دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه بررسي ساختار بتن سبك سازه اي با بكارگيري مخلوطي از سبكدانه های پرليت، پوكه معدني ودانه هاي رس منبسط شده (ليكا)

فهرست شکلها
صفحه
فصل دوم
شكل 2-1- عكس كليساي بزرگ ايا صوفيه ساخته شده در قرن چهام ميلادي…………………………………………8
شكل 2-2 عكس آمفي تئاتر بزرگ روم، كلوسئوم ،ساخته شده بين سالهاي 70و82 ميلادي……………………….8
شكل 2-3- محدوده معمول چگالي بتن هاي ساخته شده با سبكدانه هاي مختلف…………………………………..34
شكل 2-4- نمونه بتن بدون ريز دانه……………………………………………………………………………………………….43
شكل 2-5- كاربرد بتن بدون ريزدانه در روسازي……………………………………………………………………………..43
شکل 2-6- مقاومت فشاری بتن …………………………………………………………………………………………………. 60
شکل 2- 7- مقاومت کششی در خمش بتن……………………………………………………………………………………  61
شکل 2-8- نتایج آزمایش جذب حجمی نمونه¬های بتن سبک در سن 28 روز……………………………………….66

فصل سوم
شكل 3-1- نمونه اي سيمان مصرفي………………………………………………………………………………………………74
شكل 3-2- نمونه اي از ژل وميكروسيليس مصرفي…………………………………………………………………………..77
شكل 3-3- نمونه اي از فوق روان كننده مصرفي……………………………………………………………………………..81
شكل 3-4- نمونه اي شن مصرفي………………………………………………………………………………………………….81
شكل 3-5- نمايي از معدن شن وماسه قره كهريز………………………………………………………………………………82
شكل 3-6- نمونه اي از ماسه مصرفي……………………………………………………………………………………………..84
شكل 2-7- نمونه اي از پودر سنگ مصرفي…………………………………………………………………………………….84
شكل 3-8- نمونه اي از پرليت دانه درشت………………………………………………………………………………………89
شكل 3-9- نمونه اي از پرليت دانه ريز…………………………………………………………………………………………..89
شکل 3-10- نمونه مکعبی شكسته شده بتن سبک حاوی مخلوطي از پرليت وپوكه معدني……………………..  89
شکل 3-11- نمونه هاي مكعبي ومنشوري بتن سبك تازه حاوي مخلوط ليكاوپرليت……………………………..  90
شكل 3-12- نمونه اي ليكاي درشت دانه مصرفي…………………………………………………………………………….91
شكل 3-13- نمونه اي ليكاي ريز دانه مصرفي………………………………………………………………………………….91
شكل 3-14- وزن مخصوص توده اي ليكاي مصرفي…………………………………………………………………………92
شكل 3-15- وزن مخصوص دانه اي ليكاي مصرفي………………………………………………………………………….93
شكل 3-16- نمودار دانه بندي ليكاي مصرفي………………………………………………………………………………….94
شكل 3-17- نمودار درصد جذب آب دانه هاي ليكاي مصرفي…………………………………………………………..96
شكل 3-18- نمونه پوكه معدني مصرفي…………………………………………………………………………………………99
شكل 3-19- نحوه توزين مصالح با ترازو………………………………………………………………………………………106
شكل 3-20- نحوة توزين نمونة بتني ساخته شده با سبكدانه هاي مختلف…………………………………………….106
شكل 3-21- نحوةعمل آوري نمونه هاي بتني در داخل حوضچه هاي آب داخل آزمايشگاه………………….106
شكل 3-22-نحوةعمل آوري نمونه هاي بتني در داخل حوضچه هاي آب خارج آزمايشگاه…………………..107
شکل 3-23 -دستگاه آزمایش مقاومت فشاری برای نمونه مکعبی 10 10 10………………………………….. 119
شکل 3-24 -دستگاه آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم برای نمونه استوانه ای  20  10 ……………………122
شکل 3-25- دستگاه آزمایش مدول الاستیسیته برای نمونه استوانه ای  30  15 …………………………………  123
شکل 3-26- دستگاه آزمایش مقاومت کششی ناشی از  خمش…………………………………………………………124

فصل چهارم
شکل 4-1-روند افزایش مقاومت فشاری طرحهای اختلاط چهارده گانه……………………………………………..129
شكل 4-2- روند افزايش مقاومت فشاري كليه طرح هاي اختلاط (54 طرح اختلاط)…………………………….130
شکل 4-3-بررسی مقاومتهای فشاری 3و7و28 روزه طرحهای اختلاط چهارده گانه……………………………… 130
شکل 4-4-بررسی مقاومتهای فشاری 3و7و28 روزه بتنهای سبک سيزده گانه………………………………………130
شكل 4-5- روند افزايش مقاومت فشاري با وزن مخصوص در كل نمونه ها………………………………………..131
شكل 4-6- روند افزايش مقاومت فشاري با وزن مخصوص در نمونه هاي انتخابي…………………………………132
شکل 4-7-روند افزایش مقاومت کششی غیر مستقیم بتنهای سبک انتخابي …………………………………………133
شکل 4-8 -رابطه مقاومت کششی غیر مستقیم با مقاومت فشاری 28 روزه بتن ……………………………………..133
شكل 4-9- روند افزايش مقاومت كششي ناشي از خمش در طرحهاي انتخابي……………………………………..134
شکل 4-10-نمودار رابطه مقاومت کششی ناشی از خمش  با مقاومت فشاری 28 روزه بتن …………………….135
شکل 4-11- رابطه مقاومت فشاری و وزن مخصوص………………………………………………………………………136
شکل 4-12- تخمین مقاومت فشاری 28 روزه از 7 روزه………………………………………………………………….137
شكل 4-13- تخمين مدول الاستيسيته از روي وزن مخصوص در طرح هاي انتخابي………………………………138
شکل 4-14- روند افزایش مدول الاستیسیته بتنهای سبک انتخابي………………………………………………………138
شكل 4-15- روند افزايش مقاومت فشاري بتن هاي گروه يك با افزايش مقدار سيمان………………………….139
شكل 3-16- روند افزايش مقاومت فشاري در تركيب هاي متفاوت از مخلوط ليكا،پرليت وپوكه……………139
شكل 4-17- روندافزايش مقاومت فشاري با كاهش نسبت آب به سيمان در تركيب 40% ليكا+ 15% پرليت.140
شكل 4-18- روندافزايش مقاومت فشاري با كاهش نسبت آب به سيمان در تركيب40% پوكه+ 15% پرليت140
شكل 4-19- روند افزايش مقاومت فشاري با كاهش حجم سبكدانه به حجم بتن………………………………….142
شكل 4-20- روند افزايش وزن مخصوص با كاهش حجم سبكدانه به حجم بتن…………………………………..142
شكل 4-21- تاثير پرامتر نسبت حجم سبكدانه ها به حجم بتن برروي مقاومت فشاري در طرح هاي انتخابي.143
شكل 4-22- درصد افت وزن مخصوص بتن هاي سبك نسبت به بتن معمولي …………………………………….143
شكل 4-23- روند افزايش وزن مخصوص بتن با كاهش نسبت دانه ها به سيمان……………………………………144

1-1-    مقدمه:
بتن کاربردی ترین وپر مصرف ترين مصالح مورد استفاده در جهان است. هزینه نسبتاً پایین، آسانی کاربرد و مقاومت فشاری بالای بتن از دلایل اصلی مقبولیت این ماده در دنیا به شمار         مي آيد.وچيزي كه از همه با اهميت تر است مواد اوليه اين مادة ساختماني بوده كه به وفور در همه جاي دنيا يافت مي شود .در اين بخش از پژوهشبه بیان مسئله، اهميت وضرورت انجام تحقیق، اهداف پژوهش،‌ و روند ارائه پايان نامه پرداخته شده است.

1-2-    بيان مسئله وضرورت انجام تحقيق:
بتن جزو پر مصرف ترين مصالح ساختماني است. اين ماده  شامل سنگدانه هاي شن و ماسه، سیمان و آب است . در سال 1992 ميلادي تنها در آمريكا63 ميليون تن سيمان پرتلند به 500 ميليون تن بتن تبديل شده است كه اين خود پنج برابر مصرف فولاد ، به صورت وزني ، در مدت مشابه بوده است. در اغلب كشور هاي جهان نسبت مصرف بتن به فولاد از 10 به 1 نيز فراتر رفته است. كل بتني كه در سال 91 ميلادي در جهان مصرف شده است بالغ بر 3 بيليون تن يعني يك تن به ازاي هر نفر در جهان تخمين زده مي شود[3].
بتن معمولي كه از سيمان پرتلند و سنگدانه هاي طبيعي ساخته مي شود، داراي يكسري نقاط ضعفي مثل وزن زياد آن  مي باشد. كه تلاش براي كاهش وزن بتن منجر به نوآوري جديد و ساخت       بتن هاي سبك شده است. علي رغم مزيت هاي پرشماري كه بتن دارا مي باشد، اعضاي بتني به علت مقاومت كمتر بتن نسبت به فولاد، در مقايسه با اعضاي فولادي داراي ابعاد بزرگتري هستند و از اين رو وزن اعضا در ساختمان هاي بتني بخش قابل توجهي از بار وارده به ساختمان را تشكيل مي دهد.

فهرست عناوین

صفحه
چكيده…1

فصل اول :كليات پژوهش
1-1- مقدمه………….2
1-2- بيان مسئله وضرورت انجام تحقيق……….2
1-3- اهداف تحقيق.4
1-4- روند ارائه پايان نامه…………5

فصل دوم: بتن سبک سازه¬ای و مروری بر تحقیقات انجام شده
2-1 – مقدمه……….. 6
2-2 – تاریخچه……..7
2-3 – سبک¬دانه ها.10
2-3-1 -تعریف ….10
2-3-2- طبقه بندي سبك دانه هااز نظر روش توليد……….11
2-3-3- سبک¬دانه¬های طبیعی….11
2-3-3-1- پاميس..12
2-3-3-2- اسكوريا………………12
2-3-3-3- سنگ پا………………12
2-3-3-4- پوكه معدني…………13
2-3-3-5- توف آتشفشاني…….13
2-3-3-6- دياتوميت…………….14
2-3-4- سبكدانه هاي طبيعي حاصل از مواد آلي………….14
2-3-4-1- پوكه نخل روغن…..14
2-3-5 – سبک¬دانه¬های مصنوعی ……………..15
2-3-5-1- تكنيك هاي توليد…15
2-3-5-2- خاك رس منبسط شده(LECA)فرآيند تر…16
2-3-5-3- لياپور آلماني ،روش خشك……..18
2-3-5-4- سنگدانه هاي اسليت منبسط شده.18
2-3-5-5- سبكدانه هاي به دست آمده از سنگ پرليت…19
2-3-5-6- سبكدانه هاي بدست آمده از ورميكوليت…….20
2-3-5-7- سبكدانه هاي بدست آمده از خاكستر بادي،ليتاژ…………….21
2-4 – خصوصیات کلی سبکدانه-ها……………21
2-4-1- چسبندگي21
2-4-2- جذب آب22
2-4-3- مقاومت….22
2-4-4- چگالي انبوهي………….23
2-5- خصوصيات فيزيكي بتن سبكدانه سازه اي…………..23
2-5-1- مقاومت وچگالي………24
2-5-2- مقاومت كششي………..25
2-5-2-1- مقاومت كششي تركاندن(آزمايش برزيلي)….25
2-5-2-2- مقاومت كششي ناشي از خمش…26
2-5-3- محاسبه مقاومت برشي از نظر آيين نامه ACI ….26
2-5-4- تغيير شكل بتن دانه سبك…………….27
2-5-4-1- تغيير شكل الاستيك ناشي از بارگذاري………27
2-5-4-2- خزش..27
2-5-4-3- جمع شدگي…………28
2-5-5- ضريب ارتجاعي……….28
2-5-6- مقاومت سايش…………29
2-5-7- ثبات شيميايي…………..30
2-5-8- چسبندگي بين آرماتور وبتن…………30
2-5-9- مقاومت در برابر بارگذاري دائم وايجاد بار خستگي……………31
2-5-10- مقاومت در برابر بارگذاري متمركز………………31
2-5-11- مقاومت در مقابل آتش……………..32
2-5-12- خواص حرارتي………32
2-5-12-1- قابليت انتقال حرارت…………….32
2-5-12-2- مقاومت در برابرحريق…………..33
2-6 – بررسی مقایسه¬ای سبک¬دانه-ها………….33
2-7 – روش¬های تولید بتن سبک ……………. 35
2-7-1- تقسيم بندي بتن سبك از نظر روش ساخت………35
2-8- بتن سبك سازه اي………..36
2-8-1- تعريف…. 36
2-9- انواع بتن¬های سبک…………… ………… 37
2-9-1- بتن گازی 37
2-9-2- بتن کفی…37
2-9-3- بتن EPS.40
2-9-4- بتن بدون ریزدانه ………42
2-9-5- بتن خاک اره-ای……….44
2-9-6- بتن دانه سبک لیکا ……45
2-9-6-1- دانه¬بندی دانه های لیکا…………….45
2-10- تحقيقات انجام شده…….48
2-10-1- بتن با سبکدانه طبیعی پومیس ……..48
2-10-2- ساخت بتن سبك مقاوم با ترکیب مصالح سیمان، خاکستر بادی، میکروسیلیس و اسکوریا………… 58
2-10-2-1- مصالح مصرفی……58
2-10-2-2- طرح اختلاط ……..58
2-10-3- بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی بتن حاوی ليكا ومیکروسیلیس ……….62
2-10-3-1- ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی لیکا…………….62
2-10-3-2- وزن مخصوص دانه¬های لیکا…..63
2-10-3-3- جذب آب دانه¬های لیکا………..64
2-10-3-4- مصالح مصرف شده……………..64
2-10-3-5- طرحهای اختلاط…64
2-10-4-  ساخت بتن سبک مقاوم با استفاده از لیکا و استالیت ………..66
2-10-5- خلاصه برخی مطالعات دیگر……..68

فصل سوم: روشهاي انجام آزمايشات
3-1- مقدمه………..71
3-2- مشخصات نمونه ها………..71
3-3- مصالح مصرفي……………..73
3-3-1-سیمان……..73
3-3-2-آب………..74
3-3-3- افزودني هاي معدني…..75
3-3-3 -1- تعريف میکروسیلیس یا دوده سیلیس………….75
3-3-3-2- دلايل بهبود و دوام بتن حاوي ميكرو سيليس..76
3-3-3-3- ميكرو سيليس و ژل سيليس مصرفي……………77
3-3-4- فوق روان كننده(Superplasticizer)…………78
3-3-4-1- تعریف.78
3-3-4-2- مكانيسم اثر فوق روان كننده ها…79
3-3-4-3- اثر سيمان برروي افزودني هاي فوق روان كننده…………….79
3-3-4- 4- فوق روان کننده مصرفي…………80
3-3-5- سنگدانه هاي طبيعي…..81
3-3-5-1-درشن دانه (شن)……81
3-3-5-2- ريزدانه(ماسه طبيعي)82
3-3-6-  پودر سنگ …………….85
3-3-7- دانه های پرليت…………86
3-3-7-1- تكنيك و روش توليد پرليت منبسط شده……..87
3-3-8- دانه هاي ليكا( خاك رس منبسط شده)…………..90
3-3-8-1- تعيين وزن مخصوص ليكاي مصرفي…………..92
3-3-8-2- دانه بندي…………….93
3-3-8-3- جذب آب…………..95
3-3-9- دانه هاي پوكه معدني…96
3-3-9-1- جرم حجمي فضايي و جذب آب سنگدانه پوكه…………….99
3-4- روند طراحی طرح های  اختلاط بتن….99
3-4-1-مقدمه …….99
3-4-2- معيار نسبتهاي اختلاط100
3-4-3- نحوه ساخت و عمل آوري بتن……104
3-4-4- طرحهای اختلاط اولیه و مقدماتی..107
3-4-5- طرحهای نهایی اختلاط بتن آزمایش شده  با مخلوط دانه هاي پرليت و ليكا و پوكه معدني…………116
3-5-آزمایشهای بتن سخت شده……………..118
3-5-1- آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن سخت شده.118
3-5-2- آزمایش کششی غیر مستقیم……….120
3-5-3- آزمایش تعیین مدول الاستیسیته…..122
3-5-4-آزمایش تعیین مقاومت کششی ناشی از خمش..123

فصل چهارم: بررسی نتایج حاصل از آزمایش
4- 1-مقدمه………127
4-2- خواص مکانیکی وفيزيكي بتن هاي سبك بتن……127
4-2-1 – بررسی کلی…………..127
4-2-2- مقاومت فشاری و وزن مخصوص..128
4-2-3 – مقاومت کششی غیر مستقیم………132
4-2-4 – مقاومت کششی ناشی از خمش….134
4-2-5 – رابطه مقاومت فشاری و وزن مخصوص………..135
4-2-6- تخمین مقاومت فشاری 28 روزه از 7 روزه…….136
4-2-7 – مدول الاستیسیته…….137
4-2-8- اعيار سيمان مصرفي…138
4-2-9- نسبت آب به سيمان…140
4-2-10- نسبت حجم سبكدانه ها به حجم بتن……………141
4-2-11- درصد افت بتن……..143
4-2-12- نسبت دانه ها به سيمان برروي وزن مخصوص144

فصل پنجم: خلاصه نتايج و پيشنهادات
5-1- خلاصه نتایج حاصله…….144
5-2- پيشنهادات..147

منابع و مأخد: .149