مقاله بتن و تکنولوژی بتن - مهندسی مواد و متالوژی، صنعت - word

مقاله بتن و تکنولوژی بتن برای رشته مهندسی مواد و متالوژی، صنعت با فرمت word شامل 45 صفحه

 بتن با کیفیت خوب

سئوال مهمی که در اینجا مطرح می باشد این است که بتن خوب چه بتنی است؟ می توان با توصیف بتن بد تا حدی مسأله را روشن نمود.بتن بد یا ضعیف بتنی است که به روانی رسوب که پس از سخت شدن کرمومی شود و غیرهمگن و بسیار ضعیف خواهد بود. این ماده از اختلاط آب و سیمان و دانه های سنگی بدست آمده است و با کمال تعجب باید گفت که بتن خوب هم از همین مواد ساخته می شود. لیکن تفاوت در میزان آگاهی از چگونه ساختن بتن می باشد. با آگاهی از چگونگی ساخت بتن خوب دو معیار کلی برای یک بتن خوب تعریف می شود:

 بتن باید در حالت سخت شده و در حالت تازه زمانی که از مخلوط کن تخلیه شده و در قالبها ریخته می شود، مورد پذیرش واقع شود. بطورکلی روانی و غلظت بتن تازه باید طوری باشد که با وسایل موجود در کارگاه بتوان آن را متراکم نمود. همچنین چسبندگی مخلوط باید بحدی باشد که در ضمن حمل و ریختن بتن با وسایل موجود، مواد از یکدیگر جدا شوند. البته موارد فوق مطلق نیست و به حمل بتن با وسایل از پائین بازشونده، دامپر و یا کامیون های تخت بستگی دارد. البته حمل بتن با روش اول بسیار مناسب خواهد بود.

در مورد بتن سخت شده عموماً مقاومت فشاری بعنوان معیار پذیرش در نظر گرفته می شود. تعیین مقاومت فشاری بعنوان یک مشخصه به این علت است که اندازه گیری آن نسبتاً آسان است اگرچه عددی که بعنوان مقاومت از آزمایشها بدست می آید، مقاومت واقعی بتن در ساختمان نمی باشد و تنها کیفیت آن را نشان می دهد. بنابراین مقاومت تنها راه ساده ای است که برای ارزیابی و همسازی بتن با مشخصات در نظر گرفته می شود. علت دیگر انتخاب مقاومت فشاری این است که بسیاری از خواص دیگر بتن به مقاومت آن ارتباط پیدا می کند. بعنوان مثال وزن مخصوص، نفوذپذیری، تا حدی دوام، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت کششی، مقاومت در برابر سولفاتها، و بعضی خواص دیگر با مقاومت ارتباط دارند. لیکن جمع شدگی و افت و تا حدی خزش اینطور نیستند. البته نباید گفت که این خواص بتن صددرصد تابع مقاومت فشاری هستند. بعنوان مثال باید دقت شود که دوام بتن نه تنها با مقاومت بلکه با پارامترهای دیگری نظیر نسبت آب به سیمان و مقدار سیمان در مخلوط نیز مربوط است. اما نکته اینجاست که عموماً بتن با مقاومت بالا خیلی از خواص مطلوب را دارا می باشد. مطالعه در جزئیات این موارد از مباحثی است که تکنولوژی بتن به آن می پردازد.

شیمی ترکیبات سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساساً از اکسیدهای کلسیم، سیلیسیم، وآهن تشکیل شده اند. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و  به غیر از مقداری آهک آزاد باقیمانده که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به شکل بلوری و بی شکل ظاهر می گردند. دانه های بی شکل که اکثراً شیشه ای هستند و دانه های بلوری شده، در حالیکه یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی می باشند. برای سیمان معمولی درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینگر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه است.

جدول(_2-1) چهار ترکیب اصلی سیمان با علائم اختصاری مشخصه آنها را نشان می دهد. علائم مختصر شده که توسط شیمیدانهای سیمان پیشنهاد گردیده است به صورت   ،،، و  می باشد.

محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن، توسط« بوگ» انجام شده و بنام« معادلات بوگ» معروف می باشد این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نشان می دهند.علاوه بر مقادیر داخل پرانتزها درصد اکسیدهای تشکیل دهنده سیمان نسبت به کل وزن سیمان را نشان می دهند                                                                                                                            

سیلیکاتها یعنی و تر کیبات اصلی و مهم سیمان می باشند و د ر حقیقت مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد

( اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکاتها تأثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی آنها دارند. در حقیقت حضور  در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن نداشته  بعد از سخت شدن سیمان، در معرض حمله سولفاتها با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم

( اترینگایت) سبب خرابی و فساد آن می گردد. بهر حال در تولید سیمان در ترکیب اکسید کلسیم با اکسید سیلیسیم سهولت ایجد کرده و سودمند می گردد  که به میزان کمی بوجود می آید در مقابل سه ترکیب اصلی دیگر نقش عمده ای در خواص سیمان ندارد. بهرحال این ترکیب با سنگ گچ سیمان سولفوفریت کلسیم تشکیل می دهد. که این ماده هیدراتاسیون سیلیکاتها را تسریع می کند.

پروژه و تحقیق- بتن خود تراکم و آزمایشات آن- در 60 صفحه-docx

تعریف بتن خودتراکم

طبق تعریف انجمن بتن ایالات متحده بتن خودتراکم «بتنی با کارایی زیاد و عدم جداشدگی است که می‌تواند در محل مورد نظر ریخته شده، فضای قالب را پر کند و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به تراکم مکانیکی فرا بگیرد». بطور کلی بتن خودتراکم با مصالح بتن معمولی ساخته می‌شود و در برخی موارد برای ساخت آن علاوه بر مقادیر نسبتاً زیاد فوق روان‌کننده، از افزودنی لزجت دهنده نیز استفاده می‌شود

تاریخچه

از آغاز گسترش کاربرد بتن مسلح، مشکلات اجرایی ناشی از کاربرد مخلوط‌های خشک موجب گرایش به مخلوط‌های مرطوب تر با روانی بیشتر مخصوصاً در میان متولیان اجرای سازه‌های بتنی شده بود ولی از آنجا که افزایش روانی در گرو استفاده از آب بیشتر در مخلوط بتن بود و از طرفی تأثیر افزایش میزان آب به سیمان بر کاهش مقاومت و دوام بتن شناسایی شده بود، این سؤال برای متخصصان بتن ایجاد شده بود که چگونه می‌توان بدون تأثیر منفی بر خواص بتن در جهت سهولت اجرای سازه‌های بتنی، روانی مخلوط را افزایش داد. با گذشت زمان و پیدایش روان‌کننده‌ها و فوق روان‌کننده‌ها به عنوان نوع جدیدی از افزودنی‌ها، بسیاری از مشکلات اجرایی بتن که ناشی از استفاده از بتن‌های با کیفیت خوب ولی کارایی کم بود از میان برداشته شد. با این حال دست‌یابی به بتن با قابلیت خودتراکمی بدون افت در مقاومت و دوام بتن و عدم ایجاد انسداد و جداشدگی، سالها به عنوان یک هدف دست نیافتنی برای دست اندرکاران صنعت بتن در کشورهای مختلف قلمداد می‌شده است. این مسایل باعث توجه محققین به خواص کارایی و رئولوژی بتن گردید. نهایتاً در اوایل دهه هشتاد میلادی به دنبال کاهش نیروی کار ماهر در صنعت ساخت و ساز ژاپن و نیز تراکم نامناسب بتن ناشی از افزایش حجم آرماتورهای مصرفی که باعث کاهش کیفیت کارهای اجرایی انجام گرفته شده بود، این موضوع برای چندین سال مورد بحث و بررسی قرار گرفت تا اینکه نظریه  بتن خودتراکم، بتنی که بتواند تحت وزن خود و بدون نیاز به لرزاندن متراکم شده و تمام زوایای قالب را پر کند، به عنوان راه حلی توسط Okamura در سال ۱۹۸۶ مطرح شد. لازمهٔ تحقیق بر روی بتن خودتراکم مطالعهٔ عمیق کارایی بتن بود که توسط Ozawa و Maekawa در دانشگاه توکیو صورت گرفت. مدل اولیه  بتن خودتراکم در سال ۱۹۸۸ تکمیل شد و در همین سال این نوع بتن برای اولین بار در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی ارائه داد. تحقیقات در زمینهٔ بتن خودتراکم در اروپا و آمریکا در مقایسه با ژاپن دیرتر آغاز گردید. لیکن امروزه بتن خودتراکم همزمان با کشور ژاپن در مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی کشورهای اروپایی، کانادا، آمریکا و نیز آسیا موضوع بحث، بررسی و اجرای سازه‌های بتنی است. در پی استفاده گسترده از بتن خودتراکم در ژاپن، مراکز علمی و پژوهشی در دنیا بر آن شدند تا این تجربیات را بصورت مدون و استاندارد درآورند. می‌توان گفت منسجم‌ترین تلاش در این زمینه توسط مؤسسه اروپایی EFNARC در سال ۲۰۰۲ با انتشار راهنمای بتن خودتراکم به ثمر نشست. در سال ۲۰۰۵ میلادی نیز این مؤسسه به همراه چهار مؤسسهٔ دیگر تجربیات عملی در بتن خودتراکم را تحت عنوان «راهنمای اروپایی بتن خودتراکم، ویژگی‌ها، تولید و استفاده» گردآوری و منتشر نمودند. در ایران نیز آشنایی با این بتن از اوایل دههٔ ۷۰ آغاز شد و با گذشت زمان و پس از انجام مطالعاتی در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی کشور، این نوع بتن در چندین پروژهٔ خاص بکار گرفته شد

ویژگی‌های بتن خودتراکم

شروع تست L

اتمام تست L

شروع تست U

اتمام تست U

خواص بتن تازه در بتن‌های خودتراکم از حساسیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است زیرا مزایای این بتن غالباً از خواص آن در حالت تازه ناشی می‌گردد و به همین دلیل نیز آزمایش‌های خاصی برای ارزیابی رفتار بتن خودتراکم تازه بکار گرفته می‌شود. بتن خودتراکم در حالت تازه عموماً با سه ویژگی زیر شناخته می‌شود:

قابلیت پرکردنقابلیت عبورمقاومت در برابر جداشدگی (پایداری)

باید توجه داشت که یک مخلوط بتن فقط هنگامی می‌تواند در طبقه‌بندی بتن خودتراکم قرار گیرد که الزامات مربوط به هر سه ویژگی را دارا باشد. به عبارت دیگر این سه ویژگی کارایی بتن خودتراکم را توصیف می‌کنند. طبق تعریف، کارایی بتن نشانگر سهولت اختلاط، جای‌دهی، تراکم و پرداخت سطح بتن تازه است. این ویژگی در بتن خودتراکم توسط آزمایش‌های ویژه‌ای مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. قابلیت پرکردن (جریان در حالت آزاد) توانایی بتن خودتراکم برای جریان و پرکردن همهٔ فضاهای داخل قالب، تحت وزن خود را نشان می‌دهد. این ویژگی هنگام انتخاب روش بتن ریزی و نیز تعیین فاصلهٔ مجاز بین نقاط بتن ریزی اهمیت خاصی می‌یابد. قابلیت عبور (جریان در حالت محبوس) به توانایی بتن برای عبور از موانع مختلف و فضاهای باریک در قالب، بدون وقوع انسداد جریان (اصطلاحاً بلوکه شدن) اشاره دارد. بلوکه شدن در نتیجهٔ جداشدگی موضعی سنگدانه‌ها در مجاورت موانع رخ می‌دهد و منجر به توقف جریان در غیاب تراکم دینامیکی می‌گردد. بتن خودتراکم هنگامی می‌تواند ظرفیت پرکنندگی زیادی داشته باشد که حد مناسبی از قابلیت عبور و قابلیت پرکنندگی را به صورت همزمان داشته باشد تا بتواند یک مقطع خاص را فقط تحت نیروی ثقل پر کند. پایداری بتن تازه به توانایی آن برای حفظ توزیع همگن اجزای مختلف در حین جریان و گیرش گفته می‌شود. برای بتن خودتراکم دو نوع ویژگی پایداری حائز اهمیت هستند: پایداری دینامیکی و استاتیکی. پایداری دینامیکی، مقاومت بتن در برابر جداشدگی اجزا حین جای دهی در قالب می‌باشد. هنگامی که شرایط آرماتوربندی به‌گونه‌ای باشد که نیازمند عبور بتن از فضاهای کوچک باشد، بتن خودتراکم مذکور باید پایداری دینامیکی کافی داشته باشد. پایداری استاتیکی نشانگر مقاومت بتن در برابر آب انداختگی، جداشدگی و نشست سطحی بعد از بتن ریزی و در حالی که بتن هنوز در حالت خمیری است، می‌باشد. در اغلب موارد، افزودنی اصلاح کنندهٔ لزجت و یا مقدار مواد پودری زیاد برای بهبود پایداری بتن تازه استفاده می‌شود. افزودنی اصلاح کنندهٔ لزجت برای بهبود رئولوژی مصالح سیمانی در حالت خمیری و کاهش خطر جداشدگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف بتن معمولی، حادترین نوع جداشدگی در بتن خودتراکم هنگامی رخ می‌دهد که عملیات بتن ریزی انجام شده است و مخلوط بتنی در حالت سکون قرار دارد. در واقع در صورتی که مخلوط بتن از پایداری کافی برخوردار نباشد، سنگدانه‌های درشت تمایل به ته‌نشینی در ملات پیدا می‌کنند و حاصل کار بتن ناهمگن با خواص نامطلوب خواهد بود

مزایای بتن خودتراکم

کاربرد صحیح بتن خودتراکم می‌تواند تأثیرات مثبت فراوانی بر روند ساخت سازه‌های بتنی داشته باشد. «افزایش بهره‌وری» یکی از موارد مهمی است که با استفاده از بتن خودتراکم می‌توان به آن دست پیدا کرد. باید توجه داشت که در کنار تلاش برای کاهش هزینه‌ها، افزایش بهره‌وری در امر بتن ریزی نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این مسئله برای تمام رده‌های کاربرد، از پروژه‌های معمولی تا پیچیده‌ترین سازه‌ها، صادق است. مسئله بتن ریزی و تراکم در قسمت‌هایی از سازه که در آن‌ها بتن با مقاومت متوسط و مخصوصاً بتن پرمقاومت استفاده می‌شود، دارای اهمیت بیشتری است. به‌عنوان نمونه در اجزایی مانند دیوار برشی و ستون که معمولاً دارای تراکم زیاد آرماتور و ابعاد کوچک مقطع بتن ریزی می‌باشند، تراکم ناکافی ناشی از فاصلهٔ کم آرماتورها می‌تواند منجر به پیدایش نقاط ضعف در عضو بتنی شود. حذف کامل عملیات تراکم با به‌کارگیری بتن خودتراکم، باعث افزایش سرعت کار و کاهش هزینه‌ها می‌شود که نتیجهٔ آن افزایش بهره‌وری است. افزایش سرعت بتن ریزی نه تنها از منظر کاهش هزینه‌ها، بلکه از بُعد کاهش کل زمان ساخت حائز اهمیت است. بر این اساس، به‌کارگیری بتن خودتراکم می‌تواند از طریق کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری نقش کلیدی در ارتقای جایگاه صنعت بتن در عرصهٔ ساخت‌وساز داشته باشد. استفاده از بتن خودتراکم افزایش بهره‌وری را در حمل‌ونقل و بتن‌ریزی، علاوه بر فرایند تراکم، ممکن می‌سازد. رفتار شبه مایعِ بتن خودتراکم تازه سبب می‌شود بتوان روش‌های جدیدی را برای پمپ کردن بتن و هدایت آن به درون قالب بکار گرفت؛ مسئله‌ای که باعث پیدایش روش‌های نوین بتن ریزی شده است که نمونه‌های موفقی از به‌کارگیری آن‌ها در کشور ژاپن موجود است. با حذف نیاز به تراکم خارجی و وجود قابلیت جریان، درجهٔ بالاتری از اتوماسیون و صنعتی سازی در ساخت سازه‌های بتنی دست یافتنی است. این مسئله منجر به تحول سامانه‌های تولید (مخصوصاً در صنعت پیش ساختگی) و در نهایت افزایش بیش از پیش بهره‌وری در روند ساخت‌وساز می‌گردد. «افزایش همگنی» یکی دیگر از مزایای مهم استفاده از بتن خودتراکم می‌باشد. در واقع یکی از نگرانی‌های اصلی که موجب پیدایش بتن خودتراکم شد، کاهش دوام بتن به دلیل ناهمگنی اعضای بتنی بود. در بسیاری از سازه‌ها نیاز به بهبود عملکرد سازه‌ای و متعاقباً افزایش حجم آرماتور مصرفی در بتن، باعث ایجاد مشکلاتی در روند عملیات بتن‌ریزی و تراکم می‌شود که نتیجهٔ امر، تراکم ناکافی و ناهمگنی بتن خواهد بود. حتی در سازه‌های معمولی و در حجم کم آرماتور نیز استفاده از نیروی انسانی آموزش ندیده و عدم اعمال نظارت دقیق بر روند تراکم بتن باعث بروز این مشکلات می‌شود؛ بنابراین بهبود کیفیت عضو بتنی با تراکم زیاد آرماتور از طریق به‌کارگیری بتنی که خود انجام عملیات تراکم را تضمین نماید و با برخورداری از خصوصیت «پایداری» همگنی را در قسمت‌های مختلف فراهم کند، یک هدف مهم از تولید و به‌کارگیری بتن خودتراکم می‌باشد. علاوه بر موارد مطرح شده، بتن خودتراکم مزایای دیگری را نیز در اختیار سازندگان قرار می‌دهد. به‌طور خلاصه موارد زیر را می‌توان به‌عنوان مزایای اصلی استفاده از این نوع بتن ذکر نمود: ۱- افزایش سرعت اجرای سازه‌های بتنی و تسریع پیشرفت کار ۲- بهبود کیفیت ساخت - به دلیل اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم زیاد آرماتور ۳- کاهش آلودگی صوتی و توجه بیشتر به مسائل ایمنی و زیست‌محیطی در محیط کار- با توجه به حجم زیاد صدا ناشی از عملیات تراکم حین بتن‌ریزی و نیز در نظر گرفتن خطر ابتلای کارگران به سندروم انگشت سفید ۴- صر

بتن 50 ص

فرمت فایل:   doc 
حجم فایل:  (در قسمت پایین صفحه درج شده)
تعداد صفحات فایل:  50

 فروشگاه کتاب : مرجع فایل

بتن چیست؟

بتن در مفهوم بسیار وسیع به هر ماده ای یا محصولی که از یک ماده چسبنده با خاصیت شیمیای شدن تشکیل شده باشد اتلاق می شود. این ماده چسبنده عموماً حاصل فعل و انفعال سیمانهای هیدرولیکی و آب می باشد.

حتی امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولانها، سرباره کوره ها مواد مضاعف، گوگرد، مواد افزودنی، پلمیرها، الیاف و  غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است از حرارت، بخار آب، اتوکلاو، و خلاء، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده های مختلف استفاده شود. در اینجا سعی می شود از بتنی صحبت شود که مخلوطی از سیمان و آب وسنگدانه و در نهایت مواد افزودنی است.

 اولین سئوالی که در اینجا مطرح است این است که ارتباط بین مواد تشکیل دهنده مخلوط بتن چیست؟ سه امکان وجود دارد: ابتدا ممکن است تصور شود که اصل ماده ساختمانی ماده چسبنده ای است که از هیدرواتاسیون سیمان و آب ناشی شده است و سنگدانه ها بعنوان مواد ارزان و پرکننده این ماده چسبنده می باشند. امکان دوم این است هک سنگدانه های درشت بعنوان سنگهای بنائی که توسط ملات به هم پیوسته اند در نظر گرفته شود و این ملات دوغاب سیمان و سنگدانه های ریزدانه باشد. امکان سوم این است که بتن بعنوان ماده ای از دو فاز مختلف یعنی سیمان هیدراته شده و دانه های سنگی در نظر گرفته شود. بنابراین خواص بتن به خواص هر یک از فازها و فصل مشترک این دو فاز بستگی دارد.

 هر یک از نظریات دوم و سوم محدودیتهایی داشته و می توانند برای بیان رفتار بتن بکار روند. لیکن در نظریه اول این مسائل وجود ندارد. اگرتصور شود که می توان سیمانی ارزانتر از سنگدانه ها نیز تهیه کرد. این سئوال پیش می آید که آیا می توان سیمان و آب را به تنهایی بعنوان یک ماده ساختمانی( بتن( بکار برد؟ پاسخ قطعاً منفی خواهد بود و علت آن تغییرات حجمی بالای خمیر سیمان می باشد. جمع شدگی خمیر خالص سیمان تقریباً به 10 برابر جمع شدگی بتنی با 250 کیلوگرم سیمان در مترمکعب می رسد. همین مسائل برای خزش و وارفتگی نیز مطرح است. علاوه بر این حرارت زیاد تولیدشده ناشی از مصرف سیمان به مقدار زیاد، بخصوص در آب و هوای گرم، سبب ایجاد ترک خواهد شد.همچنین مشاهده می شود که سنگدانه ها نسبت به خمیر سیمان در مقابل حملات مواد شیمیایی پایدارترند اگرچه خمیر سیمان نیز در این محیط های خورنده  نسبتاً پایدار است. بنابراین صرفنظر از قیمت، مواد سنگی در بتن بسیار مفید خواهند بود.

 بتن با کیفیت خوب

سئوال مهمی که در اینجا مطرح می باشد این است که بتن خوب چه بتنی است؟ می توان با توصیف بتن بد تا حدی مسأله را روشن نمود.بتن بد یا ضعیف بتنی است که به روانی رسوب که پس از سخت شدن کرمومی شود و غیرهمگن و بسیار ضعیف خواهد بود. این ماده از اختلاط آب و سیمان و دانه های سنگی بدست آمده است و با کمال تعجب باید گفت که بتن خوب هم از همین مواد ساخته می شود. لیکن تفاوت در میزان آگاهی از چگونه ساختن بتن می باشد. با آگاهی از چگونگی ساخت بتن خوب دو معیار کلی برای یک بتن خوب تعریف می شود:

 بتن باید در حالت سخت شده و در حالت تازه زمانی که از مخلوط کن تخلیه شده و در قالبها ریخته می شود، مورد پذیرش واقع شود. بطورکلی روانی و غلظت بتن تازه باید طوری باشد که با وسایل موجود در کارگاه بتوان آن را متراکم نمود. همچنین چسبندگی مخلوط باید بحدی باشد که در ضمن حمل و ریختن بتن با وسایل موجود، مواد از یکدیگر جدا شوند. البته موارد فوق مطلق نیست و به حمل بتن با وسایل از پائین بازشونده، دامپر و یا کامیون های تخت بستگی دارد. البته حمل بتن با روش اول بسیار مناسب خواهد بود.

در مورد بتن سخت شده عموماً مقاومت فشاری بعنوان معیار پذیرش در نظر گرفته می شود. تعیین مقاومت فشاری بعنوان یک مشخصه به این علت است که اندازه گیری آن نسبتاً آسان است اگرچه عددی که بعنوان مقاومت از آزمایشها بدست می آید، مقاومت واقعی بتن در ساختمان نمی باشد و تنها کیفیت آن را نشان می دهد. بنابراین مقاومت تنها راه ساده ای است که برای ارزیابی و همسازی بتن با مشخصات در نظر گرفته می شود. علت دیگر انتخاب مقاومت فشاری این است که بسیاری از خواص دیگر بتن به مقاومت آن ارتباط پیدا می کند. بعنوان مثال وزن مخصوص، نفوذپذیری، تا حدی دوام، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت کششی، مقاومت در برابر سولفاتها، و بعضی خواص دیگر با مقاومت ارتباط دارند. لیکن جمع شدگی و افت و تا حدی خزش اینطور نیستند. البته نباید گفت که این خواص بتن صددرصد تابع مقاومت فشاری هستند. بعنوان مثال باید دقت شود که دوام بتن نه تنها با مقاومت بلکه با پارامترهای دیگری نظیر نسبت آب به سیمان و مقدار سیمان در مخلوط نیز مربوط است. اما نکته اینجاست که عموماً بتن با مقاومت بالا خیلی از خواص مطلوب را دارا می باشد. مطالعه در جزئیات این موارد از مباحثی است که تکنولوژی بتن به آن می پردازد.

شیمی ترکیبات سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساساً از اکسیدهای کلسیم، سیلیسیم، وآهن تشکیل شده اند. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و  به غیر از مقداری آهک آزاد باقیمانده که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به شکل بلوری و بی شکل ظاهر می گردند. دانه های بی شکل که اکثراً شیشه ای هستند و دانه های بلوری شده، در حالیکه یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی می باشند. برای سیمان معمولی درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینگر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه است.

جدول(_2-1) چهار ترکیب اصلی سیمان با علائم اختصاری مشخصه آنها را نشان می دهد. علائم مختصر شده که توسط شیمیدانهای سیمان پیشنهاد گردیده است به صورت   ،،، و  می باشد.

 جدول 2-1 ترکیبات اصلی سیمان پرتلند

نام ترکیب        اکسیدهای تشکیل دهنده         علامت اختصاری

سه کلسیم سیلیکات                                                        

دو کلسیم سیلیکات                                                                       

سه کلسیم آلومینات                                                            

چهار کلسیم آلومینوفریت                                         

محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن، توسط« بوگ» انجام شده و بنام« معادلات بوگ» معروف می باشد این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نشان می دهند.علاوه بر مقادیر داخل پرانتزها درصد اکسیدهای تشکیل دهنده سیمان نسبت به کل وزن سیمان را نشان می دهند                                                                         

پروژه و تحقیق-انواع بتن و نحوه فرآوری و کاربرد آنها در سازه- در 100 صفحه-docx

بتن ماده ای تشکیل شده از  شن (سنگ دانه های درشت دانه از 0.5تا 2.5 سانتیمتر است)، ماسه (سنگ دانه های کوچک تر از 2.5 سانتیمتر است)، سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات هیدراتاسیون را داراست.

در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند.

دانه ها به دو گروه ریزدانه که تا ¼ اینچ (6میلیمتر) و درشت دانه که روی الک شماره 16 (1.18 میلیمتر) تقسیم می شوند.

برای داشتن اندازه مناسب و نسبت اختلاط شن و سیمان محاسباتی خاص انجام می شود و این نسبت را به عنوان طرح اختلاط می نامند. برای محاسبه مقدارمناسب آب به سیمان w/c  تعریف می شود که عموماً بهترین مقدار آن 0.5 است. 0.25 مقدار آب به سیمان صرف روان کنندگی بتن  و 0.25 دیگر آن صرف انجام عمل هیدراتاسیون می شود هرچه مقدار آب به سیمان کمتر شود کمتر شود بتن قویتری خواهیم داشت . اما با کاهش آب از مقدار روانی و کارائی بتن هم کاسته خواهد شد . برای حل مشکل از روان کننده ها استفاده می شود و همچنین بهترین حالت افزایش مقاومت بتن را با افزودن میکروسیلیس یا مکمل بتن خواهیم داشت. 

خمیر سیمان عموما حدود 25 تا 40% کل حجم بتن را تشکیل می دهد که حجم مطلق سیمان بین 7 تا 15% و حجم آب از 14 تا 21% است. مقدار هوای در بتن تا حدود 8% حجم بتن را تشکیل می دهد این اندازه به درشت ترین دانه بستگی دارد.

برای مصالح و شرایط عمل آوردن (Curing) معین، کیفیت بتن سخت شده به مقدار آب در مقابل با مقدار سیمان بستگی دارد.

تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از 0c 32 در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .
بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از kg/m2 1 در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا 
می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m2 5/0 در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .

اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :
این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود . مسلما" برای داشتن بتن سخت شده مناسب باید از مرحله بتن تازه به سلامت عبور کنیم لذا از این نظر کیفیت بتن تازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد .
اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط
ب ) افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر
ج ) افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .
د ) افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر 
هـ ) افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تأثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .
• اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :
الف ) کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت
ب ) کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول – 1 تا 7 روز )
ج ) افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی
د ) کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و
آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش تری و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی
هـ ) ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد 
و ) کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری ، منظره بدلیل درز سرد .
• عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :
برخی عوامل می توانند در هوای گرم خسارتها را تشدید نمایند . هرچند این عوامل مستقیما" در ایجاد شرایط هوای گرم بی تأثیر است اما در این شرایط می تواند باعث بحرانی تر شدن اثرات زیانبار گردد . این عوامل عبارتند از :
الف ) مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .
ب ) مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع 3 و حتی استفاده از سیمانهای
نوع 1 بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .

ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .
د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی 
منجر شود .
و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما 
می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد . 
مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .

عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :
همانگونه که گفته شد مصرف اجزاء بتن با دمای زیاد می تواند بتن با دمای بالاتر از حد مجاز را بوجود آورد .
همچنین بروز شرایط خاصی در محیط اطراف بتن ریزی می تواند به تبخیر شدید منجر گردد که خسارت زا می باشد .
در زیر به هر کدام از این موارد می پردازیم و نحوه پیش بینی چنین شرایطی را مطرح می نمائیم :
الف )شدت تبخیر از واحد سطح :
میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا ، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود . در چارت ( شکل 1 ) فقط از چهار عامل اول بدلیل اهمیت و سهولت بکارگیری آنها بصورت کمی بهره برده شده است و میتوان شدت تبخیر از واحد سطح بتن را بدست آورد .
ب ) دمای تعادل بتن ساخته شده :
قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید . بدین منظور باید برای ساخت بتن دمای کمتر از 0c 30را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از
نیم ساعت ، دمای بتن از 0c32 تجاوز ننماید . مسلما" اگر وسیله حمل پمپ و لوله یا تسمه نقاله و یا تراک میکسر در حال چرخش
باشد باید دمای ساخت را بمراتب کمتر از 0c 28 و تا حدود کمتر از در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .
در رابطه tc ، tg ، ts ، tp ، tw به ترتیب دمای سیمان ، سنگدانه درشت ، سنگدانه ریز ، پوزولان و دمای آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد . ( بر حسب درجه سیلیسوس )
هم چنین wwt ,wws,wwg,ww, wp , ws , wg , wc به ترتیب جرم سیمان ، شن ، ماسه ، پوزولان ، آب مصرفی در ساخت بتن ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل موجود در بتن می باشد ( بر حسب کیلوگرم ) بدیهی است آب کل بتن برابر با مجموع آب مصرفی در ساخت بتن و آب موجود در سنگدانه می باشد و یخ احتمالی مصرفی را نیز شامل می شود . اگر از یخ نیز برای کاهش دما استفاده شود در صورت کسر رابطه فوق جمله w i (0.5ti-80) اضافه خواهد شد .
لازم به ذکر است ضرائب 0.22 در رابطه فوق ظرفیت گرمائی سیمان ، سنگدانه و پوزولان بر حسب kcal/kg می باشد و یکسان در نظر گرفته شده است در حالیکه واقعا" این ظرفیت های گرمائی در سیمانهای

 مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی 0.22 نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از 0.19 تا 0.24 تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه kcal/kg 1 فرض شده است . i w جرم یخ مصرفی ، i t دمای یخ مصرفی ، 0.5 ظرفیت گرمائی یخ و 80 برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب kcal/kg می باشد .
مثال 1 : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان m3 1 داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان 400 کیلو ، شن خشک 1000 کیلو ،
آب کل 220 کیلو ، دمای سیمان 0c 35 ، دمای شن 0c 40 و رطوبت آن 6/0 درصد ، دمای ماسه 0c 30 و رطوبت آن 5/4 درصد ، دمای آب 0c 25 می باشد .
مثال 2 : اگر بخواهیم دمای بتن به 28 برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .
مثال 3 : اگر بخواهیم با آب 0c 25 و یخ 0c 4- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟
مثال 4 : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟
• اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش 5 درجه سانتی گراد به حدود 3 لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء 0c 40 افزایش دما ( 10 تا 0c 50 ) افت اسلامپ حدود 8 سانت را شاهد خواهیم بود ( هر 0c 10 حدود 2 سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟ تا 3 ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از 0c 30 و دمای محیط بیش از 0c 35 این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود 
می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت 
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m2/hr 1 تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد 
می توان از میکروسیلیس نام برد . 
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد . 
ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم
خواهد داشت . در شکل 2 و 3 میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت های اولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیر نباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظر سازه ای آسیب جدی خواهد بود .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در
قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .

نحوه تولید بتن به زبان ساده:

اجزاء بتن
( Concrete Constituents )

اجزاء تشکیل دهنده بتن عبارتند از : سیمان، آب، دانه های سنگ و در مواردی مواد افزودنی. اکنون ذکر 
مطالبی چند در مورد اجزاء تشکیل دهنده آن بی معنا نیست.

سیمان

مقدار سیمان و نوع سیمان مصرفی در بتن بستگی به کاربرد بتن دارد. طراحی بتن، تعیین و محاسبه نسبت اختلاط سیمان، آب، دانه های سنگ ( شن و ماسه ) برای موارد کاربرد مختلف، از جمله تخصص های بارز و پیچیده مهند سین راه و ساختمان می باشد.

مواد افزودنی

هر نوع موادی، جدا از آب، دانه های سنگ و سیمان ( منجمله سیمان های مخلوط دارای مواد افزاینده ) که به هر یک از اجزاء تشکیل دهنده بتن یا به مخلوط آنها اضافه می گردد، به نام مواد افزودنی موسوم است.
دلیل افزودن اینگونه مواد به سیمان یا بتن، ایجاد برخی خواص ویژه در بتن به منظور پاسخگویی به برخی نیازهای کاربردی بتن می باشد. از جمله عمده ترین این مواد افزودنی عبارتنداز، مواد سرعت زا ( تسریع کننده ) گیرش، کند کننده گیرش بتن، ترکیبات ضد یخ، مواد هوازا، مواد مولد گاز، مواد مقابله کننده با واکنش قلیایی ها با دانه های سنگ، مواد واتر پروف و مواد رنگی.

آب

دانلود تحقیق درمورد بتن (فنی مهندسی عمران)

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 7

بتن

بخش اعظمی از بارگذاری اولیه پل های بتنی، تحت تأثیر خمش، برش و لنگر وزن خود عرضه پل می باشد. در نتیجه استفاده از بتن سبک، باعث کاهش این بازگذاری اولیه (Pre-stress) و در نتیجه کاهش اقتصادی طرح تا 15%-20% می شود.

این پروژه به منظور بررسی استفاده از بتن سبک با مقاومت بالا در ساخت پل ها انجام شده است.

در بتن های معمولی (از نظر وزنی)، مقاومت معمولی در حدود 8000psi تا 12000psi می باشد. در بتن های سبک این مقدار حدود 6000psi یا کمی بیشتر باشد. مقاومت بیشتر با کم کردن میزان آب به سیمان و افزودنی ها بدست می آید. میزان صرفه جویی در بتن با استفاده از بتن سبک، باید هزینه های بتن سبک را پوشش دهد.

مورد دیگر استفاده از بتن سبک، در پانل های خاصی از پل ها می باشد که قبلاً بارگذاری شده اند و طول دهانه کمتری دارند. این دهانه ها به روی Girder ها قرار می گیرند و به عنوان اعضای قاب عمل می کنند. و معمولاً بقسمی قرار می گیرند که بقیه عرشه پل به روی آنها قرار می گیرد و تکیل سازه کامپوزیت می دهد.

این اعضای از پیش تحت بار، به عنوان اعضای پذیرنده وزن و بار اعضای بتنی جدید و معمولی (از نظر وزنی) هستند.

برای رسیدن به مورد استفاده بالا، بایستی بررسی می شد که آیا بتن سبک مقاومت psi 6000-8000 را دارد یا خیر و همچنین جرم حجمی آن در حد 125 lb/H3 مطلوب است.

قسمت اولیه پروژه، شامل مسائل سازه ای مانند تحمل و انتقال بار، قابلیت ارتجاعی تیرها و نحوه تولید تیرها و پنل های بتن سبک بود. این آزمایش طبق استاندارد AASHTO انجام شد.

فاز نهایی، بررسی مسائل اقتصادی و روش اجرای پل بود.

دو نوع طرح اختلاط بررسی شد که مقاومت 28 روزه طرح اول 6000psi مطلوب بود و برای طرح دوم مقاومت 8000 psi که مقاومت و تولید طرح دوم در اجرا غیرممکن بود و عملاً 7500 را داد. همچنین در دو طرح مقاومت 1 روزه 3500 psi مد نظر بود تا بار اجزای در حال اجرا را تحمل کند.

35 طرح اختلاط از نظر کیفیت و اجرا و مقاومت آزمایشگاهی بررسی شدند که در نهایت 2 طرح از نظر آسانی اجرا، انتخاب شد.

برای هر دو طرح اختلاط، دو نمونه 25# و نمونه عادی و استاندار 40ft تیرها تهیه شد. پس از بازگذاری، قابلیت ارتجاعی و میزان کرنش بررسی شد و با استاندارد شماره AASHTO   IV مقایسه شد.

طرح نمونه اقتصادی انتخاب شد که به راحتی مقاومت 6000psi داشت و مقاومت 1 رزه آن (برای تحمل بار قسمتهای درحال اجرا) 4000psi بود!

نمونه با 7.15 کیسه سیمان نوع III با PFL 25% ساخته شد. مقاومت در آزمایشگاه 7200psi و در سایت 7800psi بدست آمد. وزن مخصوص هم 127 1b/ft3 بدست آمد که در شرایط آزمایشگاهی با مرور زمان به 118 رسید. زمان ساخت نمونه حدود 30 دقیقه زمان می خواهد. برای رسیدن به 8000psi میزان سیمان به 1.05 کیسه (واحد) رسید که مقاومت یک روزه 180 , 5000psi روزه 7900psi را داد. وزن مخصوص به 129 رسید که با ادامه هیدارتاسیون به 122هم رسید. هر چند مقاومت عملی بتن در کارگاه 7500 بدست می آید که مطلوب نیست.

ولی بررسی سازه ای باتوجه به استاندارد AASHTOO نشان داد که استاندارها برای بتن سبک بسیار محافظه کارانه در نظر گرفته شده است. به طوریکه نمودارهای لنگر و میزان کرنش در بتن سبک را می توان به بتن معمولی نزدیک دانست.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید