امکان‌سنجی به‌‌کارگیری روش بلوغ در پیش‌‌بینی مقاومت بتن حاوی سرباره فعال‌شده

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: امکان‌سنجی به‌‌کارگیری روش بلوغ در پیش‌‌بینی مقاومت بتن حاوی سرباره فعال‌شده

ارائه دهنده: Provider: زهرا صفری

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر محمود نیلی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محمد شوشتری – دکتر مصطفی مقدسی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 23 اسفند 1399 ساعت 12:00

مکان ارائه: Place of presentation:

چکیده: Abstract: نگرانی­های حاصل از انتشار گازهای گلخانه‌ای در طول تولید سیمان، موجب تلاش برای توسعه­ی مواد سیمانی سازگارتر با محیط­زیست شده است. ازاین‌‌رو سیمان تا حدی توسط مواد مکمل سیمانی، SCM، مانند سرباره کوره آهن‌گدازی جایگزین می‌شود. به­علاوه کانی‌شناسی و ترکیب شیمیایی سرباره از یک منبع به منبع دیگر متفاوت است و آستانه درجه حرارت منحصربه‌‌فردی برای عملکرد گیرشی مناسب بتن حاوی سرباره جایگزین سیمان ارائه نشده است، به­همین منظور ضرورت بررسی عملکرد گیرشی سرباره کوره آهن‌گدازی اصفهان احساس می‌‌شود؛ زیرا برنامه زمان‌بندی ساخت سازه‌های بتنی به‌طور قابل‌توجهی از زمان‌گیرش و توسعه مقاومت تأثیر می‌‌پذیرد. از سوی دیگر به‌‌منظور حذف کامل سیمان، استفاده از فعالسازهای قلیایی در بتن حاوی سرباره مدنظر قرار می‌‌گیرند. از معایب SCM بر عملکرد بتن به‌خصوص در دمای عمل‌‌آوری پایین، افزایش زمان گیرش و کاهش کسب مقاومت اولیه است که این معضل می‌تواند در محل کارگاه ازنظر برنامه‌‌ریزی عملیات ساخت، مشکل‌ساز باشد. مشکلات بهره­برداری مشاهده‌شده در سازه­های بتنی شامل خسارات جانی و مالی که ناشی از عدم تخمین صحیح توسعه مقاومت است؛ لزوم تعیین ویژگی حساسیت دمایی در بخش پیش­بینی بلوغ بتن را مدنظر قرار می­دهد. از آنجاییکه واکنش‌ هیدراتاسیون اولیه متفاوت از سنین بالاتراست؛ عدم استفاده از انرژی فعالسازی منحصر به فرد در رابطه سن معادل پیشنهاد می­شود. برای پرداختن به این وضعیت، یک مطالعه تجربی به‌منظور توسعه و اعتبارسنجی رویه‌ای برای برآورد مقاومت بتن حامی محیط‌‌زیست با روش بلوغ برنامه‌ریزی گردیده است. مطالعات پژوهش حاضر، دو جنبه زیست‌محیطی و پیش‌بینی خصوصیات بتن را لحاظ می‌کند. جنبه اول به معرفی و بررسی گیرش، رژیم حرارتی، مقاومت، جذب آب و ریزساختار بتن حاوی سرباره بدون و با فعالساز می‌‌پردازد و مورد دوم اهداف اعتبارسنجی ASTM C1074 برای بتن حاوی درصدی سرباره بدون و با فعالساز، تعیین انرژی فعالسازی دوران گیرش و سخت شدن، پیش‌‌بینی خصوصیات گیرش و مقاومت و درنهایت ارائه رابطه پیشنهادی پیش‌‌بینی مقاومت را مدنظر قرار می­دهد. به همین منظور در طراحی مخلوط‌‌های بتنی چهار درصد جایگزینی 0، 50، 75 و 100 درصد سرباره با نسبت آب به مواد سیمانی 5/0 و دو درصد جایگزینی 0 و 100 درصد سرباره با نسبت آب به مواد سیمانی 4/0 در نظر گرفته شده و در طراحی مخلوط‌‌های قلیا فعال، نسبت آب به مواد سیمانی 4/0، سه غلظت 25/11، 15 و 75/18 مولار سدیم هیدروکسید به همراه سدیم سیلیکات مایع با مدول سیلیس حدود 3/2 استفاده گردیده است، در طراحی مخلوط‌های ملات معادل دو نسبت آب به مواد سیمانی 5/0 و 4/0 جهت بررسی توسعه مقاومت طبق ASTM C 1074 و زمان گیرش مخلوط­های خمیر با غلظت نرمال در نظر گرفته شد. تمامی طرح­ها تحت سه شرایط دمای عمل‌آوری 8، 23 و 40 درجه سانتی­گراد اندازه­گیری شدند. نتایج اخذشده از پژوهش حاضر نشان می‌‌دهد که در همه­ی مخلوط­های خمیر و بتن، دما اثر تسریعی بر زمان گیرش دارد؛ اما در مخلوط­های حاوی درصدی سرباره طولانی شدن زمان گیرش مشاهده شده است. به­طوریکه اندازه‌گیری زمان گیرش بتن حاوی 100 درصد سرباره امکان‌پذیر نگردید؛ اما بتن حاوی 50% سرباره به عنوان جایگزین مناسب بتن معمولی در دمای بالا معرفی می­شود. قله منحنی تاریخچه دمایی با افزایش درصد جایگزینی سرباره به تعویق می‌‌افتد. توسعه مقاومت بتن حاوی سرباره نیز به دلیل کاهش مقاومت فشاری در سنین پایین متفاوت از بتن معمولی است. از طرفی سرباره موجب کاهش اثر منفی افزایش دما بر مقاومت نهایی و عدم رخداد اثر تداخل منحنی مقاومت فشاری شده است. همچنین افزودن سرباره موجب بهبود دوام در سنین طولانی مدت می‌‌شود. البته کمترین مقاومت متناظر با بیشترین جذب آب اندازه‌‌گیری شده، در طرح حاوی 75% سرباره جایگزین رخ داده است. اثر افزایش میزان سرباره بر روی محصول ژل سیلیکات خارجی موجب تغییر تدریجی مورفولوژی از فیبریلار کاملاً خطی در مقادیر سطح پایین سرباره به ساختار ریز فویل مانند در مقادیر بالای سرباره است. انرژی فعالسازی در سنین اولیه که از نتایج گیرش حاصل شده است، با افزایش درصد جایگزینی سرباره رابطه مستقیم دارد؛ اما در دوران سخت شدن این رابطه غیر مستقیم است. از طرفی انرژی فعالسازی ملات معادل با خطای حدود 10%، معرف انرژی فعالسازی بتن متناظرش است. به جز در طرح حاوی 75% سرباره که این تفاوت مخصوصا در برازش با تابع هذلولی، مشهودتر است. تخمین زمان گیرش دو دمای 8 و 40 درجه سانتی‌‌گراد از رابطه سن معادل با خطای بیش از 20% همراه است و در صورت قبول حداکثر 50% خطا، می‌‌توان از این پیشنهاد برای تخمین زمان گیرش بتن با استفاده از روش سن معادل، استفاده کرد. رابطه سن معادل، اثر دما را بر توسعه مقاومت در سنین اولیه برای همه‌‌ی طرح‌‌ها با دقت بیشتری نسبت به رویکرد سائول تخمین زده است. از طرفی با استفاده از انرژی فعالسازی ملات معادل مقادیر مقاومت بتن متناظر دست پایین تخمین زده شده است. به طور کلی پیش‌‌بینی مقاومت در صورت استفاده از انرژی فعالسازی گیرش اولیه بتن و حساسیت دمایی دوران فرایند گیرش و سخت‌‌شدن بتن در رابطه سن معادل، با دقت مناسبی قابل ارائه است. همچنین پیش‌‌بینی توسعه مقاومت بتن حاوی 50% سرباره با تابع هذلولی بهتر صورت گرفته ولی مخلوط 75% سرباره و سرباره قلیا فعال با تابع نمایی بهتر تعیین شده است. نتایج صحت­سنجی رابطه پیشنهادی با مطالعات قبلی نسبت به ASTM C 1074 در سنین نهایی با تقریب خوبی همراه است.

فایل: ّFile: تنزيل فایل