علی یزداندوست همدانی

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

دانشكده فني و مهندسي

گروه مهندسي عمران

 

پايان‌نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد در مهندسي عمران گرايش سازه

 

 

 

عنوان:

بررسي تأثير پوزولان‌ها در كاهش ريسك ترك‌خوردگي بتن‌هاي حجيم توانمند

 

Evaluation of the Effect of Pozzolanic Material on Reducing Cracking Risk of High Performance Massive Concretes

 

 

 

استاد راهنما:

دكتر محمود نيلي

 

 

نگارش:

عليرضا يزدان‌دوست همداني

 چكیده:
در سال هاي اخیر استفاده از بتن هاي توانمند به ويژه بتن با عیار سیمانی بالا در پايه هاي پل ها، اعضاي پیش تنیده و ستون
ساختمان هاي مرتفع گسترش يافته است. افزايش سیمان مصرفی در بتن سبب افزايش دما به ويژه در سازه هاي بتنی با ابعاد بزرگ
می شود. اثر منفی اين افزايش دما، بروز تنش هاي حرارتی و در نهايت پیدايش ترك در مقاطع است كه اين پديده مضر سبب
كاهش كیفیت مورد نظر بتن از حیث مقاومتی و دوامی خواهد شد. بنابراين بررسی جزئیات بیشتر اين مهم توسط روش هاي
آزمايشگاهی امري ضروري به نظر می رسد.در تحقیق حاضر ابتدا رژيم حرارتی ناشی از فرآيند هیدراسیون در بتن، با يا بدون
پوزولان در آزمايشگاه تعیین گرديده است. سپس از طريق يك نرم افزار مبنی بر المان محدود، ستون هاي بتنی با ابعاد مختلف،
تحت شرايط اقلیمی متفاوت آنالیز حرارتی شده اند. در اين رابطه مقاومت فشاري بتن هاي مذكور از سنین اولیه تا نهايی تعیین
0 ساخته و رژيم حرارتی آن ها مورد / مقاومت گرديده است. در اين پايان نامه 12 طرح مخلوط با نسبت آب به سیمان ثابت 44
بررسی قرار گرفته است. همچنین در انتها آزمايش نفوذپذيري به منظور بررسی میزان نفوذپذيري نمونه ها انجام داده شده است.
به طوركلی استفاده از مواد مكمل سیمانی باعث كاهش حداكثر دماي نمونه ها نسبت به نمونه ي شاهد شده است. كمترين میزان
گراديان حرارتی مربوط به نمونه هاي حاوي 50 و 65 % سرباره با و بدون سیلیكافیوم است. در اين طرح ها به دلیل كاهش میزان
سیمان و درنتیجه كاهش میزان هیدروكسید كلسیم كه جهت انجام واكنش هاي پوزولانی لازم و ضروري است، در عمل واكنش
هیدراسیون با سرعت پايینی ادامه پیدا می كند. همچنین مقاومت اولیه اين طرح ها نشان دهنده ي اين ادعا است. از طرف ديگر
استفاده از سیلیكافیوم به تنهايی و همچنین زئولیت تأثیري در كاهش گراديان حرارتی نمونه ها ندارد اما از آنجايی كه استفاده از
اين مواد سبب افزايش مقاومت هاي سنین اولیه می گردد، اين نمونه ها از حیث ريسك ترك خوردگی وضعیت مناسبی را دارا
می باشند. جايگزينی سرباره باعث كاهش نفوذپذيري نمونه ها شده است. تنها در نمونه ي حاوي 65 درصد سرباره میزان
نفوذپذيري با نمونه ي شاهد برابر شده است. به طوركلی جايگزينی سرباره به میزان 50 درصد همراه با 10 % سیلیكافیوم سبب
كاهش چشم گیري در نفوذپذيري می گردد؛ اما در نمونه ي حاوي 10 درصد سیلیكافیوم و 65 درصد سرباره به دلیل كاهش شديد
خاصیت قلیايی در بتن و كاهش سرعت واكنش هاي پوزولانی، هیدرات هاي سیلیكات كلسیم با سرعت پايینی شكل می گیرند و
ژل حاصل داراي تخلخل زيادي است. جايگزينی سیلیكافیوم در طرح هاي حاوي سرباره باعث بهبود ريزساختار بتن گرديده است
و به نظر ساختار خمیري متراكم تري را ايجاد می كند. در نمونه هاي حاوي زئولیت به دلیل تسريع در انجام واكنش هاي پوزولانی و
افزايش سرعت تشكیل هیدرات هاي سیلیكاتی، میزان نفوذپذيري كاهش پیدا می كند و در مخلوط بتنی ژلی با ساختار متراكم
پديد می آيد. در ارتباط با ريسك ترك خوردگی، نمونه هاي حاوي دوده سیلیسی و زئولیت به دلیل بهبود مقاومت هاي اولیه، نسبت
به ساير نمونه ها وضعیت مناسب تري را دارا می باشند. نمونه حاوي 20 درصد سرباره و 10 درصد دوده سیلیسی بهترين وضعیت را
از لحاظ مقاومتی و حرارتی دارا می باشد. در اين طرح علیرغم كاهش پیك دمايی، مقاومت 28 روزه بهبود يافته است. به طور كلی
براي تشخیص بتن مناسب جهت استفاده در قطعات بتن حجیم، بايد به مسائل حرارتی، مقاومتی و دوامی نمونه ها توجه كرد.

 

Abstract:
Recently, Construction of high Strength mass reinforced concrete structures such as bridge pier, prestress
concrete or column of tower, which contain high cement content, have increased. Temperature rising, because
of hydration, lead to considerable thermal stresses. This phenomena cause serious damage in concrete
elements. So study the more details with experimental methods is necessary. In the present thesis, temperature
history and heating parameters of different specimens in a semi adiabatic condition with and without
pozozolans was experimentally identified. Concrete columns with 80 and 120 diameters were modeled and a
finite elements analysis was carried out to predict thermal stresses and risk of cracking during early ages. In
this thesis, 12 designs mix with water-cement ratio constant 0.44 has been made. Then the penetration of all
specimens were studied. The result of the present study demonstrate that pozzolanic materials diminished
hydration peak temperature, whereas silica fume and zeolite have no serious effect on this parameter. The
lowest thermal gradient related to samples containing 50 and 60 percent slag with or without silica fume. In
this mix, for reducing the amount of cement, thereby reducing the amount of calcium hydroxide, hydration
reaction continues with low speed. Because of strength rising, The risk of concrete cracking containing silica
fume and zeolite is the lowest. Using the slag, reduce penetration of concrete. Generally using slag up to 50%
with or without silica fume cause good effect in reducing concrete penetration. Using silica fume with slag
improve concrete microstructure. Zeolite have same behavior with silica fume in strength. In conclusion using
silica fume in concrete containing slag improve behavior of fresh and hardened concrete. In this thesis we
found zeolite as a pozzolanic material that improve early strength and microstructure of concete such as silica
fume. And the specimen with 20% slag and 10% zeolite has good result. In this case we found the lower peak
temperature and better compressive strength in compared with normal concrete.

زمان: 25/11/93 ساعت 10:30

محل: آمفي تئائر دانشكده مهندسي