نوع فایل: pdf
تعداد صفحات: 140 صفحه
نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.
پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»
چکیده:
هدف ازاین تحقیق ساختن بتن سبک سازه¬ای است که با استفاده از سنگدانه پومیس تهیه می¬شود تا با دارا بودن مقاومت مناسب بتوان به عنوان بتن اصلی سازه¬ای وغیر سازه¬ای استفاده کرد.
طبق استاندارد 330 ASTM C (مشخصات سبک دانه¬ها برای بتن های سازه¬ای در آمریکا) مقاومت فشاری 28 روزه نمونه استوانه¬ای نباید کمتراز (Mpa) 17 و وزن مخصوص آن در واحد حجم نباید بیشتر از(kg/m3 ) 1842 باشد هر گاه در بتنی این الزامات رعایت شود به آن بتن سبک سازه¬ای اطلاق می¬شود. در این تحقیق سبکدانه پومیس جایگزین ماسه طبیعی شده، واز سبکدانه پومیس با نمره الک کمتر از 1اینچ استفاده شده است. براین اساس 6 طرح اختلاط،و در کل 60 نمونه مکعبی برای آزمایش مقاومت فشاری و 60 نمونه منشوری برای آزمایش مقاومت کششی تحت خمش مورد استفاده قرار گرفت.
هر مخلوط، شامل 5 نمونه مکعبی cm 15 15 15 و 3 نمونه cm 50 10 10 می¬باشد. نمونه¬های فشاری وخمشی در سن های 7 و 28 روزه مورد آزمایش قرار گرفتند. در این نمونه¬ها با توجه به برآورده نشدن الزامات استاندارد ASTM330 از میکروسیلیس با 5% وزن سیمان استفاده شد.
از نمونه¬های بتنی فوق مقاطع نازک میکروسکوپی به ضخامت 30 میکرون تهیه گردید و مطالعه پترو گرافی آنها با تشخیص شن و ماسه ، کانی موجود در آنها و سبکدانه پومیس وژل سیمان تکمیل گردید.
مقدمه:
وزن مخصوص پومیس کمتر از یک است.عایق حرارتی وصدا، نفوذ پذیری کم ومقاومت تراکمی کافی و مدول الاستیسیته از آن یک مصالح مناسب برای ستونهای سبک و پلاستر نمای ساختمان، پرکننده عایق سبک، بلوک‌های ساختمانی تزیینی و... ایجاد کرده است . کم شدن وزن بتن، جابجایی آن را آسان کرده، حجم ستونهای مورد نیاز و پی را کاهش داده و مقاوم سازی لازم را کاهش می‌دهد. بلوک ساختمانی با ماسه و شن وزنی در حدود 17 کیلوگرم دارد در حالیکه مخلوط 50/50 پویس با ماسه و شن وزن آن را به 13 کیلوگرم کاهش می‌دهد. با افزایش رنگدانه، از پومیس برای ساخت بلوک های تزیینی رنگین استفاده می کنند.
پامیس=پومیس(PUMICE)=پوکه معدنی
این سنگ به رنگ سفید مایل به زرد تا خاکستری روشن و قهوه ای است و در اثر انباشته شدن خاکسترهای آتششفشانی و آهسته سرد شدن آنها همراه با انبساط ناشی از حبابهای به وجود آمده توسط بخار و گازهای موجود در آن به وجود می‌آید. معادن غنی پامیس ایران در اردبیل، آذربایجان شرقی و به خصوص بستان آباد تبریز، قروه کرمانشاه، دامنه های البرز، کرمان و سیستان و بلوچستان و به ندرت در برخی مناطق استان خراسان وجود دارد . وزن مخصوص خشک ظاهری این سبکدانه ها در حدود 500 تا 800 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.این سنگ معدنی دارای درجه سختی بالا و نیز تخلخل فراوان می‌باشد. همچنین دارای دانه‌بندیهای متفاوت از ذرات غباری تا قطعات بزرگ با قطر بیش از 100 میلیمتر است که .هر یک از اندازه‌های فوق با قیمت های متفاوت برای مصارف بخصوصی به کار می‌روند. پامیس به صورت عدسی هایی با قطر 50 تا 100 متر و ارتفاع حدود 5 متر در زیر لایه‌هایی از خاک و سنگ وجود دارد . اکتشاف به کمک حفر چاه و ایجاد ترانشه صورت می گیرد و پس از آن توسط بلدوزر عملیات باطله برداری یعنی برداشتن سنگ و خاک از روی لایه‌های پامیس انجام می‌شود.
درمرحله بعد عملیات بارگیری به کمک لودر صورت می پذیرد و حمل ماده معدنی به وسیله کامیون و کمپرسی از محل معدن به سمت سنگ شکن جهت ایجاد دانه بندی های مختلف انجام می‌شود . امکان فعالیت معدن حدود 8 ماه از سال وجود دارد و تعداد روزهای مفید کاری حدوداً 200 روز در سال می‌باشد.
پامیس و پوکه های معدنی وابسته به سنگهای پیروکلاستیک جوان هستند، با این که سنگهای پیروکلاستیک جوان در ایران برونزد گسترده دارند ولی انباشتگی های شناخته شده پومیس و پوکه های معدنی در ایران پیرامون گنبدها و کراترهای آتشفشانی نئوژن –کواترنر جای دارند همانند پوکه معدنی اندیشکان واقع در سرولایت نیشابور ،کرف و لهریز،پوکه معدنی گزانه ،پوکه معدنی دینه (دره لیمر)و پوکه معدنی ملارو اسکوش بالا می باشند.پوکه معدنی کراف در کناره شرقی قله دماوند و در مجاورت روستای کرف جای گرفته است محدوده مورد نظر از سنگهای آتش فشانی،توف آندزیتی و پومیس (پوکه معدنی) وابسته به آتشفشان دماوند پدید آمده است.ماده معدنی در پیکر لایه های عدسی مانند با لایه بندی یک دست و هم اندازه و در بیشتر جاها بدون داشتن باطله است در جاهای که باطله وجود دارد ستبرای آن نیز کم و همچنین کانسنگ نرم است. و در اطراف آتشفشان های سهند و سبلان ذخایرپوکه های معدنی فراوانی وجود دارند .
کاربرد پوکه معدنی(پامیس) در صنایع تولیدی وابسته به ساختمان:
1- تولید انواع بلوک‌های سیمانی سبک ته باز و ته بسته .
۲- پنل‌های پیش ساخته نمای ساخمانی
۳- انوع آجرهای سبک با ابعاد مختلف
۴- پنل‌های دیواری پیش ساخته
۵- پنل‌های سقفی پیش ساخته
۶- قطعات تزئینی ساختمان
۷- انوع کَوَر چاه کاربردهای مختلف پوکه معدنی عملیات ساختمانی و عمرانی
1- پر کننده کف ساختمان و شیب‌بندی پشت بام
۲- استفاده در ملات پشت کار (مانند سنگ نما و ...)
۳- انواع سیمان‌کاری‌های نما و رویه کاری
۴- حائل بین خاک و بتن (مانند بتن‌های فونداسیون، پایه پل‌ها، دیوار تونل‌ها و سدها، سقف کانال‌های زیرزمینی، حائل بین دیوارهای طبقات زیرین با خاک )
۵- ساخت انواع بتن سبک با مقاومت مناسب
۶- تعمیر و نگهداری قطعات بتنی
۷- انجام ایزولاسیون لوله‌های زیر آب رودخانه ها و دریا ها .
خواص کاربردی پومیس مانند استحصال آسان, هزینه کم استخراج, سبک بودن عایق صوتی وحرارتی در سراسر کشور از جمله دلایل انتخاب آن بعنوان ماده پایه اصلی بتن می‌باشد.
در این نوع از پومیس معدنی, خواص ضعیف بتن (شکنندگی, ضعف مقابل رطوبت, مقاومت فشاری و خمشی پایین) اصلاح شده و با استفاده از پومیس سطح متخخل, مقاومت فشاری و کششی بسیار بالایی را به ترکیبات اولیه آن میافزایند تا حدی که ضمن پایین آوردن فوق العاده وزن مخصوص محصول, مقاومت کششی و فشاری آنرا نیز تا حد دیوارهای بتونی افزایش می دهد.
این محصول در عین آکوستیک بودن, در برابر زلزله نیز بسیار مقاوم بوده و با توجه به سایر مشخصات عالی آن – همچون وزن سبک و توان خمشی و کششی بالا – درصورت تخریب در زلزله, به هیچ عنوان منجر به آسیب جانی نمی شود.
دیوارهای پیش ساخته ضمن قیمت بسیار مناسب آن نسبت به سایر مصالح ساختمانی, از سرعت اجرایی بسیار بالایی نیز برخوردار است تا حدی که در یک شیفت کاری 8 ساعته با 3 کارگر میتوان240 متر مربع آنرا نصب نمود و بصورت تمام شده تحویل داد.
استفاده از این محصول در صورتی که از ابتدا مبنای طراحی سازه قرار گیرد, می تواند وزن ساختمان را تا حد زیادی کاهش داده و منجر به صرفه جویی قابل ملاحظه ای در آهن آلات و بتن مصرفی سازه گردد. بعبارتی دیگر, استفاده از این محصول , بهای دیوار بنــا را برای سازندگان و سرمایه گذاران صنعت ساختمان, تا حد رایگان پایین خواهد آورد که این به خودی خود, صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه های ساختمان خواهد بود.
فهرست مطالب:
مقدمه
فصل اول : بتن سبک و خواص آن
1-1 هدف از این تحقیق
1-2 تاریخچه استفاده از بتن سبک در جهان
1-2-1 بتن سبک در کشتی سازی
1-2-2 ساخت پل با استفاده از بتن سبک
1-2-2-1 پل بنیشیا- مارتینز
1-2-3 استفاده از بتن سبک در ساختمان سازی
1-3 تاریخچه بتن سبک در ایران
1-4 سبکدانه ها(LWA)
1-4-1 طبقه بندی سبکدانه های سازه ای
1-4-2 طبقه بندی سبک دانه از نظر روش تولید
1-4-2-1 سبک دانه های طبیعی
1-4-2-1-1 اسکوریا
1-4-2-1-2 توف
1-4-2-1-3 پومیس( Pumic )
1-4-2-2 سبک دانه های مصنوعی
1-5 خواص سبکدانه ها
1-5-1 شکل دانه و بافت سطحی
1-5-2 مقاومت سبکدانه
1-5-3 سقف مقاومت
1-5-4 چگالی انبوه
1-5-5 تخلخل کل
1-5-6 مقدار رطوبت و جذب آب
1-5-7 دانه بندی
1-5-8 چگالی نسبی
1-6 خصوصیات فیزیکی بتن سبکدانه مصنوعی پرلیت
1-6-1 مقاومت و چگالی
1-6-2 مقاومت کششی
1-6-3 مقاومت کششی ترکاندن (آزمایش برزیلی)
1-6-4 مقاومت کششی ناشی از خمش
1-7 تغییر شکل بتن دانه سبک
1-7-1 خزش
1-7-2 جمع شدگی
1-7-3 مقاومت سایش
1-8 ثبات شیمیایی
1-9 چسبندگی بین آرماتور و بتن
1-10 مقاومت در برابر بارگذاری دائم وایجادبار خستگی
1-11 مقاومت در مقابل آتش
1-12 خواص حرارتی
1-12-1 قابلیت انتقال حرارت
1-12-2 ضریب انبساط حرارتی
1-12-3 مقاومت در برابر حریق
1-13 مقایسه مقاومت بتن سبک پرلیت با دیگر سبک دانه ها
1-14 روش¬های تولید بتن سبک
1-14-1 تقسیم بندی بتن سبک ازنظر روش ساخت
1-14-2 تقسیم بندی بتن سبک از نظر مقاومت فشاری و چگالی
1-15 بتن سبک غیرسازه‌ای
1-16 بتن سبک با مقاومت متوسط
1-17 بتن سبک سازه ای
1-18 خواص بتن تازه با سنگدانه سبک
1-18-1 بررسی اقتصادی بتن سبک
1-18-2 مزایای اقتصادی استفاده از بتن سبک
1-19 مشکلات موجود در تأمین سبکدانه
1-19-1 مشکلات مربوط به طرح مخلوط بتن
1-19-2 مشکلات مربوط به ساخت واجرای بتن سبکدانه
1-19-3 مشکلات مربوط به بهره برداری
1-20 بررسی و تعریف انواع شرایط محیطی بتن
1-20-1 شرایط محیطی ملایم
1-20-2 شرایط محیطی متوسط
1-20-3 شرایط محیطی شدید
1-20-4 شرایط محیطی بسیار شدید
1-20-4 شرایط محیطی بسیار شدید
1-20-5 شرایط محیطی فوق العاده شدید
1-21 مسائل اجرائی بتن سبکدانه سازه ای
1-21-1 استفاده از مواد مناسب و نسبتهای صحیح
1-21-2 اصل رعایت دمای مناسب
1-21-3 اصل همگنی (عدم جداشدگی)
1-21-4 اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر
1-21-5 اصل عدم کارکردن با بتن در مرحله گیرش
1-21-6 اصل پیوستگی و تداوم بتن ریزی (عدم ایجاد درز سرد در بین لایه ها)
1-21-7 تراکم صحیح بتن سبکدانه
1-21-8 پرداخت سطح بتن سبکدانه
1-22 عمل آوری بتن سبکدانه
1-23 کنترل کیفی بتن سبکدانه
1-24 بتن فاقد ریزدانه ( Concrete finez – No )
1-25 طرح اختلاط بتن سبکدانه (سازه ای و غیر سازه ای)
1-26 روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش
1-27 کاربردهای بتن سبک
1-28 بتن سبکدانه
1-29 بتن اسفنجی
فصل دوم : بتن سبک سازه ای و مروری بر تحقیقات انجام شده
2-1 مقدمه
2-2 بتن سبک سازه ای
2-2 -1 تعریف
2-2-2 معیار اختلاط
2-2-3 وزن مخصوص
2-2-4 مقاومت
2-2-5 کاربردها
2-3 چکیده ای از مطالعات انجام شده
فصل سوم : روش انجام آزمایشات و بررسی نتایج حاصل ازآن
3-1 مقدمه
3-2 لوازم و تجهیزات لازم برای آزمایش
3-3 مشخصات نمونه ها
3-4 مصالح مصرفی
3-4-1 سیمان
3-4-2 سیمان مصرفی
3-4-3 ماسه مصرفی در ملات سیمان
3-4-4آب
3-5 افزودنی های معدنی (میکروسیلیس)
3-5-1 تعریف میکروسیلیس یا دوده سیلیس
3-5-2 دلایل بهبود و دوام بتن حاوی میکروسیلیس
3-5-3 مزایای استفاده از میکروسیلیس
3-5-4 میزان مصرف میکروسیلیس
3-5-5 میکروسیلیس مصرفی
3-6 نتایج آزمایشگاهی بدست آمده
3-7-1 نتایج دانه بندی مصالح مورد استفاده
3-7-2 نتایج حاصل از شکست نمونه¬های 7و28 روزه نمونه های شاهد (طرح اختلاط A,B,C)
3-7-3 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های شاهد (طرح اختلاط D,E,F)
3-7-4 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
3-7-5 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط J,K,L )
3-7-6 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاطM,N,O )
3-7-7 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های خمشی شاهد(طرح اختلاط A,B,C)
3-7-8 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7 و 28 روزه نمونه های خمشی شاهد(طرح اختلاط D,E,F)
3-7-9 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
3-7-10 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط J,K,L )
3-7-11 نتایج حاصل از شکست نمونه های 7و28 روزه نمونه های ( طرح اختلاط M,N,O )
3-7-12رابطه وزن مخصوص و مقاومت فشاری
3-7- 13 نمودار مقایسه ای وزن مخصوص – مقاومت فشاری
3-7-14رابطه وزن مخصوص و مقاومت کششی
3-7- 15 نمودار مقایسه ای وزن مخصوص – مقاومت کششی
3-8 مطالعات پتروگرافی نمونه های بتن توسط میکروسکوپ پلاریزان
3-8-1 میکروسکوپ پلاریزان
3-10نتیجه گیری
3-11پیشنهادات
3-12منابع
فهرست اشکال:
شکل1-1:تصاویر آثار باقی مانده از اولین کاربردهای بتن سبک از راست به چپ: معبد پانتئون، ورزشگاه کلوسئوم
شکل1-2:کشتی آتلانتیس و کشتی سلما
شکل1-3: نمونه ای از کاربرد بتن سبک در پل سازی
شکل1-4:برج اداری کارخانه بی ام و
شکل1-5:از راست به چپ اسکوریا - پومیس
شکل1-6: توف
شکل1-7:نمونه هایی از پومیس
شکل3-1:دستگاه ویکات
شکل3-2:آزمایش تعیین ارزش ماسهای
شکل3-3:آزمایش مقاومت فشاری و خمشی
شکل3-4:دستگاه جک فشاری و خمشی
شکل3-5:دستگاه شیکرالک
شکل 3-6: نمونه ای از بسته بندی میکروسیلیس
شکل3-7: نمودار دانهبندی مصالح سنگی
شکل 3-8: نمودار دانهبندی پومیس
شکل3-9:نمودار مقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های شاهد( بدون پومیس و بدون میکروسیلیس)
شکل3-10:نمودار مقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های شاهد( بدون پومیس و 5 درصد میکروسیلیس)
شکل 3-11:نمودارمقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط G,H,I )
شکل 3-12:نمودارمقاومت فشاری 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط J,K,L )
شکل 3-13:نمودارمقاومت فشاری 7و28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاطM,N,O )
شکل 3-14:نمودار مقاومت خمشی 7 و 28 روزه نمونه‌های شاهد (بدون پومیس و بدون میکروسیلیس)
شکل 3-15:نمودار مقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های خمشی شاهد (بدون پومیس و 5 درصد میکروسیلیس)
شکل 3-16:نمودارمقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط G,H,I )
شکل 3-17:نمودارمقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط J,K,L )
شکل 3-18:نمودار مقاومت خمشی 7و 28 روزه نمونه‌های ( طرح اختلاط M,N,O )
شکل(3-19):نمودار رابطه وزن مخصوص ومقاومت فشاری
شکل(3-20):نمودارمقایسه ای رابطه وزن مخصوص-مقاومت فشاری
شکل(3-21):نمودار رابطه وزن مخصوص ومقاومت کششی
شکل(3-22):نمودار مقایسه ای وزن مخصوص-مقاومت کششی
شکل3-23:تجزیه شیمیایی نقطه ای توسط دستگاه SEM
شکل3-24: ذرات هوا
شکل3-25: واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن ASR
شکل3-26: واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن ASR
شکل3-27: واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن ASR
شکل3-28: میکروسکوپ پلاریزان
فهرست جداول:
جدول شماره(1-1): حداکثر چگالی ها برای سبکدانه فهرست شده استاندارد330 ASTM C و 331ASTM C
جدول شماره(2-1) ویژگی های بتن سبک سازه ای
جدول شماره(2-2) رابطه تقریبی بین مقاومت فشاری متوسط و مقدار سیمان
جدول شماره(3-1) برخی از خصوصیات فیزیکی سیمان پرتلند کارخانه سیمان صوفیان
جدول شماره(3-2) ترکیبات اصلی سیمان پرتلند مصرفی کارخانه سیمان صوفیان
جدول شماره(3-3) دانه¬بندی ماسه¬ی استفاده شده در پروژه
جدول 3-4 آنالیز شیمیایی میکروسیلیس مصرفی
جدول شماره(3-5) مقدار مصالح مورد استفاده برای اختلاط نمونه ها
جدول شماره(3-6) دانه بندی
جدول شماره(3-7) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-8) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-9) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
جدول شماره(3-10) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاطJ,K,L )
جدول شماره(3-11) مقاومت فشاری7و 28روزه نمونه های ( طرح اختلاطM,N,O )
جدول شماره(3-12) مقاومت خمشی7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-13) مقاومت خمشی7و28روزه نمونه های شاهد
جدول شماره(3-14) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط G,H,I )
جدول شماره(3-15) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط J,K,L )
جدول شماره(3-16) مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های ( طرح اختلاط M,N,O )
منابع و مأخذ:
- خطیبی جاوید،ربانی علیرضا،حسینی مقداد(طرح بتن سبک)مطالعات کتابخانه ای و تخصصی 1381
- فامیلی هرمز (پروژه تحقیقاتی بتن دانه سبک)گروه عمران جهاد دانشگاهی ،دانشگاه علم و صنعت
- ساتیش ،چاندرا ،برنتسون ،لیف،ترجمه شکری زاده(بتن سیکدانه)دانشگاه تهران 1387
- 4-احمدی مقدم ،حق بین،قادر،اصغری نیا(بررسی مقاومت فشاری و خمشی بتن های سبک به منظور تهیه بتن سیک با مقاومت بالا )ششمین کنگره ملی مهندسی ایران اردیبهشت 1390
- یوسف زندی (استفاده از پرلیت به عنوان مصالح بومی درسبک سازی وزن بتن همراه با قابلیت افزایش مقامت آن)دانشگاه آزاد تبریز
- یوسف زندی(تاثیر پرلیت در کاهش وزن بتن)همایش عمران معماری کرمان1384
- پیام اشتری(بررسی طرح اخطلاط پیشنهادی بتن سبک سازه ای با سبکدانه پرلیت) دانشگاه زنجان
- دکتر توکلی زاده(نقش پرلیت در بتن)مرکز ملی مقاومسازی ایران
- کاربردبتن وبهسازی آن،تالیف جان-سی روپکه ترجمه بزرگمهر ریاحی
- ASTM D2419 - Standard test method for sand equivalent value of soils and fine aggregate, Volume 03,1998.
- ASTM C191 - Standard Test Methods for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle.
- ASTM C109 - Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars
پایان نامه ی مطالعه مشخصات مکانیکی و مقاومتی بتن سبک تهیه شده از پومیس های منطقه سهند تبریز. pdf