ارزیابی رفتار حرارتی- مکانیکی بتن‌ حجیم خودتراکم حاوی سرباره فعال‌شده

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: ارزیابی رفتار حرارتی- مکانیکی بتن‌ حجیم خودتراکم حاوی سرباره فعال‌شده

ارائه دهنده: Provider: شهریار عبداله زاده - رشته مهندسی عمران

اساتید راهنما: Supervisors: آقای دکتر محمود نیلی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: آقای دکتر رحمت مدندوست-آقای دکتر ملک محمد رنجبر-آقای دکتر محمد شوشتری

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1402/08/22

مکان ارائه: Place of presentation: دانشکده فنی مهندسی

چکیده: Abstract: بتن به‌عنوان پرکاربردترین مصالح ساخته‌شده‌ی روز دنیا در اجرای پروژه‌های عمرانی نقش کلیدی دارد. یکی از مسائل مهم در اجرای المان‌های حجیم بتنی، بروز تنش‌های حرارتی و خرابی‌های ناشی از حرارت‌زایی بتن در سنین اولیه است. از سوی دیگر کمک به حفظ محیط‌زیست و کاهش تولید کربن‌دی‌اکسید، با به‌کارگیری مصالح زائد صنایع به‌منظور کاهش و یا حذف سیمان از اهداف توسعه پایدار است. لذا بهره‌گیری از بتن‌های نوین مانند بتن‌های خودتراکم و به‌کارگیری روش‌ها و مصالح جدید مانند سرباره فعال‌شده، به‌منظور ارتقای مشخصات مکانیکی و کاهش خطرات ناشی از ترک‌خوردگی در قطعات بتنی، ضروری به نظر می‌رسد. در پژوهش حاضر ایده استفاده از سرباره قلیافعال در ساخت بتن خودتراکم، به‌منظور اجرای قطعات حجیم بتنی با ریسک ترک‌خوردگی کمتر و مشخصات مکانیکی برتر، با توجه به ویژگی‌های خاص این مصالح، مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به عوامل مختلف تأثیرگذار و برای تعیین اثرگذاری هر عامل بر رفتار حرارتی-مکانیکی بتن‌های حجیم خودتراکم قلیافعال، از طراحی آزمایش به روش تاگوچی و آرایه متعامد L9 این روش، در تعیین طرح‌های مخلوط اصلی استفاده گردیده است. همچنین چهار رژیم عمل‌آوری به‌منظور شبیه‌سازی شرایط مختلف در بتن حجیم، در نظر گرفته شده است. عیار مواد چسباننده 500، 600 و700 کیلوگرم در مترمکعب، نسبت آب به مواد چسباننده 45/0، 465/0 و 48/0 ، یون سدیم فعال‌ساز 5، 6 و 7 درصد عیار مواد چسباننده و سه نسبت وزنی سنگ‌دانه درشت به ریز 75-25، 70-30 و 65-35 در نظر گرفته شده است. در بخش اول پژوهش، مشخصات مکانیکی شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مدول الاستیسیته و جذب آب و مشخصات حرارتی شامل تاریخچه دمایی نیمه‌آدیاباتیک و ضریب هدایت حرارتی 9 طرح مخلوط اصلی اندازه‌گیری گردیده است. براساس نتایج آزمایشگاهی، تحلیل عددی و مدل‌سازی نرم‌افزاری به‌منظور ارزیابی ریسک ترک‌خوردگی صورت گرفته است. در بخش دوم، روابطی به‌منظور پیش‌بینی رفتار مکانیکی و حرارتی بتن خودتراکم قلیافعال ارائه و دقت روابط با نتایج چهار طرح مخلوط به‌صورت اتفاقی، صحت‌سنجی شده‌ است. در بخش سوم نیز، رفتار حرارتی-مکانیکی بتن‌های خودتراکم با دو چسباننده‌ی قلیافعال و سیمانی متناظر آن مقایسه گردیده‌ است. حداکثر مقاومت‌های فشاری و کششی و مدول الاستیسیته متعلق به طرح‌های حاوی 700 کیلوگرم بر مترمکعب مواد چسباننده و محیط قلیایی با یون سدیم 7 درصد است. اعمال عمل‌آوری حرارتی ارتقای مشخصات مکانیکی بتن‌های خودتراکم قلیافعال را به ‌دنبال دارد. افزایش عیار مواد چسباننده از 500 به 600 و از 600 به 700 کیلوگرم بر مترمکعب، به ترتیب موجب افزایش 6/7 و 7/6 درصدی مقاومت فشاری و افزایش 6/7 و 9/3 درصدی مقاومت کششی گردیده است. با استفاده از روش تاگوچی و روابط رگرسیونی، پیش‌بینی مشخصات مکانیکی و همچنین حرارت تولیدی به‌عنوان یک شاخص مهم حرارتی، با دقت مناسبی (968/0=R²) امکان‌پذیر است. به‌طور متوسط حداکثر دمای طرح‌های سیمانی 14 درصد و میزان حرارت تولیدی 56 درصد بیشتر از طرح‌های قلیافعال است. در مدل‌سازی نرم‌افزاری نیز افزایش ریسک ترک‌خوردگی طرح‌های سیمانی نسبت به طرح‌های قلیافعال حاکی از عملکرد مناسب حرارتی-مکانیکی طرح‌های بتن حجیم خودتراکم قلیافعال است.

فایل: ّFile: تنزيل فایل