پایان نامه بررسی تاثیر نانوسیلیس بر خواص مکانیکی و دوام بتن­های حاوی الیاف پلی­ پروپیلن

دانشگاه محقق اردبیلی

دانشکده فنی و مهندسی

گروه عمران

عنوان:

بررسی تاثیر نانوسیلیس بر خواص مکانیکی و دوام بتن­های حاوی الیاف پلی­پروپیلن

استاد راهنما:

دکتر یعقوب محمدی

استاد مشاور:

مهندس طاهر باهر طالاری

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
در این پایان نامه اثر نانوسیلیس بر روی خواص مکانیکی و دوام بتن حاوی الیاف پلی­پروپیلن بررسی شد. الیاف پلی­پروپیلن مصرفی به طول mm 18 و نسبت طول به قطر mµ ۹/۰ استفاده گردید. تاثیر الیاف و نانوسیلیس در سه درصد مختلف برای هر کدام در نسبتهای ۱/۰ ، ۲/۰ و ۳/۰ درصد برای الیاف و۲ ، ۴ و ۶ درصد برای نانوسیلیس روی بتن با نسبت آب به سیمان ۳۸/۰ مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. در مجموع بیش از ۱۹۲ نمونه مکعبی و استوانه­ای براساس استانداردهای ASTM  ساخته شد و آزمایش­های مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیر­مستقیم، آزمایش التراسونیک و مقاومت الکتریکی روی نمونه­ها انجام پذیرفت.
   نتایج حاصل از آزمایشات بیانگر افزایش قابل توجهی در مشخصات مکانیکی و دوام بتن بود. مقاومت فشاری تا ۵۵ درصد و مقاومت کششی تا ۲۵ درصد افزایش یافت. افزایش چشم­گیر مقاومت الکتریکی نیز نشان از دوام بالای این نوع بتن داشت.
فهرست مطالب:
فصل اول :مقدمه و کلّیات  
۱-۱٫ مقدمه…………………………………………………………………………………………… ۲
۱-۲٫ معرفی بتن الیافی……………………………………………………………………………..۲
۱-۲-۱٫ تعریف………………………………………………………………………………………..۳
۱-۲-۲٫ آیین نامه های معتبر بتن الیافی……………………………………………………………۳
۱-۳٫ کاربردهای بتن الیافی ……………………………………………………………………….۴
۱-۳-۱٫ بتن پرتابی(شاتکریت) ………………………………………………………………………۴
۱-۳-۲٫ دالهای روی بستر …………………………………………………………………………..۵
۱-۳-۳٫ صنایع نظامی ………………………………………………………………………………..۷
۱-۳-۴٫ کف سالنهای صنعتی ………………………………………………………………………۷
۱-۴٫ مزایا و معایب بتن الیافی ……………………………………………………………………..۷
۱-۵٫ جنبه های اقتصادی بتن الیافی…………………………………………………………..۸
۱-۶٫ نانو مواد در بتن ………………………………………………………………………………….۹
۱-۷٫ خلاصه و اهداف تحقیق ……………………………………………………………………..۱۰
۱-۸٫پیشینه تحقیق ……………………………………………………………………………..۱۰
۱-۹٫ مقایسه چند نوع الیاف از نظر هندسه …………………………………………………….۱۱
۱-۱۰٫مقایسه اثر نوع های مختلف الیاف از نظر جنس در بتن الیافی ………………………..۱۲
۱-۱۱٫ تحقیقاتی که منحصراً بر روی خواص مکانیکی بتن حاوی الیاف پلی پروپیلن با و بدون نانومواد انجام گرفته است…..۱۳
۱-۱۲٫ اثر نانوسیلیس بر روی خمیر سیمان……………………………………………………..۱۵
۱-۱۳٫ اثر نانوسیلیس بر بتن …………………………………………………………………۱۵
۱-۱۴٫ تحقیقات انجام شده در ایران ………………………………………………………………۱۶
۱-۱۵٫ خواص مکانیکی الیاف…………………………………………………………………….۱۸
۱-۱۵-۱٫ تاریخچه………………………………………………………………………………..۱۸
۱-۱۵-۲٫ انواع الیاف…………………………………………………………………………….۱۹
۱-۱۵-۲-۱٫ الیاف مصنوعی…………………………………………………………………….۱۹
۱-۱۵-۲-۲٫ الیاف کربن……………………………………………………………………………۱۹
۱-۱۵-۲-۳٫ الیاف آرامید………………………………………………………………………..۲۰
۱-۱۵-۲-۴٫ الیاف شیشه و آزبست……………………………………………………………۲۰
۱-۱۵-۲-۵٫ الیاف فلزی………………………………………………………………………..۲۱
۱-۱۵-۲-۶٫ الیاف گیاهی وطبیعی…………………………………………………………….۲۲
۱-۵۱-۲-۷٫ الیاف پلی پروپیلن…………………………………………………………………۲۲
۱-۱۵-۲-۷-۱٫ مزایای الیاف پلی پروپیلن نسبت به مش ضد ترک ( آرماتور حرارتی )…….۲۳
۱-۱۵-۲-۷-۲٫ روش و میزان مصرف ………………………………………………………….۲۴
۱-۱۵-۲-۷-۳٫ ویژگیهای بتن الیافی حاوی الیاف پلی پروپیلن………………………….۲۴
۱-۱۵-۲-۷-۴٫ کاربردهای الیاف پلی پروپیلن ……………………………………………….۲۵
۱-۱۵-۲-۸٫ آزمایش اسلامپ بتن الیافی…………………………………………………۲۶
۱-۱۶٫ نانو مواد ها و مشخصات آنها………………………………………………………..۲۶
۱-۱۶-۱٫ مواد نانو کمپوزیت……………………………………………………………….۲۷
۱-۱۶-۲٫ بتن با عملکرد بالا (HPC) …………………………………………………………27
۱-۱۶-۳٫ نانو سیلیس آمورف…………………………………………………………………۲۷
۱-۱۶-۳-۱٫ نانوسیلیس و مقایسه بعضی خواص آن با سیلیکافیوم…………………….۲۸
۱-۱۶-۴٫ نانو لوله ها………………………………………………………………………۳۰
فصل دوم: مواد و روشها
۲-۱٫ مواد مورد استفاده(Material) ……………………………………………………..33
۲-۱-۱٫ سیمان…………………………………………………………………………….۳۳
۲-۱-۱-۱٫ سیمان پرتلند پوزولانی (PPC) ………………………………………………33
۲-۱-۲٫ آب اختلاط…………………………………………………………………………..۳۵
۲-۱-۳٫ سنگدانه ها………………………………………………………………………….۳۵
۲-۱-۳-۱٫ آزمایش لس آنجلس بر روی سنگدانه های درشت……………………….۳۶
۲-۱-۴٫ الیاف پلی پروپیلن……………………………………………………………….۳۷
۲-۱-۵٫ ماده افزودنی نانوسیلیس…………………………………………………….۳۸
۲-۱-۶٫ ماده افزودنی فوق روان کننده……………………………………………………۳۸
۲-۱-۷٫ قالب ها…………………………………………………………………………….۴۰
۲-۱-۸٫ روش انجام آزمایشها(Methods) ………………………………………………40
۲-۱-۹٫ روش تعیین طرح اختلاط به صورت کلی…………………………………………۴۱
فصل سوم: نتایج و بحث
۳-۱٫ آزمایشهای انجام شده……………………………………………………………..۴۵
۳-۲٫ نتایج آزمایشهای بتن الیافی……………………………………………………….۴۵
۳-۲-۱٫ آزمایش مقاومت فشاری…………………………………………………………۴۶
۳-۲-۱-۱٫ آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف A (مرجع)……..۴۷
۳-۲-۱-۲٫ آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف B …………………
۳-۲-۱-۳٫ آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف C…………………
۳-۲-۱-۴٫ آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف D ……………….
۳-۲-۱-۵٫ بررسی کلی نمودار های  آزمایش مقاومت فشاری………………….۵۶
۳-۲-۲٫ آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم……………………………………..۵۷
۳-۲-۲-۱٫ آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف A(مرجع)……۵۹
۳-۲-۲-۲٫ آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف B………….
۳-۲-۲-۳٫ آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف C………….
۳-۲-۲-۴٫ آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف D…………
۳-۲-۲-۵٫ بررسی کلی نمودارهای آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم………..۶۷
۳-۲-۳٫ آزمایش سرعت پالس التراسونیک (UPV)………………………………….68
۳-۲-۳-۱٫ روش سرعت پالس……………………………………………………………۶۸
۳-۲-۳-۲٫ عوامل موثر بر سرعت پالس……………………………………………..۶۹
۳-۲-۳-۳٫ کاربرد روش سرعت پالس……………………………………………………۶۹
۳-۲-۳-۴٫ بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف A…………
۳-۲-۳-۵٫ بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف B…………
۳-۲-۳-۶٫ بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف C……………
۳-۲-۳-۷٫ بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف D……………
۳-۲-۳-۸٫ بررسی کلی نمودارهای آزمایش التراسونیک………………………………..۷۹
۳-۲-۴٫ مقاومت الکتریکی…………………………………………………………………….۸۰
۳-۲-۴-۱٫ بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف A (مرجع)….۸۲
۳-۲-۴-۲٫ بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف B……….
۳-۲-۴-۳٫ بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف C………..
۳-۲-۴-۴٫ بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف D………..
۳-۲-۴-۵٫ بررسی کلی نمودارهای آزمایش مقاومت الکتریکی……………………………….۹۰
فصل چهارم: نتیجه­  گیری و پیشنهادات
۴-۱٫ نتیجه گیری………………………………………………………………………………….۹۶
۴-۲٫ پیشنهادها و موضوعات تحقیقی……………………………………………………..۹۷
منابع……………………………………………………………………………………………۹۹
فصل اول: مقدمه و کلیات
۱-۱- مقدمه
   امروزه بتن به عنوان یکی از پرمصرفترین مصالح جهان و به عنوان ماده ساختمانی قرن بیست و یکم شناخته شده است. ساخت این ماده مرکب با بهره گرفتن از ارزانترین و در دسترس­ترین مواد ساده از یک سو، انعطاف­پذیری، خواص مقاومتی و دوام آن از سوی دیگر و نیز استفاده از موادی در ساخت آن که به پاکسازی و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می­نماید موجب آن شده است که بتن به عنوان مصالح ممتاز مطرح شود]۱[. بتن ماده ای است که دارای مقاومت زیاد در فشار بوده و از این رو استفاده از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسیار مناسب است. لیکن علیرغم مقاومت فشاری قابل توجه، مقاومت کششی کم و شکنندگی نسبتاً زیاد بتن استفاده از آن را برای قطعاتی که تماماً یا به طور موضعی تحت کشش هستند را محدود مینماید]۲[. این عیب اساسی بتن در عمل با مسلح کردن آن با استقرار آرماتورهای فولادی در جهت نیروهای کششی برطرف می­گردد. شایان ذکر است که در موارد متعددی جهت این نیروهای کششی به طور دقیق معلوم نیست. همچنین با توجه به اینکه آرماتور بخش کوچکی از مقطع را تشکیل می­دهد، تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع همگن و ایزوتروپ باشد صحیح نخواهد بود. به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و کاهش ضعف شکنندگی و تردی بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر استفاده از الیاف نازک و نسبتاً طویل که در تمام حجم بتن پراکنده می­شود متداول شده است]۳[.
   مساله دیگری که اخیراً مورد توجه دانشمندان علم بتن قرار گرفته است استفاده از نانو­مواد در بتن بوده است. محققان با آزمایشات مختلف به این نتیجه رسیدند که مشخصات بتن حاوی نانو مواد در مقایسه با بتن معمولی تحت تاثیر واکنش­های شیمیایی نانو­مواد با ذرات سیمان و بلورهای هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان، عملکرد ماده مرکب بتنی را به شدت تحت تأثیر قرار می­دهد]۴٫[
۲-۱- معرفی بتن الیافی
۱-۲-۱٫ تعریف: طبق تعریف ACI 544.1R-82 ، بتن ساخته شده از سیمان هیدرولیکی، آب، شن، ماسه و الیاف، بتن مسلح با الیاف یا بتن الیافی نامیده می­شود. در بتن الیافی مانند بتن معمولی می­توان از پوزولانها و دیگر مواد مضاعف استفاده کرد. الیاف در شکلها و اندازه های متفاوت، و از جنس فولاد، مواد پلیمری، شیشه و مواد طبیعی مورد استفاده قرار می­گیرد ]۵[.
۲-۲-۱- آیین نامه های معتبر بتن الیافی
علاوه بر مطالعات و پژوهشهایی که بصورت مقالات معتبر در مجلات و یا کنفرانسها ارائه گردیده است. آیین نامه­های بتن نیز بخشی از قسمتهای خود را به بتن الیافی اختصاص داده­اند. از جمله این  آیین نامه­ها، آیین نامه ACI (انجمن بتن آمریکا)  می­باشد که با معرفی کمیته­ای جداگانه به نام ACI-544 به بررسی مسائل بتن الیافی پرداخته است. این کمیته اولین گزارش را در سال ۱۹۷۳ ارائه نمود و تاکنون این کمیته با چهار گزارش کلی کار خود را افزایش داده است. گزارش های این کمیته با نامهای فرعی  ۳R,2R,1Rو  ۴R نامیده می­شوند.
در گزارش ACI,544-1R که در سال ۱۹۹۶ ارائه گردید و در سال ۱۹۹۹ بازبینی شد، اطلاعات کاملی از انواع الیاف و خواص آنها و تاثیر آنها بر روی خواص مکانیکی بتن به علاوه آزمایش  اندازه ­گیری طاقت بتن الیافی آمده است. در اصل این گزارش بیشتر به شناسایی انواع الیاف قابل کاربرد در بتن پرداخته و آنها را مقایسه کرده است]۶٫[
در گزارش ACI,544-2R که در سال ۱۹۸۹ ارائه گردید طریقه انجام آزمایشات و استانداردهای لازم آورده شده است و در مواردی همانند آزمایش ضربه و … حتی طریقه ساخت دستگاه آزمایش نیز توضیح داده شده است]۷[.
در گزارش ACI,544-3R که در سال ۱۹۹۸ ارائه گردید، در مورد طرح اختلاط و مصالح مناسب برای بتن الیافی توضیح داده شده است. در این گزارش روشی برای طرح اختلاط آورده نشده بلکه دو طرح اختلاط مثال زده شده و پیشنهاداتی برای بهتر شدن  خواص بتن الیافی آورده شده است. به عنوان مثال هر چه سنگدانه ها در بتن الیافی کوچکتر باشند نقش الیاف در بتن اثرگذارتر خواهد بود و یا اینکه پیشنهاد گردیده که در بتن الیافی در صورت امکان از سیمان بیشتری استفاده گردد]۸[.
در گزارش ACI,544-4R که در سال ۱۹۸۸ ارائه گردید. به روش های طراحی با الیاف فولادی پرداخته شده است. البته نتایج این طراحی­ها هنوز در ACI- 318 وارد نگردیده است]۹[.
از آیین­نامه های دیگر، آیین­نامه JSCE [1] ژاپن می­باشد که روش اندازه ­گیری طاقت بتن الیافی که توسط این آیین­نامه ارائه گردیده از اهمیت بالایی نزد محققین برخوردار است. در ضمن آیین­نامه RILEM در اروپا نیز گزارشهایی در مورد بتن الیافی منتشر کرده است.]۱۰[.
۳-۱- کاربردهای بتن الیافی
بتن مسلح به الیاف را می­توان به تنهایی و یا به همراه بتن مسلح معمولی بکار برد. در مواردی که   می­توان بتن الیافی را به تنهایی بکار گرفت، عبارتند از:
– کف کارخانه ها، توقفگاه ها، جایگاه های بنزین و سالنهای صنعتی
– روسازی بتنی بزرگراه ها، جاده ها و فرودگاه ها
– سازه های ضد انفجار و ضد حریق
– دیواره ها و کف کانال ها
– قطعات پیش ساخته
در دیگر مواردی که می­توان بتن مسلح معمولی و یا بتن پیش ساخته به کار برد:
– شالوده برای موتورها و ماشین­آلات بزرگ، پرس­های بزرگ، ژنراتورهای دیزلی
– قطعات مربوط به تونل­سازی و حفاری معادن
– دیوارهای حفاظتی، پناهگاه ها
– تیر های پیش­تنیده بتنی شمع­های ضربه­ گیر
موارد استفاده از فراورده­های سیمانی تقویت شده با الیاف گوناگون در جدول ۱-۱  آورده شده است.
کاربردهای مهم بتن الیافی عبارتند از:
۱-۳-۱- بتن پرتابی(شاتکریت)
   یکی از کاربردهای مهم الیاف در بتن­پاشی است، بتن­پاشی معمولاً برای اجرای لایه­های نازک مناسب است. به طور کلی بتن پاشی به دو روش خشک و تر قابل اجراست. در روش خشک پس از اختلاط مصالح خشک، در حین عبور افشانک آب مورد نیاز اضافه می­گردد. در روش تر، مخلوط به طور کامل ساخته می­شود و سپس در محفظه پمپ دستگاه بتن پاش قرار می­گیرد و از طریق لوله به افشانک انتقال  می­یابد. در عمده شاتکریتهای بتن الیافی از روش خشک استفاده به عمل می­آید. از روش تر نیز می­توان استفاده کرد، با این وجود توجه بیشتری جهت توزیع الیاف باید به عمل آید. بیشترین استفاده از بتن­پاشی با الیاف در نگهداری زیرزمینها، بویژه دیواره تونلها و معادن، سازه های پوسته ای و تعمیرات     سازه­های دریایی و کانالهای آب می­باشد ]۱۲و۱۳[.
۲-۳-۱- دالهای روی بستر
دالهای روی بستر حاوی الیاف جهت جلوگیری از شکستهای ناشی از بارهای دینامیکی[۱] و متمرکز و ترکهای ناشی از بار و غیر آن (مانند حرارت و جمع شدگی) در کف سالنهای صنعتی مورد استفاده قرار   می­گیرند و جایگزین دالهای مسلح به آرماتور در اکثر موارد می­شوند. این دالها در روسازی جاده­ها،  پیاده­روها، فرودگاه ها و بویژه سالنهای صنعتی مورد استفاده قرار می­گیرند. با بهره گرفتن از این نوع بتن(بتن الیافی) روسازی فرودگاه ها را می توان ۲۵ تا ۴۰ درصد نازکتر از بتن غیر مسلح و با فاصله درزهای اجرایی بیشتر، اجرا کرد.
خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد روسازی اثر می­گذارد. اطلاعات موجود نشان می­دهد که الیاف، مقاومت بتن را بطور موضعی و کلی در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه­ای افزایش میدهند]۱۲[.
۳-۳-۱- صنایع نظامی
از بتن مسلح به الیاف در برخی از کشورها در صنایع نظامی استفاده گسترده به عمل می­آید. کاربردهای سازه ای آن استفاده از الیاف با و یا بدون تسلیح توسط آرماتورهای معمولی است که در قطعات دالها، دیوارها، کف، تیرها و ستونها انجام می­گیرد. نتایج آزمایشها نشان داده است که این گونه قطعات در مقابل انفجار، پخش شدگی و پراکندگی بسیار کمتری در مقایسه با دالهای غیرمسلح به آرماتورهای معمولی ایجاد می­ کنند]۱۲[.
۴-۳-۱- کف سالنهای صنعتی
به علت خاصیت الیاف در افزایش مقاومت ضربه ای، بتن الیاف­دار نسبت به بتن معمولی (حدود ۵ تا ۱۰ برابر)، توجه عمده­ای در ساخت کف سالنهای صنعتی به الیاف معطوف است زیرا تخریب سریع سالنهای صنعتی، بر اثر بارهای دینامیکی و ضربه ماشین­آلات و قطعات سنگین، بزرگترین مشکل در این گونه سازه ها به شمار می­رود. افزایش مقاومت ضربه­ای، مقاومت بیشتری را در مقابل تورق و هوازدگی بتن به وجود می­آورد]۱۱[.
۱ Dynamic load
۱ Japan Society of Civil Engineering Standard
تعداد صفحه : ۱۱۹
قیمت : ۱۴۷۰۰تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

[add_to_cart id=150735]

—-

پشتیبانی سایت :       

*