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

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران

عنوان: 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

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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 پایان­نامه 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 9/0 استفاده گردید. تاثیر الیاف و نانوسیلیس در سه درصد مختلف برای هر کدام در نسبتهای 1/0 ، 2/0 و 3/0 درصد برای الیاف و2 ، 4 و 6 درصد برای نانوسیلیس روی بتن با نسبت آب به سیمان 38/0 مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. در مجموع بیش از 192 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 55 درصد و مقاومت کششی تا 25 درصد افزایش یافت. افزایش چشم­گیر مقاومت الکتریکی نیز نشان از دوام بالای این نوع بتن داشت.

فهرست مطالب:

فصل اول :مقدمه و کلّیات  

1-1. مقدمه…………………………………………………………………………………………… 2

1-2. معرفی بتن الیافی……………………………………………………………………………..2

1-2-1. تعریف………………………………………………………………………………………..3

1-2-2. آیین نامه های معتبر بتن الیافی……………………………………………………………3

1-3. کاربردهای بتن الیافی ……………………………………………………………………….4

1-3-1. بتن پرتابی(شاتکریت) ………………………………………………………………………4

1-3-2. دالهای روی بستر …………………………………………………………………………..5

1-3-3. صنایع نظامی ………………………………………………………………………………..7

1-3-4. کف سالنهای صنعتی ………………………………………………………………………7

1-4. مزایا و معایب بتن الیافی ……………………………………………………………………..7

1-5. جنبه های اقتصادی بتن الیافی…………………………………………………………..8

1-6. نانو مواد در بتن ………………………………………………………………………………….9

1-7. خلاصه و اهداف تحقیق ……………………………………………………………………..10

1-8.پیشینه تحقیق ……………………………………………………………………………..10

1-9. مقایسه چند نوع الیاف از نظر هندسه …………………………………………………….11

1-10.مقایسه اثر نوع های مختلف الیاف از نظر جنس در بتن الیافی ………………………..12

1-11. تحقیقاتی که منحصراً بر روی خواص مکانیکی بتن حاوی الیاف پلی پروپیلن با و بدون نانومواد انجام گرفته است…..13

1-12. اثر نانوسیلیس بر روی خمیر سیمان……………………………………………………..15

1-13. اثر نانوسیلیس بر بتن …………………………………………………………………15

1-14. تحقیقات انجام شده در ایران ………………………………………………………………16

1-15. خواص مکانیکی الیاف…………………………………………………………………….18

1-15-1. تاریخچه………………………………………………………………………………..18

1-15-2. انواع الیاف…………………………………………………………………………….19

1-15-2-1. الیاف مصنوعی…………………………………………………………………….19

1-15-2-2. الیاف کربن……………………………………………………………………………19

1-15-2-3. الیاف آرامید………………………………………………………………………..20

1-15-2-4. الیاف شیشه و آزبست……………………………………………………………20

1-15-2-5. الیاف فلزی………………………………………………………………………..21

1-15-2-6. الیاف گیاهی وطبیعی…………………………………………………………….22

1-51-2-7. الیاف پلی پروپیلن…………………………………………………………………22

1-15-2-7-1. مزایای الیاف پلی پروپیلن نسبت به مش ضد ترک ( آرماتور حرارتی )…….23

1-15-2-7-2. روش و میزان مصرف ………………………………………………………….24

1-15-2-7-3. ویژگیهای بتن الیافی حاوی الیاف پلی پروپیلن………………………….24

1-15-2-7-4. کاربردهای الیاف پلی پروپیلن ……………………………………………….25

1-15-2-8. آزمایش اسلامپ بتن الیافی…………………………………………………26

1-16. نانو مواد ها و مشخصات آنها………………………………………………………..26

1-16-1. مواد نانو کمپوزیت……………………………………………………………….27

1-16-2. بتن با عملکرد بالا (HPC) …………………………………………………………27

1-16-3. نانو سیلیس آمورف…………………………………………………………………27

1-16-3-1. نانوسیلیس و مقایسه بعضی خواص آن با سیلیکافیوم…………………….28

1-16-4. نانو لوله ها………………………………………………………………………30

فصل دوم: مواد و روشها

2-1. مواد مورد استفاده(Material) ……………………………………………………..33

2-1-1. سیمان…………………………………………………………………………….33

2-1-1-1. سیمان پرتلند پوزولانی (PPC) ………………………………………………33

2-1-2. آب اختلاط…………………………………………………………………………..35

2-1-3. سنگدانه ها………………………………………………………………………….35

2-1-3-1. آزمایش لس آنجلس بر روی سنگدانه های درشت……………………….36

2-1-4. الیاف پلی پروپیلن……………………………………………………………….37

2-1-5. ماده افزودنی نانوسیلیس…………………………………………………….38

2-1-6. ماده افزودنی فوق روان کننده……………………………………………………38

2-1-7. قالب ها…………………………………………………………………………….40

2-1-8. روش انجام آزمایشها(Methods) ………………………………………………40

2-1-9. روش تعیین طرح اختلاط به صورت کلی…………………………………………41

فصل سوم: نتایج و بحث

3-1. آزمایشهای انجام شده……………………………………………………………..45

3-2. نتایج آزمایشهای بتن الیافی……………………………………………………….45

3-2-1. آزمایش مقاومت فشاری…………………………………………………………46

3-2-1-1. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف A (مرجع)……..47

3-2-1-2. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف B …………………

3-2-1-3. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف C…………………

3-2-1-4. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف D ……………….

3-2-1-5. بررسی کلی نمودار های  آزمایش مقاومت فشاری………………….56

3-2-2. آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم……………………………………..57

3-2-2-1. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف A(مرجع)……59

3-2-2-2. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف B………….

3-2-2-3. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف C………….

3-2-2-4. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف D…………

3-2-2-5. بررسی کلی نمودارهای آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم………..67

3-2-3. آزمایش سرعت پالس التراسونیک (UPV)………………………………….68

3-2-3-1. روش سرعت پالس……………………………………………………………68

3-2-3-2. عوامل موثر بر سرعت پالس……………………………………………..69

3-2-3-3. کاربرد روش سرعت پالس……………………………………………………69

3-2-3-4. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف A…………

3-2-3-5. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف B…………

3-2-3-6. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف C……………

3-2-3-7. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف D……………

3-2-3-8. بررسی کلی نمودارهای آزمایش التراسونیک………………………………..79

3-2-4. مقاومت الکتریکی…………………………………………………………………….80

3-2-4-1. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف A (مرجع)….82

3-2-4-2. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف B……….

3-2-4-3. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف C………..

3-2-4-4. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف D………..

3-2-4-5. بررسی کلی نمودارهای آزمایش مقاومت الکتریکی……………………………….90

فصل چهارم: نتیجه­  گیری و پیشنهادات

4-1. نتیجه گیری………………………………………………………………………………….96

4-2. پیشنهادها و موضوعات تحقیقی……………………………………………………..97

منابع……………………………………………………………………………………………99

فصل اول: مقدمه و کلیات

1-1- 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 استفاده 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]1[. 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]2[. 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]3[.

   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]4.[

2-1- معرفی بتن الیافی

1-2-1. 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 ]5[.

2-2-1- 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 1973 ارائه نمود و تاکنون این کمیته با چهار گزارش کلی کار خود را افزایش داده است. گزارش های این کمیته با نامهای فرعی  3R,2R,1Rو  4R نامیده می­شوند.

در گزارش ACI,544-1R که در سال 1996 ارائه گردید و در سال 1999 بازبینی شد، اطلاعات کاملی از انواع الیاف و خواص آنها و تاثیر آنها بر روی خواص مکانیکی بتن به علاوه آزمایش  اندازه­گیری 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]6.[

در گزارش ACI,544-2R که در سال 1989 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]7[.

در گزارش ACI,544-3R که در سال 1998 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]8[.

در گزارش ACI,544-4R که در سال 1988 ارائه گردید. به روشهای طراحی با الیاف فولادی پرداخته شده است. البته نتایج این طراحی­ها هنوز در ACI- 318 وارد نگردیده است]9[.

از آیین­نامه های دیگر، آیین­نامه JSCE [1] ژاپن می­باشد که روش اندازه­گیری 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.]10[.

3-1- 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، توقفگاهها، جایگاههای بنزین و سالنهای صنعتی

– روسازی بتنی بزرگراهها، جاده ها و فرودگاهها

– 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، پناهگاهها

– تیر های پیش­تنیده بتنی شمع­های ضربه­ گیر

موارد استفاده از فراورده­های سیمانی تقویت شده با الیاف گوناگون در جدول 1-1  آورده شده است.

کاربردهای مهم بتن الیافی عبارتند از:

1-3-1- 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 ]12و13[.

2-3-1- دالهای روی بستر

دالهای روی بستر حاوی الیاف جهت جلوگیری از شکستهای ناشی از بارهای دینامیکی[1] 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، فرودگاهها و بویژه سالنهای صنعتی مورد استفاده قرار می­گیرند. با استفاده از این نوع بتن(بتن الیافی) روسازی فرودگاهها را می توان 25 تا 40 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]12[.

3-3-1- 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 می­کنند]12[.

4-3-1- کف سالنهای صنعتی

به علت خاصیت الیاف در افزایش مقاومت ضربه ای، بتن الیاف­دار نسبت به بتن معمولی (حدود 5 تا 10 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]11[.

1 Dynamic load

1 Japan Society of Civil Engineering Standard

تعداد صفحه : 119

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

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

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید