پایان نامه ی بررسی مشخصات مکانیکی و پتروگرافی میکروسکپی بتن سبک پرلیتی. pdf

پایان نامه ی بررسی مشخصات مکانیکی و پتروگرافی میکروسکپی بتن سبک پرلیتی. pdf

نوع فایل: pdf

تعداد صفحات: 145 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 سبکی است که با استفاده از سنگدانه پرلیت تهیه می شود تا با دارا بودن مقاومت مناسب بتوان به عنوان بتن اصلی سازه ای وغیر سازه ای استفاده کرد و بررسی پتروگرافی آن زیر میکروسکوپ پلاریزان.

براساس بازدیدها وکاوش های متعددی که در محدوده آذربایجان با همکاری بخش مطالعات زمین شناسی انجام گرفته گزارشات حاکی از آن بود که سنگدانه خام پرلیت در این منطقه موجود است با حضور استاد راهنما به همراه نگارنده از کارخانه تولید پرلیت بازید شد وبا تایید چنین سنگی دراین منطقه توسط استاد، کار تحقیق و تهیه بتن سبکدانه فوق انجام شد. 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) 2/17 و وزن مخصوص آن در واحد حجم نباید بیشتر از(kg/m3 ) 1842 باشد هرگاه در بتنی این الزامات رعایت شود به آن بتن سبک سازه ای اطلاق می شود. در این تحقیق عیار سیمان 350کیلوگرم بر مترمکعب وبا حجم ثابت وسبکدانه پرلیت جایگزین ماسه طبیعی شده وحجم آن متغییر می باشد، واز سبکدانه پرلیت با نمره الک کمتر از mm 75/4 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  و 3  نمونه cm 50 10 10 می باشد. نمونه های فشاری  و خمشی در سن های 7 و 28 روزه مورد آزمایش قرار گرفتند. در این نمونه ها با توجه به برآورده نشدن الزامات استاندارد ASTMC330 از ژل میکروسیلیس با 5%وزن سیمان استفاده شد.

وزن مخصوص بتن تازه ساخته شده با نسبت پرلیت 1:1 حدود 1950 کیلوگرم بر متر مکعب گردید.

وزن مخصوص بتن تازه ساخته شده با نسبت 1:2 حدود 1750 کیلوگرم بر متر مکعب گردید.

وزن مخصوص بتن تازه ساخته شده با نسبت 1:3 حدود 1640 کیلوگرم بر متر مکعب گردید.

نسبت آب به سیمان بهینه برای ساخت بتن سبک پرلیتی 6/0 می باشد.

مقاومت فشاری 28 روزه با نسبت پرلیت 1:1 برابر با 5/220 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.

مقاومت فشاری 28 روزه با نسبت پرلیت 1:2 برابر با 5/176 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.

مقاومت فشاری 28 روزه با نسبت پرلیت 1:3 برابر با 5/159 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.

بدین ترتیب بتن با عیار 350 کیلوگرم بر متر مکعب و نسبت پرلیت 2:1 و 5 درصد ژل میکرو سیلیس بتن سبک سازه ای تلقی می شود.

از نمونه ها ی بتنی فوق مقاطع نازک میکروسکوپی به ضخامت 30 میکرون تهیه گردید و مطالعه پترو گرافی آنها با تشخیص شن و ماسه ، سنگهای آذزین ، کانیهایی ازقبیل فلدسپار ، کوارتز ، میکای سیاه موجود در آنها و سبکدانه پرلیت وژل سیمان تکمیل گردید.

مقدمه:

کارخانه پرلیت ایران

این کارخانه در کیلومتر 18 جاده تبریز- صوفیان روبروی شهرک سرمایه گذاری خارجی واقع گردیده است و معادن سنگ خام این کارخانه در آذربایجان (شهریار و میانه و...)موجود می باشد(شکل1و2).

سنگ شناسی تحلیلی پرلیت

پرلیت خام سنگ آتشفشان شیشه ای با ترکیب ریولیتی است که نزدیک به 75درصد آن اکسید سیلسیم است که درحدود 3تا5درصدآب به صورت حبس شده درخود دارد و در اثر حرارت بین 900تا1100درجه سانتیگراد آب حبس شده درآن به صورت بخار در می آید وخروج این آب حبس شده از داخل ذرات نرم شده سنگ پرلیت، سبب می شود که حجم آن چهار تا بیست برابر افزایش یابد پرلیت خام دارای وزن مخصوص 2/2است و پس از انبساط حجم آن 4تا20 برابر افزایش می یابد ودر هر مترمکعب تقریبا وزنی برابر با 60 تا 110 کیلوگرم خواهد داشت. پرلیت به دلیل دارا بودن ضریب حرارتی پایین و خاصیت جذب صدای زیاد،در ساختمان و صنایع دیگر مصرف فراوان دارد.ذرات پرلیت با سیمان وآب ترکیب می شود و بتن سبکی تولید می نماید که می توان آن را برای دیوارهای پرکننده وسقف سبک وپوشش اصلی سقف و تولیدات پیشساخته و نمونه های مختلف عایق دایم استفاده نمود.

سنگ پرلیت را نخست خرد و سپس دانه بندی می‌نمایند. پرلیت دانه بندی شده ابتدا به بخش پیش گرم و از آنجا به داخل کوره هدایت می‌گردد. دمای داخل کوره بین 900 تا 1100 درجه سانتیگراد و بر پایه ترکیب شیمیایی و میزان آب موجود در پرلیت تنظیم می‌شود. پرلیت در داخل کوره منبسط و به کمک  جریان هوا به طرف بالا رسانده می‌شود. مواد زاید به طرف پایین کوره سقوط می‌کنند.

فهرست مطالب:

چکیده

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 روشهای 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

1-20-5 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

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 وتجهیزات 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

3-4-3-1  ماسه مصرفی استاندارد شده بر اساس استاندارد های ASTM  ونشریه302

3-4-4آب

3-5 افزودنی های معدنی (ژل میکروسیلیس)

3-6 نتایج آزمایشگاهی بدست آمده در این پروژه

3-7 نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از دانه بندی مصالح در این پروژه

3-8 مطالعات پتروگرافی نمونه های بتن توسط میکروسکوپ پلاریزان

3-8-1 میکروسکوپ پلاریزان

3-9 مطالعات پتروگرافی نمونه های بتن توسط میکروسکوپ پلاریزان

3- 10 نتیجه گیری:

3-11پیشنهادات

3-12منابع

فهرست شکل‏ها:

شکل(1): نمایی از معدن پرلیت خام

شکل(2): نمایی از معدن پرلیت خام

شکل(3) : تصویری از سنگ پرلیت خام

شکل(4): تصویری از پرلیت خام و منبسط شده

شکل(5): تصویری از پرلیت منبسط شده

شکل(1-1): تصاویر آثار باقی مانده از اولین کاربردهای بتن سبک از معبد پانتئون،ورزشگاه کلوسئوم

شکل(1-2): کشتی آتلانتیس و کشتی سلما

شکل(1-3): نمونه ای از کاربرد بتن سبک در پل سازی

شکل(1-4): برج اداری کارخانه بی ام و

شکل(1-5): تصویر اسکوریا – پومیس

شکل(1-6): توف

شکل(1-7): نمونه هایی از پومیس 

شکل(3-1): دستگاه ویکات 

شکل(3-2): آزمایش تعیین ارزش ماسه‏ای

شکل(3-3): آزمایش مقاومت فشاری و کششی

شکل(3-4): دستگاه جک فشاری و کششی 

شکل(3-5): دستگاه شیکرالک 

شکل(3-6): نمودار دانه‏بندی مصالح سنگی

شکل(3-7): نمودار دانه‏بندی پرلیت

شکل(3-8):نمودارمقاومت فشاری7و28روزه نمونه‌های شاهد بدون پرلیت و بدون ژل-میکروسیلیس

شکل(3-9):نمودارمقاومت فشاری7و28روزه نمونه‌های شاهد بدون پرلیت و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-10): نمودارمقاومت فشاری7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان یک به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-11): نمودارمقاومت فشاری7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان دو به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-12): نمودارمقاومت فشاری7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان سه به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-13):نمودارمقاومت کششی7و28روزه نمونه‌های شاهد بدون پرلیت و بدون ژل میکروسیلیس

شکل(3-14):نمودارمقاومت کششی7و28روزه نمونه‌های شاهد بدون پرلیت و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-15): نمودارمقاومت کششی7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان یک به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-16): نمودارمقاومت کششی7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان دو به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-17): نمودارمقاومت کششی7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان سه به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

شکل(3-18): نمودار رابطه وزن مخصوص ومقاومت فشاری

شکل(3-19):نمودارمقایس ای رابطه وزن مخصوص- مقاومت فشاری

شکل(3-20):نمودار رابطه وزن مخصوص ومقاومت کششی

شکل(3-21): نمودارمقایسه ای وزن مخصوص-مقاومت کششی

شکل(3-22): تجزیه شیمیایی نقطه ای توسط دستگاه SEM

شکل(3-23): ذرات هوا دربتن

شکل(3-24): واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن

شکل(3-25): واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن

شکل(3-26): واکنش آلکالی سیلیکات در یک بتن 

شکل(3-27): میکروسکوپ پلاریزان

شکل(3-28): پرلیت خالص (بدون آنالیزور)

شکل(3-29): پرلیت خالص (بدون آنالیزور) 

شکل(3-30): مخلوط بتن به نسبت 1:1

شکل(3-31): مخلوط بتن به نسبت 1:1

شکل(3-32): مخلوط بتن به نسبت 1:1

شکل(3-33): مخلوط بتن به نسبت 1:2

شکل(3-34): مخلوط بتن به نسبت 1:2

شکل(3-35): مخلوط بتن به نسبت 1:2

شکل(3-36): مخلوط بتن به نسبت 1:3

شکل(3-37): مخلوط بتن به نسبت 1:3   

شکل(3-38): مخلوط بتن به نسبت 1:3

شکل(3-39): مخلوط بتن(بدون پرلیت)

شکل(3-40): مخلوط بتن(بدون پرلیت)   

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 ومقدار 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 استفاده شده درپروژه

جدول شماره(3-4) : مقدار مصالح مورد استفاده برای اختلاط نمونه ها

جدول شماره(3-5) : دانه بندی

جدول شماره(3-6):مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های شاهد بدون پرلیت و بدون ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-7): مقاومت فشاری7و28روزه نمونه های شاهد بدون پرلیت و 5 درصد ژل میکروسیلیس 

جدول شماره(3-8):مقاومت فشاری7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان یک به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-9): مقاومت فشاری7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان دو به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-10):مقاومت فشاری7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان سه به یک و 5 درصد ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-11):مقاومت کششی7و28روزه نمونه های شاهد  بدون  پرلیت  و بدون ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-12): مقاومت کششی7و28روزه نمونه های شاهد  بدون  پرلیت  و 5 درصد ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-13):مقاومت کششی7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان یک به یک و 5درصد ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-14):مقاومت کششی7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان دو به یک و 5درصد ژل میکروسیلیس

جدول شماره(3-15):مقاومت کششی7و28روزه نمونه ها با نسبت پرلیت به سیمان سه به یک و 5درصد ژل میکروسیلیس

منابع و مأخذ:

1- خطیبی جاوید،ربانی علیرضا،حسینی مقداد (طرح بتن سبک) مطالعات کتابخانه ای و تخصصی 1381

2- فامیلی هرمز (پروژه تحقیقاتی بتن دانه سبک) گروه عمران جهاد دانشگاهی ،دانشگاه علم و صنعت                                    

3- 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

5- یوسف زندی (استفاده از پرلیت به عنوان مصالح بومی درسبک سازی وزن بتن همراه با قابلیت افزایش مقامت آن) دانشگاه آزاد تبریز

6- یوسف زندی (تاثیر پرلیت در کاهش وزن بتن) همایش عمران معماری کرمان1384

7- پیام اشتری (بررسی طرح اخطلاط پیشنهادی بتن سبک سازه ای با سبکدانه پرلیت) دانشگاه زنجان

8- دکتر توکلی زاده (نقش پرلیت در بتن) مرکز ملی مقاومسازی ایران

9- کاربردبتن وبهسازی آن،تالیف جان-سی روپکه ترجمه بزرگمهر ریاحیچ

10- ASTM D2419 - Standard test method for sand equivalent value of soils and fine aggregate, Volume 04.03,1998.

11- ASTM C191 - Standard Test Methods for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle.

12- ASTM C109 - Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars

...