تاثير خاك اره و متاكائولن بر عمل آوري و بهبود دوام بتن سبك دانه ي سازه اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

در دنياي امروز كه دغدغه هاي زيست محيطي و پايائي در صدر اولويت ها قرار گرفتهاند، صنعت ساختمان سازي نيز به دنبال راهكارهاي نوين و هوشمندانه براي كاهش اثرات مخرب بر محيط زيست و بهينه سازي منابع است. بتن، به عنوان پركاربردترين ماده ساختماني، با وجود ويژگيهاي برجسته ي خود، همواره چالش هايي در زمينه ي مصرف منابع طبيعي و توليد مواد زائد به همراه داشته است. از اين رو، تلاش براي يافتن جايگزينهاي پايدار و ارتقاء خواص بتن، به يكي از مهمترين اهداف پژوهشگران تبديل شده است. در اين پژوهش، ظرفيت هاي نوين استفاده از مواد زائد چوب (خاك اره)، در صنعت بتن و نقش متاكائولن در بهبود خواص مكانيكي و دوام آن بررسي شده است. اين تحقيق هدف دارد كه با جايگزيني بخشي از ماسه در بتن توسط مواد زائد ( خاك اره ) و استفاده از متاكائولن، بتني با وزن كمتر، مقاومت بالا در برابر عوامل مخرب محيطي و هزينه ي مناسب تر توليد كند. در اين راستا، آزمايشهاي متعددي بر روي 13 طرح اختالط با درصدهاي مختلف خاك اره (جايگزين ماسه) و متاكائولن انجام شد. در بخش اول آزمايش ها، مقاومت فشاري نمونه ها در دو حالت عمل آوري شده و بدون عمل آوري در سنين ،3 ،7 14 و 28 روز مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه نمونهها تحت سيكل هاي ذوب و يخ متوالي ( ،36 ،50 120 و 150 سيكل) قرار گرفتند و تغييرات وزن، طول و ميزان جذب آب آنها ارزيابي شد. يافته هاي كليدي نشان ميدهند كه خاك اره، به دليل خاصيت جذب و آزاد سازي تدريجي آب، ميتواند به عنوان عامل عمل آوري داخلي بتن عمل كرده و به ويژه در مناطقي با محدوديت آب و يا سازه هاي حجيم، به بهبود فرايند هيدراتاسيون بتن كمك كند. اين رويكرد علاوه بر كاهش مصرف ماسه، امكان دستيابي به بتني سبك تر را فراهم مي آورد. مطالعات انجام شده حاكي از آن است كه افزودن خاك اره به بتن منجر به ايجاد ساختاري متخلخل و مقاوم در برابر سيكل هاي ذوب و يخ مي شود. با اين وجود كاهش مقاومت فشاري ناشي از حضور خاك اره، با افزودن متاكائولن به عنوان يك ماده ي مكمل سيماني به نحو موثري جبران مي گردد. بدين ترتيب متاكائولن نه تنها به افزايش مقاومت فشاري كمك ميكند، بلكه با ايجاد يك ساختار متراكم، موجب ارتقاء دوام بتن در محيط هاي خورنده نيز ميشود. نتايج عددي به دست آمده نشان دهنده ي عملكرد فوق العاده ي تركيب 15 درصد خاك اره (به عنوان جايگزين ماسه) و 5 درصد متاكائولن در بتن است. اين تركيب در حالتهاي مختلف عملآوري، توانسته به حداكثر مقاومت فشاري دست يابد. در واقع، مقاومت فشاري 28 روزه ي اين بتن به 29/1 مگاپاسكال در شرايط بدون عمل آوري و به 37/6 مگاپاسكال در شرايط عمل آوري شده رسيد كه از سايرنمونه ها بيشتربود. با بررسي نتايج، مشخص شد كه در نمونه ي شاهد، حدود 31 درصد اختلاف بين مقاومت فشاري نمونه هاي عمل آوري شده و بدون عمل آوري وجود دارد. اين در حالي است كه در ساير تركيبات حاوي خاك اره، اين اختلاف بين 8 تا 23 درصد متغير است. اين امر نشاندهنده ي قابليت هاي بالاي خاك اره در بهبود عمل آوري داخلي بتن است. در آزمايش هاي مربوط به سيكلهاي ذوب و يخ، بتن هاي حاوي متاكائولن نشان دهنده ي عملكرد بهتري نسبت به نمونه هاي تنها حاوي خاك اره بودند. به عنوان مثال، در بتن هاي صرفاً حاوي خاك اره، كاهش مقاومت فشاري در 150 سيكل نسبت به صفر سيكل حدود 20 درصد بود، اما در بتن تركيبي حاوي خاك اره و متاكائولن، اين كاهش حداكثر به 15 درصد رسيد. به طور خاص، در بتن حاوي 15 درصد خاك اره و 5 درصد متاكائولن، افت مقاومت فشاري در 150 سيكل تنها 11 درصد ثبت گرديد، در حالي كه در نمونه ي شاهد، اين افت به 25 درصد رسيد. همين نتايج نشان دهنده ي عملكرد خوب بتن خاك اره اي در برابر چرخه هاي ذوب و يخ است. اين يافته ها علاوه بر معرفي يك رويكرد نوين در مديريت مواد زائد چوب و كاهش مصرف ماسه در بتن، مسير را براي توليد بتن هاي با دوام و پايدار هموار ميسازند

236360

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان