طرح مخلوط بهينه در بتن غلتكي روسازي ‌راه با كربن كم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

روسازي بتن غلتكي به دليل كاهش هزينه‌ي كلي ساخت‌وساز، مقاومت نسبتاً بالا در سنين پايين و سرعت اجراي زياد به تدريج به عنوان جايگزين مناسب براي ساخت جاده در نظر گرفته مي‌شود. تفاوت بتن غلتكي با بتن معمولي در طرح مخلوط و روش اجراء است. امروزه بسياري از محققين در سراسر جهان در تلاش براي كاهش اثرات زيست‌ محيطي در صنعت ساخت ‌و ساز هستند. توليد سيمان مقدار زيادي كربن‌ دي‌اكسيد در محيط آزاد مي‌كند. مؤثرترين تكنيك براي كاهش انتشار كربن دي‌اكسيد، كاهش استفاده از كلينكر سيمان، با جايگزيني بخشي از آن با مواد جايگزين است. علاوه بر اين، پسماندهاي صنعتي نياز به استفاده‌ي مؤثر براي جلوگيري از آسيب به محيط ‌زيست دارند. در اين تحقيق استفاده از خاكستر بادي، سرباره‌ي كوره بلند و همچنين تركيب آن‌ها به عنوان جايگزين سيمان در بتن غلتكي به‌منظور كاهش اثرات زيست محيطي و الياف فولادي براي بهبود خواص مكانيكي مورد بحث و بررسي قرار گرفت. نمونه‌هاي مورد آزمايش در اين تحقيق بر اساس روش مبتني بر ديدگاه خاكي ساخته شده و براي تراكم نمونه‌ها از چكش ارتعاشي كنگو استفاده شده است. آزمايش‌هاي ذكر شده در دو مرحله انجام گرفتند. در مرحله اول، با استفاده از مقدار سيماني 15 درصد وزن سنگدانه، سه مقدار الياف فلزي 0، 30 و 45 كيلوگرم بر متر مكعب، سه مقدار خاكستر بادي 0، 20 و 40 درصد مصالح چسبنده، سه مقدار سرباره‌ي كوره بلند 0، 20 و 40 درصد مصالح چسبنده و سه مقدار رطوبت 4، 5 و 6 درصد وزن مصالح خشك به منظور تعيين درصد رطوبت بهينه مورد نياز براي طرح مخلوط هاي اصلي اختصاص يافت. در اين مرحله از آزمايش تعداد 189 نمونه‌ي مكعبي 100×100×100 ميليمتري براي تعيين درصد رطوبت بهينه مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله دوم، با تعيين درصد رطوبت بهينه طرح مخلوط‌هاي 21 گانه به دست آمده و نمونه‌هاي اصلي ساخته شد. نمونه‌هاي مذكور شامل مقاومت فشاري در سنين 7، 28 و 90 روزه (189 نمونه مكعبي 100×100×100 ميليمتري)، جذب آب (42 نمونه مكعبي 100×100×100 ميليمتري) و مقاومت خمشي (42 نمونه مكعبي 100×100×350 ميليمتري) مي‌باشند. در نهايت با استفاده از الگوريتم ژنتيك، بر اساس تحقيقات گذشته و نتايج اين تحقيق در مورد تأثير استفاده از خاكستر بادي، سرباره و الياف به‌صورت جداگانه و هم‌زمان و ساير جايگزين‌هاي سيمان در بتن غلتكي، طرح مخلوط بهينه كم كربن براي هر مقاومت فشاري به دست آمد. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن است كه با افزايش ميزان الياف فولادي در طرح مخلوط‌هاي بتني، درصد رطوبت بهينه، مقاومت فشاري، مدول گسيختگي و شاخص طاقت بهبود مي‌يابند. تركيب سرباره كوره بلند و خاكستر بادي به ميزان 20 درصد باعث كاهش مقاومت در سن 7 روز، اما در سنين 28 و 90 روز موجب افزايش مقاومت نسبت به طرح فاقد جايگزين سيمان مي‌شود. همچنين، استفاده از 30 كيلوگرم بر متر مكعب الياف فولادي در طرح‌هاي داراي سرباره كوره بلند و خاكستر بادي، بهترين عملكرد را در مقاومت فشاري و جذب آب نشان مي‌دهد. جايگزيني سيمان با تركيب خاكستر بادي و سرباره كوره بلند به ميزان 20 درصد باعث كاهش جذب آب و افزايش مقاومت در سنين بالاتر مي‌شود. استفاده از الياف فولادي و تركيب‌هاي جايگزين سيمان مي‌تواند تأثير مثبتي بر خواص بتن غلتكي داشته باشد و در عين حال انتشار كربن دي‌اكسيد را كاهش دهد، هرچند كه استفاده از الياف فولادي و فوق روان‌كننده‌ها ممكن است به افزايش انتشار كربن منجر شود.

235799

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان