد از اهميت بيشتري برخوردار است .
استفاده از ويبراتور جهت متراكم كردن بتن مشكلات زيادي به همراه دارد كه از جمله آنها مي توان به موارد زير اشاره نمود :
- جداشدگي دانه بندي بتن به علت ويبره زياد در بعضي مناطق
- تراكم ناهمگن در نقاط مختلف سازه ودر نتيجه مقاومت فشاري متفاوت در مقاطع مختلف سازه
- گير كردن شيلنگ ويبره بين آرماتورها در حيناجرا
- كرمو شدن بعضي مناطق به علت غير قابل دسترس بودن
- كرمو شدن نقاطي از سطح بتن به علت ويبره بيش از حد و فرار شيره بتن
به موارد فوق بايد الگوي صوتي و خطرات جاني عمليات ويبره در مورد ديوارها و سونهاي بتني را نيز افزود .
بتن خود تراكم راه حلس است كه امروزه جهت رفع اين مشكلات و همچنين رسيدنبه بتني با كيفيت بالاتر مطرح مي باشد .
نظريهبتن خود خود تراكم كه انقلابي در زمينه تكنولوژي بن ناميده شده است اولين بار توسط پروفسور حجيم اموار از دانشگاه كوجي ژاپن در سال 1986 مطرح گرديد .
در سال 1988 اين نظر تكميل و براي اولين بار بتن خود تراكم گرديد .
در سال 1989 اولين مقاله درباره بتن خودتراكم در دومين كنفرانس مهندسي سازه و ساختمان آسياي شرقي ارائه شد .
امروزه بتن خودتراكم در پروژه هاي مختلف عمراني در سطح دنيا مورد استفاده قرار مي گيرد همچنين آزمايشات تحقيقي و پژوهشي در اين زمينه ادامه دارد .
2- آشنايي كلي با بتن خودتراكم
بتن خودتراكم بتني است كه بدون اعمال هيچگونه انرژي خارجي و تحت اثر وزن خود متراكم گرد اين بتن كه ماده اي بسيار و روان و مخلوطي همگن است بسياري از مشكلات بتن معمولي نظير جدا شدگي آب انداختن جذب آب - نفوذ پذيري و … را رفع نموده و علاوه بر اين بدون نياز به هيچ لرزاننده ( ويبر ) داخلي يا ويبره بدنه قالب تحت اثر وزن خود متراكم مي شود .
اين بتن به راحتي توانايي پركردن قالب در محل شبكه هاي آرماتور فشرده ورا اداره مي باشد و حتي در جاهايي كه دسترسي به آنها دشوار است به راحتي عبور مي كند .
بتن خودتراكم در طرح اختلاط و ساختارش تفاوت عمده اي با بتن معمولي ندارد البته مواد خاصي جهت نيل به مشخصات ويژه اين بتن در توليد آن مورد مصرف قرار م يگيرد اين مواد عمدتا شامل فوق روان كننده ها مواد مضاف پوزولاني و فليرها ( پودر سنگ با قطر دانه هاي ريزتر از 125 ميكرون ) مي باشند همچنين ملاحظات خاصي د رمورد دانه بندي سنگدانه هاي مورد مصرف در اين نوع بتن در نظر گرفته مي شود.
مزاياي استفاده ا بتن خودتراكم به شرح زير مي باشد:
- اطمينان از تراكم بخصوص در مقاطعي كه كاربرد لرزاننده دشوار است .
- جايگري آسانتر در قالب
- سطح تمامشده بهتر
- كاهش نيروي انساني
- اجراي سريعتر خصوصا در مورد مقاطع ديوار و ستون
- آزادي عمل بيشتر در طراحي ( امكان ايجاد مقاطع نازك تر )
- ماهش آلودگي صوتي ناشي از عمليات ويبره
3- مواد تشكيل دهنده بتن خودتراكم
3-1 - سنگدانه :
سنگدانه ها به دو دسته تقسيم مي شوند :
3-1-1- ماسه :
تمامي ماسه هاي متداول در توليد بتن معمولي در اين صنعت نيز به كار مي رود هر دو نوع ماسه شكسته و يا گرد گوشه اعم از سليسي و يا آهكي م يتواند مورد استفاده قرار گيرد ذرات ريزتر از 125 ميكرون كه به عنوان يودر تلقي مي شوند بر خواص رواني بتن خود تراكم بسيار موثر بوده و به منظور توليد بتن يكنواخت رطوبت آن بايد دقيقا كنترل شود حداقل ميزان ريز دانه ها ( از ماسه تا مواد چسباننده پودري ) به منظور جلوگيري از جدا شدگي دانه بندي از مقدار شخصي بايد كمتر باشد .
2- 2-1 - شن ( درشت دانه ها ) :
تمامي انواع درشت دانه در اينجا به كار مي رود ولي حداكثر اندازه معمولي دانه ها 16 تا 20 ميلي متر مي باشد به هر حال سنگدانه هاي تا حدود 40 ميلي متر نيز مي تواند در بتن خود تراكم به كار رود استفاده از سنگدانه هاي شكسته سبب افزايش مقاومت بتن خود تراكم ( بدليل افزايش قفل و بست بين ذرات ) مي شود در حاليكه سنگدانه هاي گرد گوشه بدليل گوشه بدليل كاهش اصطكاك رواني آن را بهبود مي بخشد .
3-2 - سيمان :
به طور كلي تمامي انواع سيمان هاي استاندارد مي تواند در بتن خودتراكن به كار رود انتخاب نوع سيمان بستگي به پارامترهاي مورد انتظار بتن مثل مقاومت ، دوام و … دارد .
دامنه عمومي ميزان مصرف سيمان در اينجا 350 تا 450 كيلو گرم در مترمكعب م يباشد ميزان بيشتر از 500 مي تواند سبب افزايش خطر جمع شدگي شود ميزان كمتر از 350 نيز فقط رد صورتي قابل قبول مي باشد كه به همراه مو.اد پوزولاني - خاكسترهاي بادي - دوده سيليسي و … به كار رود.
حضور بيش از 10 % ميزان و در سيمان مي تواند سبب كاهش نگهداشت كارايي بتن گرد .
3-3 - مواد مضاف :
مصالح بسيار ريز غير آلي هستند كه به منظور بهبود و يا ايجاد خواص مشخص در بتن به آن افزوده مي شوند اين مواد باعث بهبود كارآيي كاهش حرارت هيدراتاسيون و عملكرد بهتر بتن در دراز مدت مي گردند .
مواد مضاف عمومي مورد استفاده عبارتند از :
3-3-1- پودر سنگ :
ذرات شكسته بسيار ريز ( كوچكتر از 125 ميكرون ) سنگ آهك ، دولوميت و يا گرانيت است كه به منظور افزايش مواد پودري به كار مي رود استفاده از پوردهاي دولوميتي بدليل واكنش هاي كربنات قليايي مي تواند دوام بتن را با مشكل مواجه نمايد .
3-3-2- خاكتر بادي :
ماده اي است كه از سوختن زغال سنگحاصل مي شود و داراي خصوصيات پوزولاني است كه در بهبود خواص بتن خيلي موثر مي باشد:
3-3-3- ميكرو سيليس
ميكروسيليس در بتن خودتراكم باعث سياليت بالاي بتن شده و دوام بتن را افزايش مي دهد نقش مهمي در چسبندگي و پركنندگي بتن با عملكرد بالا دارد ميكرو سيليس داراي حدود 90 درصد دي اكسيد سيليس مي باشد .
ذكر اين تكته ضروري مي نمايد كه استفاده از پركننده در هر كشوري با توجه به ذخائر همان كشور تعيين مي شود براي مثال در كشورهاي اروپايي كه هنوز از زغال سنگ به عنوان سوخت كربني استفاده مي شود به كاربردن خاكستر بادي امري بهينه و مفيد است در كشورهايي كه به لحاظ صنعت استفاده مي شود به كاربردن خاكستر بادي امري بهينه مفيد است در كشورهايي كه به لحاظ صنعت ذوب آهن در مرحله صنعتي قرار دارند مي توان از سرباره كارخانجات ذوب آهن استفاده نمود در كشور مانيز با توجه به در دسترس بودن و همچنين كارآيي آن پركننده بايد به دنبال ماده اي مناسب و مقرون به صرفه براي جايگزيني فيلرهاي مرسوم در صنعت بتن خودتراكم اروپايي باشيم .
3-4- مواد افزدوني :
موادي هستند كه به منظور ايجاد و يا بهبود خواص مشخصي به بتن تازه و يا سخت شده در حين ساخت بتن به آن افزوده مي شوند استفاده از فوق روان كننده ها براي توليد بتن خود تراكم به منظور ايجاد كارآيي مناسب ضروري مي باشد از انواع ديگر مواد افزدني مي توان به عامل اصلاح لزجت ( ) به منظور اصلاح لزجت مواد افزودني حباب زا ( ) به منظور بهبود مقاومت در برابر بخ زدگي و آب شدن كندگير كننده ها به منظور كنترل گيرش و … اشاره نمود.
استفاده از در حضور پودرها امكان جدا شدگي دانه بندي را كاهش داده و مخلوط را يكنواخت تر مي كند ولي در استفاده از آن بايد به اثرات آنها برروي عملكرد بلند مدت بتن توجه داشت . استفاده از فوق روان كننده ها مي تواند تا حدود 20 % مصرف آب را كاهش دهند .
3-5 - آب مخلوط
مطابق استاندارد بتن هاي معمولي به كار مي رود .
4- خصوصيات ويژه بتن خودتراكم
اين بتن مي تواند براي ساخت هر نوع سازه با ويژگيهاي مطلوب دوام مقاومت و … به كار رود به لحاظ مقاومت فشاري كششي مدول الاستيسيته و … با بتن هاي معمولي فرق نمي كند و تمامي پارمترها و فرمول هاي طراحي بتن معمولي اينجا نيز كاربرد اارد بدليل استفاده از مقادير زياد مواد پودري انقباض خميري و خزش بيشتري را نسبت به بتن معمولي انتظار داريم لذا سرغت در شروع عمليات عمل آوري در بتن خودتراكم يك امر ضروري است .
جهت بررسي خواص بتن تازه مهمترين فاكتور مطرح رواني بتن مي باشد كه عموما بوسيله آزمايش اسلامپ سنجيده مي شود ولي در مورد بتن خود تراكم بايد فاكتورهاي بيشتري مورد بررسي قرار گيرد تا از توانايي بتن ساخته شده جهت تراكم خودكار اطمينان حاصل شود اين پارامترها به شرح ذيل مي باشد :
- رواني
- توان عبور
- مقاومت در برابر جداشدگي
- لزجت ( ويسكوزيته )
4-1- رواني
به قابليت جريان يابي روان و آسان بتن تازه وقتي مانعي بر سر راه آن نباشد رواني گويند اين ويژگي با آزمايش جريان اسلامپ سنجيده مي شود .
4-2- توان عبور :
به توانايي بتن خود تراكم در جاري شدن و عبور از بين فضاي كوچك شبكه آرماتور بدون توقف يا جداشدگي توان عبور گويند .
اين ويژگي با آزمايش جعبه L سنجيده مي شود.
4-3- مقاومت در برابر جداشدگي :
به توانايي بتن خودتراكم براي يكنواخت و همگن ماندن طي مراحل حمل و بتن ريزي گويند .
مقاومت در برابر جداشدگي به وسيله آزمايش پاياني الك سنجيده مي شود .
4-4- لزجت ( ويسكوزيته )
به خاصيتي كه باعث مقاومت در برابر جاري شدن سريع بتن مي گردد مي گويند بتن داراي لزجت پايين به سرعت جريان مي يابد و توقف مي كند ولي بتن با لزجت زياد مدت زمان بيشتري حركت مي كند تا متوقف شود .
اين ويژگي بوسيله آزمايش قيف V سنجيده مي شود .
5- آزمايشات بتن خود تراكم
در اينجا به اختصار اشاره اي به روش انجام آزمايشات مربوط به خواص بتن خود تراكم مي گردد .
5-1- آزمايش جريان اسلامپ
آزمايش جريان اسلامپ به منظور تعيين آزادي حركت بتن خود تراكم در سطح افق به هنگام نبود مانع صورت مي گيرد اساس آزمايش بر اصولي استوار است كه آزمايش اسلامپ معمولي بر آن پنا نهاده شده است قطر دايره اي كه بتن پس از پخش دن مي سازد معيار سنجش قابليت پر كنندگي بتن خواهد بود نتايج اين آزمايش هيچ اشاره اي به توانايي گذشتن بدون انسداد بتن از خلال موانع ندارد اما مي تواند ملاكي براي ارزيابي مقاومت در برابر جدا شدگي نيز باشد .
روش انجام آزمايش :
حدود 6 ليتر بتن مورد نياز است ابتدا بدنه ي داخلي مخروط اسلامپ را تر كنيد سپس صفحه فلزي را روي سطح متعادلي محكم كنيد استوانه در مركز صفحه قرار گرفته و داخل آنرا به كمك پيمانه از بتن پر كنيد هيچ ضربه اي نبايد به بدنه ي استوانه زده شو مواد زائد را از اطراف آن بزدايد سپس مخروط را بصورت عمودي بالا كشيده و اجازه دهيد بتن آزادانه به بيرون جريان يابد .
در همين لحظه زمان سنج را فهعال نموده و زماني را كه طول مي كشد تا بتن به قطر 500ميليمتر پهن شود ثبت نماييد اين همان جريان اسلامپ است قطر نهايي بتن پهن شده را در دو جهت عمود بر هم اندازه گيري نموده ميانگين آنها را به عنوان قطر نهايي بتن پهن شده ثبت كنيد اين اندازه جريان اسلامپ بر حسب ميليمتر است .
5-2- آزمايش جعبه L
اين آزمايش جريان يابي بتن و همچنين انسداد ناشي از فاصله ي ميلگردها را تشريح مي كند از نتيجه ي اين آزمايش شيب قرار گيري بتن در حالت توقف حاصل مي شود كه معياري براي قابليت گذرندگي با درجه اي از حدود فاصله ي ميلگردها براي گذر بتن خواهد بود قسمت افقي جعبه م يتواند 200 تا 400 ميليمتر از دريچه امتداد داشته باشد زمان براي پر شدن اين فاصله به عنوان و شناخته شده و معياري براي قابليت پركنندگي است قطر ميلگردها و فاصله آنها از هم اختياري است بر اساس قرار داد در صورت استفاده از ميلگردهاي معمولي فاصله بين آنها به مقدار سه برابر بزرگترين اندازه دانه ي سنگي در نظر گرفته مي شود .
روش انجام آزمايش :
حدود 14 ليتر بتن مورد نياز است دستگاه را روي يم سطح صاف و محكم قرار دهيد از باز شدن راحت دريچه اطمينان حاصل كنيد و. سپس آن را ببنديد سطح داخلي دستگاه را مرطوب نماييد و آبهاي اضافي را خارج كنيد قسمت عمودي دستگاه را از بتن پر كنيد به مدت يك دقيقه آن را به حال خود رها كنيد تا در محل خود قرار گيرد دريچه را باز كنيد تا بتن آزادانه به قسمت افقي دستگاه جريان يابد همزمان با باز كردن دريچه زمان سنج را فعال نموده و زمان لازم براي پهن شدن بتن در طول 200 تا 400 ميليمتر در قسمت عمودي را ثبت نماييد وقتي بتن از جريان ايستاد مقادير H ( ارتفاع بتن در انتهاي قسمت افقي دستگاه ) و H ( ارتفاع بتن در پشت دريچه ) را اندازه گيري نماييد .
نسبت انسداد را نشان مي دهد تمام آزمايش بايد در 5 دقيقه انجام گيرد مقادير و مي توانند اطلاعاتي پيرامون آساني حرمت در اختيار گذارد اما هيچ محدوده مناسبي به طور عمومي براي آنها مورد تاييد قرار نگرفته است انسداد و گير كردن درشت دانه ها در پشت ميلگردها دستگاه را مي توان به شهودي ديد .
5-3- آزمايش پاياني الك :
براي ارزيابي مقاومت در براب رجداشدگي اين آزمايش روش مناسبي در بتن خود تراكم است اساس آزمايش بر آن است كه حدود 10 ليتر بتن را به مخدت مشخصي در حالت سكون قرار داده و اجازه مي دهيم كه تمام جداشدگي دروني آن آشكار شود سپس نيمي از آن را روي الك 5 ميليمتري به قطر 30 سانتي متر ريخته روي ته الك قرار داده و مجموعه را روي صورت درصدي از مصالح اوليه روي الك بيان مي كنيم .
روش انجام آزمايش :
حدود 10 ليتر بتن براي اين آزمايش مورد نياز است بن را در سطلي ريخته و روي سطح آن را به منظور جلوگيري از تبخير با كلاهكي بپوشانيد و به مدت 15 دقيقه در حالت سكون رها كنيد وزن الك و ته الك خالي را تعيين كنيد سطح بتن را پس از گذشت زمان مقرر مورد بررسي قرار دهيد و جمع شدگي آب روي آن را در صورت وجود يادداشت كنيد بيش از 2 ليتر يا از بتن داخل سطل را در ظرف ديگري بريزي ظرف حاوي بتن را وزن كنيد تمام بتن موجود در ظرف را از ارتفاع 500 ميليمتري و در يك حركت پيوسته و مدام روي الك بريزد ظرف خالي را وزن كنيد و وزن بتن خالص ريخته شده روي الك را محاسبه نماييد ( ) اجازه دهيد تا ملات در يك دوره زماني 2 دقيقه اي از خلال الك به داخل ته الك جريان پيدا كند سپس الك را جدا نموده و وزن ته الك پر شده را محاسبه نماييد حال با داشتن وزن ته الك خالي و وزن موجود وزن ملات گذشته از الك را تعيين كنيد ( ) نسبت وزني ملات جدا شده از بتن درصد جداشدگي را تشكيل مي دهد .
درصد جداشدگي =
براي درصد جداشدگي 5 تا 15 درصد وزني از كل نمونه مقاومت در برابر جداشدگي بتن مناسب خواه بود كمتر از 5 % مقاومت بيش از حد را بدنبال دارد و به احتمال زياد روي سطح تمام شده ي بتن اثير مي گذارد ( سوراخهاي هوايي احتمالي ) در بيش از 15 % و مخصوصا بيش از 30 % يا يك جداشدگي قوي روبرو خواهيم بود .
5-4- آزامايش قيف V :
اين آزمايش به منظور اندازه گيري قابليت پر كنندگي بتن با حداكثر اندازهي دانه ي 20 ميليمتر بكار مي رود زمان لازم براي جريان پيدا كردن بتن از ميان دستگاه اندازه گيري مي شود سپس قيف دوباره از بتن پر شده و مدت 5 دقيقه در همان حالت باقي مانده و دوباره آزمايش فوق صورت مي گيرد چنانچه بتن دچار جداشدگي شد زمان جريان يابي آن بطور محسوسي افزايش مي يابد .
روش انجام آزمايش قيف V :
حدود 12 ليتر بتن براي انجام آزمايش لازم است قيف V را بصورت متعادل روي زمين قرار داده و محكم كنيد سطح دروني قيف را تر كنيد درب زانويي دستگاه را باز كنيد تا هر گونه آب مزاد تخليه شود درب زانويي را بسته و سطلي زير آن قرار دهي دستگاه را كاملا از بتن پر كنيد هيچگونه فشرده كردن پر كردن حفره ها يا ضربه زدني به بدنه ي دستگاه به وسيله ي بيلچه نبايد صورت گيرد .
10 ثانيه پس از پر شدن كامل دستگاه درب زانويي را باز كنيد تا بتن تحت وزن خود به بيرون جريان يابد زمان سنج را هنگام باز كرن درب زانويي فعال كنيد و زمان تخليه ي كامل را ثبت نماييد اين زمان مربوط به آزمايش قيف V مي باشد زمان سنج هنگامي متوقف مي شود كه بتوان نور را از بالاي دستگاه در دريچه خليه ديد همه آزمايش بايد در 5 دقيقه انجام گيرد .
روش انجام آزمايش :
سطح داخلي دستگاه را تميز يا تر نكنيد درب زانويي را بسته و قيف را بلافاصله پس از اندازه گيري زمان جريان يابي از همان بتن پر نماييد سطل را در زير قرار دهيد درب زانويي را 5 دقيقه پس از دومين پر كردن دستگاه بگشاييد و اجازه دهيد بتن آزادانه و تحت وزن خود جريان يابد همزمان با باز كردن درب زمان سنج را فعال نموده و زمان تخليه ي كامل را ثبت نماييد اين زمان همان خواهد بود براي بتن خودتراكم زمان جريان يابي 10 ثانيه اختصاص يافته است شكل معكوس مخروطي دستگاه جريان را محدود م يكند و زمان جريان يابي را طولاني مي كند اين مي تواند اشاره اي به حساسيت اختلاط نسبت به انسداد باشد پس از 5 دقيقه قرار گيري جدا شدگي بتن بطور پيوسته با افزايش زمان جريان يابي خود را نشان خواهد داد .
6- طرح اختلاط
6-1- طرح اوليه اختلاط
طرح اختلاط بتن خود تراكم را بايد به نحوي تنظيم نمود كه تمام خواص و ويژگيهاي بتن تازه و سخت شده را برآورده نمايد يك طرح اختلاط زماني مي تواند جزء گروه بتن خود تراكم طبقه بندي شود كه هر سه فاكتور زير را بطور كامل تامين نمايد .
رواني
قابليت گذر از ميان موانع
مقاومت در برابر جدا شدگي
محاسبه طرح اختلاط بر اساس واحد حجم محاسبه بهتر از محاسبه بر اساس جرم مي باشد هنوز هيچ طرح اختلاط ثابت و كاملي براي بتن خودتراكم ارائه نشده است و همه تركيبات و نسبتهاي اختلاط به صورت نسبي و تجربي بدست آمده است .
مراتب دسيابي به يك طرح اختلاط مناسب با طرح نسبتهاي اختلاط اوليه بر اساس حدود تجربي بدست آمده آغاز شده و با بررسي ويژگيهاي حاصل اصلاح نسبتهاي اوليه ختم مي شود .
حدود شاخص هاي بتن خود تراكم به قرار زير است :
نسبت حجمي پودر به آب : 8/0 تا 1/1
محتواي پودري : 160 تا 240 ليتر ( 400 تا 600 كليو گرم ) به ازاي هر متر مكعب
مقدار درشت دانه : بطور معمول 28 تا 35 درصد حجمي از مخلوط
نسبت آب به سيمان : مي تواند هر مقدار عملي باشد ولي در نهايت محتواي آب نبايد از 200 تجاوز كند ميزان ماسه بايد بيش از 50 درصد وزن كل سنگدانه ها و بيشتر از 40 درصد حجم مخلوط باشد .
6-2 - اصلاح طرح اختلاط اوليه :
آزمايش هاي لازم محيط آزمايشگاه براي باز بيني خواص اوليه مخلوط انجام مي شود تمامي شرايط از پيش تعيين شده بايد تامين گرد مخروط بايد به اندازه ي طبيعي در محل كارگاه آزمايش شود در صورتي كه عملكرد رضايت بخش به دست نيايد بايد به صورت بنيادي به طراحي محدد پرداخت بسته به مشكلات پيش آمده عكس العمل هاي زير به كار مي رود :
- استفاده از مواد مضاف يا موارد ديگر پر كننده
- اصلاح نسبت ماسه و سنگدانه درشت در مخلوط
- استفاده از يك عامل اصلاح لزجت ( )
- استفاده از نوع ديگري از فوق روان كننده كه با مصالح محلي سازگارتر باشد
- تنظيم نسبت افزودني ها به منظور اصلاح مقدار آب وبر اساس آن اصلاح محتواي پودري
6-3- مسير طراحي
در زير نمونه مسير طراحي كه توسط آكمورا در ژاپن ابداع شده آورده شدهاست نتايج حاصل از روش زير ممكن است با مقادير مندرج در قبل به عنوان طرح اختلاط يكسان نباشد .
تعيين هواي مخلوط ( عمومت 2 % ) ممكت است به سبب نياز بهمقاومت بيشتر در برابر يخ زدگي مقدار بيشتري لحاظ شود
ماسبه مقادير حجمي درشت دانه: اين ميزان به دليل برخورد سنگدانه ها و خطر توقف بتن نبايد بيش از 60 درصد حجم مخلوط شود لذا ميزان بهينه درشت دانه ها بر اساس دو پارامتر حداكثر اندازه سنگدانه و شكسته يا گرد گوشه بودنآن بدست مي آيد كاهش حداكثر اندازه سنگدانه ها و يا استفاده از گردگوشهها سبب افزايش سهم نسبي درشت دانه مي شود .
- محاسبه ميزان ماسه ميزان بهينه ماسه در حدود 40 - 50 درصد كل مخلوط مي باشد
- محاسبه ميزان نسبت آب به پودر و فوق روان كننده ها با آزمايشهاي مختلف اسلامپ و قيف V ميزان بهينه آب به مواد پودري 8/0 - 9/0 مي باشد
يا آزمايشات متعدد مي توان ميزان بهينه فوق روان كننده را نيز متناسب با كارايي مطلوب بدست آورد
در صورت عدم ارضاي مشخصات مورد نياز اولين گام تغيير تركيب مصالح خواهد بود در مرحله بعد مي توان از افزودني ديگر استفاده نمود ودر نهايت مي توان با تغيير نوع سيمان به هدف مطلوب رسيد .
موضوعات
پيوندها
|
|||
 |
تبادل لینک هوشمند 