مقاله در مورد بتن هاي بازيافتي

 nx دارای 47 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : بتن های بازیافتی امروزه استفاده از بتن های بازیافتی به یكی از مهم ترین مسائل تبدیل شده است و اقتصاد توجه زیادی به استفاده از بتن با دانه بندی بازیافتی (RAC) دارد.تخمین زده شده است كه نزدیك به 150 میلیون تن قلوه سنگ برای شن و ماسه بتن سالیانه در ایالات متحده تولید می شود و به مصرف می رسد. حال اگر این حجم بالای مصالح سنگی می توانست از مصالح گذشته بازیافت شود دیگر معادن شن و ماسه به سرعت رو به كاهش نمی رفت. بنابراین استفاده از بتن سازه های فرسوده جهت ساختن بتن با دانه بندی بازیافتی شاید نتوان كه به طور كامل در نگه داشتن ذخایر و منابع طبیعی كمك كند ولی می تواند از هدررفتن یك حجم بزرگی از این منابع خدادادی كمك كند. همچنین استفاده از بتنهای RAC به تخریب نشدن محیط زیست نیز كمك بزرگی خواهد كرد. استفاده از بتن های بازیافتی از سازه های قدیمی در دهه های گذشته منافعی را برای انسانها به دنبال داشته است. برای مثال در سال 1980بخش حمل و نقل مینسولتا (Minnesolta) 16 مایل از یك مسیر مسطح را با بتن بازیافتی پوشاند و بعد از آن تخمین زده شد كه تقریباً در این پروژه حدود 600 هزار دلار صرفه جویی شده است. بسمه تعالیبخش اول:مقاومت بتن بازیافتی در برابر سیكلهای ذوب شدن و یخ زدناین مقاله به بررسی مقاومت بتن با دانه های بازیافتی (Recycled Aggregate Concrete) در برابر سیكلهای یخ زدن و ذوب شدن می پردازد و آن را با بتنهای طبیعی (معمولی) (Natural Aggregate Concrete) مقایسه می‌كند. این بررسی ها و نتایج حاصل یك سری آزمایشات علمی است كه در آزمایشگاه صورت گرفته است. سه حالت مختلف برای مقایسه بتنهای RAC و NAC درنظر گرفته می شود:حالت یكم (Case I): استفاده از یك نسبت آب به سیمان متوسط با مقدار 047 را مورد رسیدگی قرار می دهد (base Mixture) كه برای RAC و NAC استفاده می شود.حالت دوم (Case II): در این حالت با كم كردن نسبت آب به سیمان از 047 به 029 حالتی را پدید می آورد كه متفاوت از حالت اول خواهد بود كه به آن بتن با عملكرد بالا گویند. (Concrete High-Performance) حالت سوم (Case III): با اضافه كردن %5 مواد هوازا به بتن اصلی (base Mixture) این حالت را پدید می آوریم.عملكرد بتن RAC (بتن بازیافتی) در حالتهای I و II به دلیل استفاده از دانه های بازیافتی خوب نخواهد بود. این نتیجه با بتن NAC مقایسه می شود كه به دوام كامل رسیده است و نهایتاً نتیجه گرفته می شود كه اگر در بتن RAC از مواد هوازا استفاده شود دوام بتن RAC به اندازه بتن NAC خواهد شد. مقدمه :امروزه استفاده از بتن های بازیافتی به یكی از مهمترین مسائل تبدیل شده است و اقتصاد توجه زیادی به استفاده از بتن بازیافتی (RAC) دارد.تخمین زده شده است كه نزدیك 150 میلیون تن قلوه سنگ برای تهیه سنگدانه های بتن سالیانه در ایالات متحده آمریكا تولید می شود و به مصرف می رسد. حال اگر این حجم بالای مصالح سنگی می توانست از مصالح گذشته و قدیمی بازیافت شود دیگر معادن شن و ماسه رو به كاهش و نابودی نمی رفت.بنابراین استفاده از بتن سازه های فرسوده و راهها كه عمر مفید خود را كرده اند جهت ساختن بتن با دانه های بازیافتی شاید نتواند كه به طور كامل در نگه داشتن ذخایر و منابع طبیعی كمك كند ولی می تواند كه از هدر رفتن یك حجم بزرگی از این منابع خدادادی كمك كند. همچنین استفاده از بتنهای RAC به تخریب نشدن محیط زیست نیز كمك بزرگی خواهد كرد.استفاده از بتن های بازیافتی با تخریب بتن های فرسوده در دهه های گذشته منافعی را برای انسانها به دنبال داشته است. به عنوان مثال در سال 1980 بخش حمل و نقل مینسوتا (Minnesota) توانست 19 مایل از یك مسیر مسطح را با بتن بازیافتی بپوشاند و تقریباً 600 هزار دلار صرفه جویی اقتصادی داشته باشد. اهمیت تحقیق:بازیافت بتن سیمانی (Portland Cement Concrete) و تهیه یك بتن مناسب از مصالح بازیافتی به یك مطالعه كامل و جامع در رابطه با مشخصات فیزیكی مصالح و عملكرد دوام (durability concrete) نیاز دارد.هرچند اطلاعات زیادی در رابطه با عملكرد دوام بتن سیمانی (PCC) در دست است اما با این حال این اطلاعات نمی تواند به خوبی عملكرد دوام بتن را برای ما آشكار كند، زیرا محدودیتها و تناقضات در نتایج آزمایشات انجام شده وجود دارد. بنابراین واضح است كه گستره استفاده از بتن با دانه های بازیافتی (RAC) نیازمند تحقیقات وسیع به منظور انتقال دادن شفاف شرایط ساختاری موادی كه ممكن است بر دوام و مقاومت بتنی در برابر یخبندان تأثیر كند. اهداف:بر طبق كمیته ACI شماره 201 (ACI Committee 201)، دوام بتن سیمانی (PCC) اینگونه تعریف می شود كه توانایی مقاومت كردن در برابر عوامل جوی (Weathering faction)، مواد شیمیایی، ساییدگی یا دیگر مسایلی كه باعث تخریب می شود. یك بتن بازیافتی (RAC) مقاوم مانند بتن طبیعی (NAC) باید بتواند شكل خود را حفظ كند، كیفیت خودش را از دست ند هد و كارآیی خود را از لحاظ سرویس دهی در سرتاسر عمر طراحی سازه حفظ كند.بیوك (BUCK) متوجه شد كه اختلاف بین مقاومت در برابر ذوب شدن و یخ زدن بتن اصلی (بتنی كه بتن RAC از آن مشتق می شود.) و بتن RAC كه از بتن خرد شده در آزمایشگاه تهیه شده است زیاد نیست.مالهرون و اُماهونی (Malheron and Omahony) گزارش كردند كه بتن ساخته شده از دانه های كه بتن ساخته شده از دانه های بازیافتی در آزمایشگاه از نظر مقاومت در برابر ذوب ش دن و یخ زدن مشابه یا بهتر از بتن ساخته شده با دانه های معمولی (Conventional aggregates) با همان طرح اختلاط هستند.برخلاف مالهرون و اُماهونی دو دانشمند دیگر به نامهای نیشیبایاشی و یامورا (Nishibayashi & Yamura) گزارش كردند كه مقاومت در برابر ذوب شدن و یخ زدن بتن RAC بطور قابل توجهی نسبت به بتن نرمال پایین است و حتی به وسیله استفاده از مواد هوازا در آن (Case III) نیز افزایش نمی یابد.همانطور كه ملاحظه می كنیم سه نظریه داده شده با هم اختلاف دارند. بنابراین نیاز به تحقیق و مطالعه زیاد در باره فاكتورهای اولیه داریم با بتوانیم عملكرد بتن RAC را در مقابل ذوب شدن و یخ زدن و دیگر عوامل را بفهمیم.برنامه تجربی:مصالح (Materials):از سیمان پرتلند تیپ I برطبق ASTMC 150 برای طرح اختلاط بتنهای RAC و NAC استفاده می شود. در هر دو بتن از سنگدانه های خوب استفاده می شود و سنگدانه هایی كه در بتن NAC مورد استفاده قرار می گیرد باید از نوع خشن و زبر باشد مطابق ASTMC33 (كمیته C33 یكی از كمیته های مؤسسه ASTM است كه روی خصوصیات مصالح شن و ماسه تحقیق می كند. جداول 1 و 2 از استاندارد فوق الذكر اقتباس شده است و محدوده مجاز شن و ماسه مصرفی را مشخص می كند.) خاكستر بادی (Fly ash):خاكستر بادی كه مورد استفاده قرار می گیرد بر طبق ASTM 618 باید از نوع F باشد.خاكستر بادی در هر دو بتن RAC و NAC مورد استفاده قرار می گیرد و در طرح اختلاف باید مصرف گردد. آب:آب مورد نیاز برای اختلاط بر طبق ASTMC494 مورد نیاز است برای انواع A و F. تركیبات شیمیایی:تركیبات شیمیایی شامل سوفونات نفتالین فرمالدئین شده است. (Sulfonated naphthalene Formal) دانه های بازیافتی به وسیله خرد كردن نمونه های قدیمی استوانه ای كه در آزمایشات قبلی در آزمایشگاه مورد استفاده قرار گرفته است تهیه شده است. ابعاد خرد شده (12in×6) 305mm×152 می‌باشد.روش خرد كردن به این ترتیب است كه ابتدا هركدام از نمونه های بتنی استوانه‌ای را به دو قسمت تبدیل می كنند سپس در داخل دستگاه خردكننده می‌اندازند. دستگاه آرواره هایی كه این آرواره ها به میزان 1in باز و بسته می‌شوند. با باز شدن و بسته شدن آرواره های دستگاه نمونه ها خرد می‌شوند. سپس به وسیله یك سرند كه به صورت اتوماتیك حركت می كند (Sieve Shaker) دانه های خرد شده به چهار اندازه مختلف تقسیم می شوند و برای تهیه بتن RAC آماده می شود بر طبق ASTMC33. لازم به تذكر است كه دانه های بازیافتی و دانه های طبیعی در تهیه بتن RAC و NAC به صورت خشك مورد استفاده قرار می گیرند.اختلاط بتن:همه طرحهای اختلاطی كه در این تحقیق مورد استفاده قرار می گیرند قابل استفاده كردن در روش حجم مطلق است. جدول شماره 1 سهم اختلاط هر یك از عناصر در طرح را برای هر دو بتن NAC و RAC مشخص كرده است. همانطور كه در جدول مشاهده می شود نسبت آب به سیمان حالت II در مقایسه با حالت I و III كمتر است. ولی مقدار خاكستر بادی (Fly ash) در حال ت II بیشترین مقدار است .حالت III نیز با اضافه كردن %5 مواد هوازا به طرح اختلاط با حالتهای I و II كاملاً متفاوت شده است. توضیح در باره طرح اختلاط بتن بر طبق ACI211:طرح مخلوط بتنی به این مفهوم است كه به چه نسبتی اجزاء بتن (سیمان – آب – شن و ماسه) را مخلوط كنیم تا بتن ساخته شده به خواص مشخصی دست یابد. معمولاً در طرح مخلوط بتن سه مسئله مطرح است:1- رسیدن به مقاومت مورد نظر.2- تأمین دوام كافی.3- رسیدن به اسلامپ مورد نظر.موارد یكم و دوم به بتن سخت شده و مورد سوم به بتن تازه مربوط می شود.در مورد دوم باید توجه كرد كه دوام كافی برای هر بتنی به شرایط محیطی كه آن بتن در معرض آن قرار خواهد گرفت، بستگی دارد.عامل مخرب برای بتنی كه در محیط سولفاتی قرار گرفته با بتنی كه در ساحل دریا و در تماس با آب دریا قرار گرفته، متفاوت خواهد بود و عامل مخرب برای بتنی كه در معرض یخ زدن و آب (ذوب) شدن متوالی قرار گرفته، با دو مورد قبلی (كه مورد بحث ما نیز است) تفاوت خواهد داشت.بنابراین در یك طرح مخلوط مناسب، تأثیر هر یك از عوامل مخرب محیطی در جای مناسب درنظر گرفته شده و تدابیر مناسب جهت تأمین دوام كافی، اتخاذ خواهد گردید.قابل ذكر است كه اكثر روشهای طراحی مخلوط بتن بر اساس خواص مصالح ی كه در هر منطقه یا هر كشور موجود بود تنظیم شده و طبعاً كاربرد آنها در یك منطقه دیگر چندان دقیق نخواهد بود.آیین نامه آمریكا یا ACI از این مزیت برخوردار است كه در مراحل پایانی طرح، با ساخت یك نمونه آزمایشگاهی و انجام چند آزمایش ساده روی این نمونه، نتایج مراحل قبلی را اصلاح كرده و به این ترتیب تأثیر خواص ویژه مصالح هر منطقه را به نحو مناسب، در نتایج طراحی دخالت می دهد.آزمایش ذوب شدن و یخ زدن: مقاومت بتن در برابر ذوب شدن و یخ زدن به وسیله نمونه منشوری مطابق ASTMC666، روش A، تعیین می شود.سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن به این ترتیب است كه ابتدا درجه نمونه بتنی منشوری از به كاهش و سپس از به ( به ) افزایش می یابد.بعد از 14 روز كه از عمل آوردن (Curing) نمونه ها در محیط مرطوب استاندارد گذشت (همانطور كه در روش آزمایش مشخص شده) سه نمونه از هر اختلاط وزن و برای فركانس عرضی اصلی (Frequency Fundamental Transvers) آزمایش می شود برطبق ASTM215.نمونه ها مورد آزمایش قرار می گیرند برای فركانس های بسامد افزار (پرطنین) و هر 36 بار كه سیكل ذوب شدن و یخ زدن صورت گرفت وزن می شوند این كار ادامه دارد تا وقتی كه سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن به 300 مرتبه برسد یا مربع مقدار فركانس عرضی اصلی كمتر از %60 مقدار فركانس عرضی آغازین برسد.مراقبت از بتن:چون در بالا از نگهداری (Curing) 14 روزه بتن صحبت شد در اینجا چند سطری در باره عمل آوردن بتن (نگهداری) توضیح می دهیم.به عمل آوردن بتن یا مراقبت از بتن مراقبتی است كه سازنده بتن باید در طول 7 الی 10 روز اول از بتن به عمل آورد. (كه در این آزمایش 14 روز مراقبت لازم است.)در مراقبت از بتن باید به دو مسئله مورد توجه باش د:الف) رطوبت كافی و مناسب.ب) دمای خوب و كافی.كنترل دما در هوای معمولی چندان ضروری نیست، ولی در هوای بسیار گرم و یا در هوای سردتر از 4 درجه سانتی گراد باید تدابیر ویژه ای اتخاذ شود.روشهای مراقبت شامل موارد زیر است:الف) روشهایی كه حضور آب در كنار بتن تأمین می شود كه به قرار زیر است:1- ایجاد بركه آب2- ایجاد مه (آب پاشی)3- استفاده از پوششهای خیس نظیر گونی 4- استفاده از كاغذهای نفوذناپذیر5- استفاده از پوششهای نایلونی6- استفاده از مواد محافظ7- قالبهای در جا نگهداشته شدهب) روشهایی كه با ایجاد حرارت زیاد همراه با رطوبت كافی، گیرش بتن را تسریع می كند:1- استفاده از جریان بخار آب.2- استفاده از بخار آب همراه با فشار.نتایج:مشخصات مصالح دانه ای بازیافتی:دانه بندی دانه های بازیافتی:دانه بندی دانه های بازیافتی كه در محدوده مجاز از لحاظ ابعاد قرار دارند برای دانه بندی خاصی كه توسط ASTMC33 مشخص می شود در شكل زیر نشان داده شده است.شكل 1- نمودار محدوده مجاز دانه های درشت در بتن بازیافتی برطبق ASTMبرای مشخص كردن بهترین تركیب دانه بندی به این ترتیب عمل می كنیم كه از میان نقاط موجود در شكل 1 یك نقطه را انتخاب كرده كه بهترین شرایط دانه بندی را داشته و با شرایط ASTM نیز مطابق باشد. این كار چندان مشكلی نیست.شكل و بافت:دانه های بازیافتی دارای لبه های معین و زاویه دار در شكل هستند بطوری كه نتیجه این مطلب یك نسبت سطح به حجم بالایی می شود.به دلیل وجود چسب ملات قدیمی در سطح دانه های بازیافتی بافت سطح این دانه ها ناصاف و دارای خلل و فرج است. آزمایش فیزیكی برای سنجیدن زاویه داری دانه های بازیافتی صورت نگرفته است. ولی به صورت چشمی و دیداری رده بندی می شود كه دانه های بازیافتی در سطح دارای 100% شكستگی هستند. جذب (Absorption):جذب آب دانه های طبیعی و بازیافتی به وسیله ASTMC128 معین می شود و در جدول 2 نیز نشان داده شده است.جدول 2- مشخصات دانه های طبیعی و بازیافتی.جدول 3- اسلامپ و مقدار مواد هوازی اضافه شده.همانطور كه در جدول 2 مشاهده می شود درصد آب جذبی توسط دانه های بازیافتی 4/70 درصد و توسط دانه های طبیعی 03% است یعنی %4/4 بین آب جذبی دانه های بازیافتی و طبیعی اختلاف است.دلیل این اختلاف زیاد برای درصد جذب آب را می توان به چسب ملات كهنه كه برروی دانه های بازیافتی قرار دارد نسبت داد. یعنی وجود این ملات كهنه برروی این دانه ها باعث ایجاد جذب بالای آب دانه های بازیافتی گردیده است.وزن مخصوص:همانطور كه می دانیم وزن مخصوص مصالح دانه ای به صورت نسبت وزن به حجم و یا وزن واحد حجم تعریف می شود. همچنین وزن شن و ماسه نیز بر اساس حالت اشباع با سطح خشك (SSD) تعیین می شود. به عبارت دیگر فرض بر این است كه دانه ها نه آبی از مخلوط جذب می كنند و نه آبی به مخلوط اضافه نمایند. اگر رطوبت شن و ماسه در حالت SSD نباشد، باید تصحیحات لازم برای وزن شن و ماسه و آب مصرفی صورت گیرد.در این آزمایش نیز مصالح در حالت اشباع با سطح خشك هستند. و تعیین وزن مخصوص با فرض SSD بودن مصالح صورت گرفته است (Saturated Surface dry). همانطور كه در جدول 2 مشاهده می شود وزن مخصوص دانه های بازیافتی 2/4 و دانه های طبیعی 2/67 است. كمتر بودن وزن مخصوص دانه های بازیافتی را می توان به نسبت كم چگالی ملات قدیمی كه به دانه های بازیافتی چسبیده است نسبت داد. مشخصات بتن RAC تازه:بتن تازه بتنی است كه تازه ساخته شده و دارای خاصیت روانی یا پلاستیسیته است.كارآیی (Workability):كارآیی عبارت است از درجه سهولت ریختن و كاركردن با بتن. هرچه ریختن بتن تازه سخت تر باشد كارآیی آن كمتر یا پایین تر است. آزمایش اسلامپ برای تعیین میزان كارآیی بتن به كار می رود. بدیهی است كه هرچه اسلامپ كمتری انتخاب شود، خواص مطلوب بتن در بتن سخت شده بهتر خواهد شد.همانطور كه در جدول شماره 3 مشاهده می شود كارآیی تمام مخلوطها در جدول مشخص شده است. این كارآیی توسط آزمایش اسلامپ مشخص شده است. مطابق با ASTMC143.مخلوطی كه حاوی دانه های بازیافتی است در مقایسه با مخلوطی كه حاوی دانه های طبیعی است دارای زبری و سختی بیشتری است. برای رسیدن به یك مقدار مساوی اسلامپ در هر دو مخلوط مقدار آب بیشتری را جهت احتیاط باید به مخلوط بتن RAC اضافه كرد (این آب باید از نوع F برطبق ASTMC494 باید باشد.) تا مخلوط بتن RAC كارایی بیشتری مشابه NAC پیدا كند.به طور كلی كم بودن كارآیی بتن RAC نسبت به بتن NAC را می توان به جذب بالای آب توسط ملات قدیمی كه به دانه های بازیافتی چسبیده است نسبت داد. به همین دلیل در 5 تا 10 دقیقه اول كمبود كارایی، بیشتر به چشم می خورد.حجم هوا:همانطور كه در جدول شماره 3 مشاهده می كنید حجم هوای محبوس شده بتن RAC مقداری بیشتر از بتن NAC است. این هوای بیشتر را می توان به دلیل وجود فضای خالی بیشتر در داخل دانه های بازیافتی نسبت داد. باز هم یادآوری می شود كه مخلوطهای نوع I و II فاقد مواد هوازا در طرح اختلاطشان هستند ولی در مخلوطهای نوع III همانطور كه اشاره شد به میزان %5 مواد هوازا به مخلوط به صورت عمدی اضافه شده است.مشخصات مكانیكی:شكل 2 مقاومت فشاری 28 روزه بتنهای RAC و NAC را برای هر سه مخلوط مختلف نشان می دهد. همانطور كه در شكل مشاهده می شود كاهش نسبت آب به سیمان از 047 به 029 باعث افزایش مقاومت فشاری حالت II نسبت به حالت I گردیده است. (شكل 2- مقاومت فشاری 28 روزه بتنهای RAC و NAC برای سه حالت I، II و III)همانطور كه در شكل 2- مشاهده می شود نسبت افزایش مقاومت فشاری از حالت I به II برای بتنهای RAC و NAC یكی نیست به طوری كه مقاومت فشاری بتن NAC به میزان 34% افزایش پیدا می كند، یعنی از مقدار 38/1 به 51/2 مگاپاسكال (5523-7416Psi) افزایش پیدا می كند ولی مقاومت فشاری بتن RAC به میزان %14 افزایش دارد. یعنی از مقدار 38/1 به 44/2 مگاپاسكال (5635-6575Psi) افزایش می یابد. دلیل افزایش كمتر مقاومت فشاری از حالت I به II در بتن RAC را می توان به مقاومت فشاری بتن اصلی (بتنی كه دانه های بتن RAC از آن مشتق شده است.) نسبت داد.به طوری كه مقاومت فشاری بتن اصلی 35 مگاپاسكال (5000Psi) است در صورتی كه مقاومت فشاری مورد نیاز طراحی برای بتنهای RAC و 48MpaNAC (7000Psi) است.نتیجه ای كه وجود دارد این است كه گسیختگی بتن RAC ممكن است به دلیل استفاده از دانه های بازیافتی باشد یعنی گسیختگی از دانه های بازیافتی آغاز می گردد درحالی كه دلیل اصلی گسیختگی بتن NAC ممكن است چسب سیمان بتن باشد یعنی گسیختگی از چسب سیمان بتن آغاز می گردد. دلیل اصلی مطالب فوق بر پایه مشاهدات دیداری است. بتن RAC گسیخته می شود وقتی كه تركها عبور می كنند از میان دانه های بازیافتی و آنها را در طول با ملات شكاف می دهند. از طرف دیگر بتن طبیعی (NAC) گسیخته می شود وقتی كه تركهای ایجاد شده از میان چسب ملاط عبور كنند و دانه های بتن (NAC) را در بر بگیرند كه این امر سبب گسیخته شدن چسبندگی بین دانه ها گشته و نمونه گسیخته می شود. بنابراین، دانه های بازیافتی كه از بتن اصلی (Original Concrete) مشتق می شوند ممكن است كه از سنگ آهك خرد شده ضعیف تر عمل كنند. نتیجه اینكه یك تأثیر معكوس برروی عملكرد دوام بتن RAC در مقایسه با بتن NAC به وجود می آید. مشخصات دیگر مانند مدول الاستیسیته و مدول گسیختگی در شكلهای 3 و 4 نمایش داده شده اند كه همان روال قبلی را طی كرده اند.همانطور كه قبلاً ذكر شد تفاوت حالت I و حالت II در حدود %5 مواد هوازا در طرح اختلاط با حالت III است. همانطور كه در شكل 2 ملاحظه می شود حالت III نسبت به حالت I بترتیب برای بتن های NAC ، RAC، 25 و 23 درصد كاهش مقاومت داریم یعنی به ازای هر یك درصد مواد هوازا در طرح اختلاط 4 تا %5 كاهش مقامت برای بتن ایجاد می شود. (شكل 3- مدول الاستیسیته 28 روزه بتن های RAC و NAC برای سه حالت.)مقاومت در برابر ذوب شدن و یخ زدن (Resistance to freezing and thawing)مدول دینامیكی نسبی:مدول دینامیكی الاستیك برای تخمین زدن مقاومت بتن در مقابل یخبندان به كار می رود. دلیل استفاده از مدول دینامیكی الاستیك به خاطر تخریب نكردن نمونه های ماست. یعنی بدون اینكه باعث تخریب نمونه های بتنی شود مقاومت نمونه ها را برای ما تعیین می كند.گوناگونی در مقدار مدول دینامیكی در تمام مدتی كه سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن اعمال می شود یك شرایط خوبی را از گوناگونی در مقاومت نمونه های بتنی تهیه می كند. گوناگونی مقاومت در هر تكرار سیكل درجه مقاومت بتن در برابر ذوب شدن و یخ زدن را منعكس می كند.(شكل 4- مدول گسیختگی 28 روزه بتنهای RAC و NAC)مدول دینامیكی نسبی الاستیكی (RDM) تعریف می شود مطابق ASTMC215 و از روابط زیر محاسبه می شود:(1) را این رابطه:RDM= مدول دینامیكی نسبی الاستیكی بعد از گذشت C سیكل ذوب شدن و یخ زدن به درصد.C= تعداد تكرارها در طول آزمایش. = فركانس عرضی اصلی بعد از گذشت C سیكل ذوب شدن و یخ زدن. = فركانس عرضی اصلی در زمانی كه هیچ سیكل ذوب شدن و یخ زدن نداشته باشیم (Hertz)در جدول 4 مقدار RDM برای سه حالت بیان شده وجود دارد. برای حالت 1 كه در شكلهای 5 و 6 نشان داده شده است، همانطور كه مشاهده می كنیم برای بتن طبیعی پس از گذشت 36 سیكل مقدار RDM به %33 مقدار اولیه خود می رسد. درحالی كه برای بتن بازیافتی پس از 72 سیكل مقدار RDM به %45 مقدار اولیه خود می رسد. (مقدار اولیه صفر است.) وجود یك مقدار مهمی از آب منجمد در داخل لوله های موئین كه در چسب سیمان وجود دارد یك فشار داخلی را در بتن به وجود می آورد. این فشار به دلیل منبسط شدن آب در اثر انجماد است. وجود این فشار باعث ایجاد خسارت به نمونه بتنی می شود و می تواند موجب كوتاهی زمان بقا و پایداری برای هر دو نوع بتن RAC و NAC گردد.(جدول 4- مقدار RDM به درصد برای سه حالت بتنهای RAC و NAC)(شكل 5- نمودار RDM برای سه حالت متفاوت بین RAC)(شكل 6- نمودار RDM برای سه حالت متفاوت بین NAC) برای حالت II كه در شكلهای 5 و 6 نشان داده شده اند بتن NAC حتی پس از گذشت 300 سیكل ذوب شدن و یخ زدن سالم است و هیچگونه افت در میزان RDM ندارند. در حالی كه بتن RAC پس از گذشت 100 بار تكرار ذوب شدن و یخ زدن دچار كاهش در میزان RDM می شود. در حقیقت بتن RAC دچار گسیختگی می شود وقتی 252 بار ذوب شدن و یخ زدن تكرار شود، زیرا RDM به میزان 60% مقدار اولیه كاهش می یابد. نسبت به مورد (حالت) I در این است كه نسبت آب به سیمان در این حالت (حالت II) كاهش یافته و همین امر باعث كاهش میزان لوله های موئین و فضاهای خالی در بتن NAC گردیده است. كاهش میزان لوله های موئین در بتن NAC باعث كاهش میزان آب منجمد در بتن می گردد كه این مسئله نیز باعث می شود كه تنش های فشاری در بتن كه به دلیل یخ زدن آب ایجاد می شود كاهش یابد.در باره بتن RAC همانطور كه در شكل مشاهده می شود كاهش نسبت آب به سیمان (Water Cement Ratio) از 047 به 029 ظاهراً یك مقاومت كامل در برابر یخ زدن عرضه نمی كند، هرچند كه عملكرد دوام بتن افزایش می یابد.دلیل اینكه بتن با دانه های بازیافتی (RAC) در حالت II نمی تواند یك مقاومت كامل در برابر سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن داشته باشد (مانند بتن NAC)، می توان به وجود مقادیر قابل توجهی از آب منجمد كه در لوله های موئینی كه در چسب سیمان قرار دارد نسبت داد. این لوله های موئین در بتن RAC حالت II كاملاً اصلاح نشده است یا به اندازه ای افزایش نیافته كه باعث بالا رفتن مقاومت بتن RAC در برابر ذوب شدن و یخ زدن بشود. دلیل دیگری كه می توان بیان كرد این است كه همانطور كه بیان شد بتن RAC به دلیل داشتن خلل و فرج در داخل دانه های بازیافتی آب بیشتری جذب می كند بنابراین واضح است كه جذب آب بیشتر توسط این بتن و یخ زدن آب می تواند فشار داخلی بیشتری را در داخل بتن RAC ایجاد كند.وجود فشار داخلی در داخل بتن بازیافتی (RAC) می تواند موجب عوارضی برای بتن گردد، ازجمله این عوارض این است كه فشار داخلی باعث می شود كه مقاومت كششی (Tensile Strength) دانه های بازیافتی به حد نهایی خود برسد و بتن گسیخته شود. دیگر عاملی كه ممكن است اتفاق بیفتد این است كه فشار داخلی بتن باعث شود مقداری از آب بتن كه در تركیب شركت دارد و دور چسب سیمان را احاطه كرده است از بتن خارج گشته و باعث خسارت زدن به بتن می شود و یا یك تركیبی از همه اینها (همه این مكانیزمها) ممكن است ایجاد شود كه باعث زوال سریع بتن RAC گردد. برای حالت III همانطور كه در شكلهای 5 و 6 مشاهده می شود هر دو نوع بتن مورد بررسی (بتن طبیعی و بتن بازیافتی)‌ در برابر بیش از 300 سیكل ذوب شدن و یخ زدن پایدار هستند و مقاومت می كنند. این افزایش مقاومت در برابر ذوب شدن یخ زدن را فقط می توان به حبابهای هوای درون بتن نسبت داد. در واقع حبابهای هوا ضمن آنكه نفوذ آب در بتن را محدود می كند، اگر چنانچه آب به مقدار كمی نفوذ كرد و یخ زد، این حفره های كوچك هوا افزایش حجم ناشی از یخ زدن را جبران كرده و مانع خرابی بتن می شوند. تغییرات وزن:تغییرات وزن نمونه بتنی در تمام طول سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن یكی دیگر از حالتهایی است كه باعث فساد و زوال نمونه بتنی می گردد.تغییر وزن باعث به وجود آمدن این طرز تفكر می شود كه یك مقداری از رطوبت جذب می شود به دلیل تركهایی كه در نمونه بتنی در اثر انبساط چسب سیمان به وجود می آید.تغییر وزن در اثر سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن از رابطه زیر بدست می آید: در این رابطه: = تغییر وزن نمونه پس از C بار تكرار عملیات ذوب شدن و یخ زدن. = وزن نمونه در ابتدای آزمایش، g = وزن نمونه پس از C بار تكرار عملیات ذوب شدن و یخ زدن، g.به عنوان مثال اگر 10= و 1/10= كیلوگرم باشد تغییر وزن به صورت زیر بدست می آید: در واقع برای این مثال %1 نمونه تغییر وزن داشته است.جدول 5 تغییرات وزن نمونه های بتنی را برای حالتهای I، II و III نمایش می دهد.(جدول 5- درصد تغییرات وزن برای نمونه های بتنی NAC و RAC)(شكل 7- درصد تغییرات وزن بتن RAC)(شكل 8- درصد تغییرات وزن بتن NAC) همانطور كه در شكلهای 7 و 8 ملاحظه می شود برای حالت I (base mixture) هرچه كه تعداد سیكلهای آزمایش ما بالا رود تغییرات وزن بتن NAC و RAC نیز افزایش می یابد. این افزایش برای بتن NAC (افزایش تغییرات وزن) با سرعت بیشتری نسبت به بتن RAC صورت می گیرد (مطابق شكل)، این مطلب دلالت بر این نكته دارد كه بتن NAC آب بیشتری جذب می كند. روند افزایش تغییرات وزن باعث فساد بتن RAC و یا NAC می شود و همانطور كه دیدیم روند كاهش RDM در طول سیكلهای اعمالی باعث فساد بتن می شود، حال اگر به شكلهای 5 و 6 نگاه كنیم می‌بینیم كه روند فساد بتن با كاهش RDM در بتن NAC با سرعت بیشتری صورت می‌گیرد همین مطلب برای تغییرات وزن نیز مشاهده شد یعنی افزایش تغییرات وزن بتن NAC با سرعت بیشتری نسبت به بتن RAC صورت می گرفت، و در نتیجه بتن NAC در حالت I زودتر از بتن RAC دچار فساد و زوال می شود. برای حالت II كه در شكل 8 مشاهده می شود بتن طبیعی (NAC) در سرتاسر دوره آزمایشی در حدود 02% تغییر وزن دارد. همینطور سرعت افزایش نسبت وزن در این حالت بسیار با كندی صورت می‌پذیرد و این نشان می دهد كه قابلیت نفوذپذیری و جذب آب توسط بتن كاهش پیدا كرده است، دلیل این كاهش یافتن این است كه نسبت (آب به سیمان) كاهش پیدا كرده است و همین قابلیت جذب آب توسط دنه‌های طبیعی نیز كاهش پیدا كرده است و همچنین قابلیت جذب آب توسط دانه های طبیعی نیز كاهش پیدا كرده است.جذب آب در حالت II (Case II) برای بتن طبیعی تأثیر منفی بر مقاومت در برابر ذوب شدن و یخ زدن ندارد و شاید به فرایند هیدراسیون چسب سیمان نیز كمك كند. زیرا تغییر وزن تا حدود 100 سیكل ذوب شدن و یخ زدن پایدار باقی می ماند.از طرف دیگر برای بتن بازیافتی همانطور كه در شكل 7 نشان داده شده است افزایش وزن به صورت سریع در طول دوره آزمایش انجام می گیرد، و این مطلب از جذب بالای آب توسط اجزای بتن خبر می دهد. افزایش وزن به طور متداوم برای بتن بازیافتی (RAC) كاهش میزان RDM را به دنبال خواهد داشت. در حقیقت یك ارتباط معكوس بین تغییرات وزن با RDM وجود دارد یعنی با افزایش وزن. RDM كاهش پیدا می كند. برای حالت III (Case III)، همان طور كه مشاهده می شود (شكلهای 7 و 8) افزایش وزن یك روند بسیار آرام را دارد و این روند برای هر دو بتن (RAC وNAC) صادق و این مقاومت بالای این بتنها را در برابر جذب رطوبت نشان می دهد.فاكتور دوام – (Durability Factor):فاكتور دوام از رابطه زیر بدست می آید: در این رابطه:DF: فاكتور دوام نمونه های مورد آزمایش.P: مدول دینامیكی نسبی الاستیسیتی پس از N سیكل به درصد.N: تعداد سیكلهایی كه P به یك مقدار مینیمم مشخص برای متوقف كردن آزمایش برسد، یا تعداد سیكلهای مشخصی كه در معرض خاتمه پیدا كردن است؛ هرچند اندك باشد.M: تعداد سیكلهای مشخصی كه در معرض خاتمه پیدا كردن است. عملكرد دوام برای هر دو بتن (بازیافتی و طبیعی) در جدول 6 و تصویر 9 نشان داده شده است. برای حالت I (base mixture) واضح است كه عملكرد دوام برای هر دو نوع بتن بسیار پایین است. نتیجه اینكه دوام هر دو بتن برای حالت I ضعیف است. بالا بودن DF (فاكتور دوام) بتن بازیافتی ممكن است كه به كمتر بودن آب در لوله های موئین موجود در چسب سیمان نسبت داده شود. پس نتیجه گرفته می شود كه به طور طبیعی دانه های بازیافتی قابلیت جذب بالایی دارند، كه باعث فشار هیدرولیكی كم در RAC می شود. با این همه می توان نتیجه گرفت كه آزمایش نمونه تحت شرایط نسبت بالا و استفاده نكردن از مواد هوازا باعث می شود كه بتن در برابر یخبندان دوان نداشته باشد و مقاومت نمی كند و باید تدابیر دیگری برای بالا بردن مقاومت انجام داد.برای حالت II برای بتن NAC مقدار DF، %100 است، پس در برابر یخبندان كاملاً مقاوم است، درحالی كه مقدار عملكرد دوام بتن RAC در حدود %24 است و این مقدار نشان دهنده دوام پایین بتن RAC برای حالت II است. می توان نتیجه گرفت كه كم كردن نسبت آب به سیمان عامل مهمی است برای بالا بردن عملكرد دوام بتن NAC به طوری این بتن می تواند به طور كامل در برابر سیكلهای ذوب شدن و یخ زدن مقاومت كند.در حالی كه در بتن RAC كم كردن نسبت برای بالا بردن دوام بتن بصورت مطلوب كافی نیست، البته مقدار مقدار دوام را بالا می برد ولی نه بطور كامل و مطلوب. دلیل این امر را می توان اینگونه بیان كرد كه در بتن NAC و RAC تمام موارد در طرح اختلاط مشابه هستند به جز نوع دانه ها و و زبری آنها، دانه های بازیافتی باعث تأثیر معكوس و منفی در روند بالا رفتن دوام بتن RAC می گردد.شكل 9- فاكتور دوام برای بتن RAC و NACجدول 6- فاكتور دوام برای سه حالت I، II و III در بتن RAC و NAC برای حالت III (Case III)، هر دو بتن دارای رفتار بسیار عالی هستند (DF=100) بنابراین این مطلب روشن است كه هوادار كردن بتن با مواد هوازا تأثیری كه برروی دوام بتن بازیافتی دارد همان تأثیر را نیز برای بتن طبیعی دارا می باشد، و بتن بازیافتی (RAC) بدون مواد هوازا دارای عملكرد دوام پایینی می باشد و بدون مواد هوازا بتن بازیافتی مسلماً بدون ارزش است.بخش آخر – نتیجه گیری كلی:نتایج گرفته شده از مطالعه مطالب بالا به این شرح است:1- نتایج تهیه دانه بندی خوب برای دانه های بازیافتی در آزمایشگاه كه مطابق ASTM تصری ح و مشخص شده را بصورت عملی انجام می دهد. استفاده از شرایط دانه بندی حاضر همچنین یك شرایط دوام پذیر است.2- به علت وجود ملات كهنه و قدیمی كه به دانه های بازیافتی چسبیده است، مقدار آب جذبی دانه ها بالاتر از دانه های سنگ آهك خرد شده زبر مناسب در حالی كه وزن مخصوص آنها كمتر از سنگ آهك خرد شده مناسب است.3- نسبت جذب آب بالای دانه های بازیافتی در بتن RAC باعث كاهش مقاومت در برابر ذوب شدن و یخ زدن می شود. دلیل این مطلب اشباع شدن دانه ها در طول آزمایش است. این نتیجه برای تمام آزمایشاتی كه روی بتن RAC صورت گرفته صادق است به جز زمانی كه مواد هوازا را در طرح اختلاط اضافه می كنیم.4- كاهش نسبت آب به سیمان به یك مقدار معین برای بالا بردن مقاومت بتن NAC در برابر ذوب شدن و یخ زدن سودمند خواهد بود. كاهش نسبت آب به سیمان به 029 مقاومت در برابر ذوب شدن و یخ زدن بتن NAC را بشدت بالا می برد.استفاده از همان نسبت برای بتن بازیافتی هرچند مفید است ولی یك مقاومت قابل قبول را برای ما ایجاد نمی كند.5- استفاده از مواد هوازا برای تولید هوای عمدی در بتن تأثیر بسیار بیشتر نسبت آب به سیمان دارد. (البته برای بتن RAC). نتیجه این آزمایش این می شود كه استفاده از مواد هوازا در بتن بازیافتی باعث بالا بردن دوام این بتن به حد قابل قبول و عالی می شود. بخش دوم(مقاومت بتن با دانه های بازیافتی ساخته شده از تخریب بتن سازه های قدیمی به عنوان دانه بندی)آزمایشات صورت گرفته به منظور تعیین مقاومت فشاری، مقاومت كششی شكافنده (Splitting tensile) و مقاومت خمشی بتن با دانه بندی درشت بازیافتی صورت گرفته است. همچنین بتن های بازیافتی را با بتنهای طبیعی حاصل از خرد كردن سنگهای بزرگ به عنوان شن و ماسه مقایسه می كند.این كارهای آزمایشی به مقایسه مشخصات دانه بندی نیز می پردازد. دانه بندی ریز برای بت ن بازیافتی و بتن معمولی دانه بندی است كه از %100 ماسه طبیعی تشكیل شده باشد.برای بتن بازیافتی از دو منبع برای تأمین سنگدانه استفاده می شود كه یكی بتن خرد شده پیاده روها از پروژه U.S23 است و دیگر از پروژه 1-75 در میشیگان است. همچنین برای بتن طبیعی از یك منبع استفاده شده است، (سنگ آهك خرد شده). دو اندازه حداكثر (Maximum Size) از دانه بندی، دو سطح از نسبت آب به سیمان، دو سطح زمان اختلاط خشك (dry mixing time) از دانه بندی درشت برای اجرا كردن آزمایش اصلی انتخاب می شود البته برای یك فاكتور طراحی كامل.نتیجه آزمایش این است كه مقاومت بتن با دانه بندی بازیافتی تحت تأثیر فاكتورهای مختلفی قرار دارد كه از آن جمله به مقاومت بتن اصلی (Original Concreate)، نسبت دانه بندی درشت به دانه های ریز در بتن اصلی (بتن اصلی بتنی است كه دانه های بتن بازیافتی از آن مشتق شده است، البته دانه های درشت)، نسبت بالاترین اندازه دانه بندی در بتن اصلی به نسبت بالاترین اندازه دانه بندی در بتن بازیافتی اشاره كرد. این فاكتورها همچنین تحت تأثیر نتیجه نسبت آب به سیمان، بالاتر بودن اندازه دانه بندی و اختلاط خشك برروی مقاومت مشخصه های بتن با دانه بندی بازیافتی است. این آزمایشات همچنین نشان می دهد رابطه عادی بین مقاومت كششی شكافنده، مقاومت خمشی و مقاومت فشاری ممكن است اصلاحاتی را برای بتن با دانه بندی بازیافتی داشته باشد.كاهش منابع مصالح دانه درشت با كیفیت همراه با ملاحظات اقتصادی، زیست محیطی و انرژی، بازسازی و چرخه دوباره سازه ها و سنگفرشهای بتنی تخریب شده را به عنوان مصالح دانه درشت در ساختارهای بتنی جدید تشویق می كند. ادامه خواندن مقاله در مورد بتن هاي بازيافتي

نوشته مقاله در مورد بتن هاي بازيافتي اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.