تحقیق كاربرد ميكروسيليسو الياف فولادي در بتن حجيم
چکیده
در بتن ریزي سدها و قطعات حجیم بتنی همواره حبس گرما و افزایش دماي بخشهاي مرکزي( هسته) ؛(
ناشی از هیدراتاسیون سیمان و آب) مشکلاتی را در طرح اختلاط و اجراء ایجاد می کند( این افزایش دما ترکهاي
حرارتی را سبب شده و مقاومت نهایی را نیز کم می کند). در روش سنتی بتن ریزي تدابیري براي رفع این نقیصه
اندیشیده شده استکه هزینه بر می باشد و کیفیتبتن حاصله نیز آنطور که باید مطلوب نمی شود.
در این مقاله ابتدا کاربرد میکروسیلیس در بتن حجیم مطرح شده( که با کاربرد صحیح آن می توان تا حد
قابل قبولی بر مشکل حرارت زایی در بتن حجیم فائق آمد.) و سپس اشاره اي به مزیتهاي کاربرد الیاف فولادي در
بتن حجیم شده ودر انتها نیزبراي اجراء بتن حجیم روش بتن پیشآکنده پیشنهاد گردیده که کاهش هزینه ها، رفع
مشکل حرارت زائی، ایمنی بیشتر و افزایشکیفیت بتن حاصله به همراه سهولت اجراء از مزایاي این روش بتن ریزي
می باشد.
کاربرد میکروسیلیس والیاف فولادي در بتن حجیم و اجراء آن به روش بتن پیش آکنده می تواند نقیصه
ترکهاي حرارتی ناشی از حبسگرماي هیدراتاسیون و کم شدن مقاومت نهایی را رفع کند. علاوه بر این کیفیت بتن
حاصله نیز مطلوبمیگردد.
کلمات کلیدي : میکروسیلیس، الیاف فولادي ، بتن حجیم ، مقاومت فشاري.
مقدمه
میکروسیلیس یا دوده سیلیسی شکل ریزي از مواد سیلیسی می باشد که ذرات این ماده 50 تا 100 برابر از ذرات
سیمان کوچکتر بوده و به عنوان مواد پر کننده بین اجزاء تشکیل دهنده بتن عمل نموده وعلاوه بر اینکه باعث
چسبندگی ذرات بین سیمان می شوند؛ چسبندگی بین سیمان و سنگدانه را نیز افزایش می دهند. این ماده به روش
جذب و فرو نشاندن الکترواستاتیکی گرد همراه با گازهاي متصاعد از کوره هاي الکتریکی از نوع قوسی غوطه ور
کارخانجات سیلیس و آلیاژهاي آن تهیه می شود. میکروسیلیس یا دوده سیلیسی بسیار نرم وبه صورت پودر می باشد و
2,2 داراي بزرگترین gr/cm مرکب از مواد غیر بلوري با قطرهاي بین 0,2 تا 0,5 میکرون است و جرم مخصوص آن 2
0,3-0,4 ) می باشد . چگالی ظاهري m2/g 20 ( نسبت به سیمان با مقدار m2/g سطح مخصوصبا مقدار تقریبی
200 می باشد. میزان سیلیس در این ماده معمولا” 85 تا 98 درصد می باشد که بستگی به نوع kg/m این ماده
محصول کوره و کارخانه سیلیس دارد. در کوره هایی که مجهز به سیستم بازیابی حرارتی می باشند اگر دماي گاز
خروجی حدود 800 درجه سانتی گراد باشد؛ آنگاه میکروسیلیس یا دوده سیلیسی حاصل داراي رنگ روشن خواهد بود
ودر غیر اینصورت دماي گاز خروجی حدود 200 درجه سانتی گراد بوده و مقداري کربن سوخته در آن باقی می ماند و
[ در نتیجه سیلیس خاکستري رنگ تولید می شود.[ 1 و 2 و 3
در این مقاله ابتدا مزیتهاي کاربرد میکروسیلیس در بتن حجیم آورده شده و سپس مزایاي کاربرد الیاف
فولادي و روش بتن ریزي پیش آکنده در تهیه واجراء بتن حجیم بیان شده است.
-1 مزیت هاي کاربرد میکروسیلیس در بتن حجیم
-1-1 افزایش مقاومتفشاري و کششی
مقاومت بتن شاید مهمترین معیار براي ارزیابی کیفیت بتن باشد. افزایش مقاومت نسبت به زمان بر اساس
[ تداوم آبگیري سیمان وکاهش درصد تخلخل و فضاي خالی بین مواد متشکله در مرحله ایجاد چسبندگی می باشد.[ 4
میکروسیلیس شکل ریزي از مواد سیلیسی می باشد که با هیدروکسید کلسیم ناشی از هیدراتاسیون سیمان ترکیب
را می سازد. این ترکیب؛ عنصر اصلی مقاومت اضافی و کاهش تخلخل و بهم (C-S-H) شده و ترکیب ژل مانند
فشردگی ذرات متشکله بتن می باشد. کریستالهاي بزرگ هیدروکسید کلسیم در فصل مشترك سنگدانه و خمیر؛ مانع
پیشرفت مقاومت می شود که میکروسیلیس تحت واکنش پوزولانی با هیدروکسیدکلسیم آنرا به اجزاء مقاومتی بنام
سیلیکات کلسیم هیدراته تبدیل می کند.[ 5] بدین ترتیب مقاومت فشاري بتن افزایش میابد.
مقاومت کششی کنترل کننده رفتار ترك خوردگی است و دیگر خواص نظیر سختی، عملکرد میرایی ،
پیوستگی فولاد ودوام بتن را تحت تاثیر قرار می دهد. همچنین این مقاومت از نظر رفتار بتن تحت برش اهمیت دارد.
بصورت زیر می باشد: ACI رابطه تنش کششی برزیلی بتن با مقاومت فشاري توسط کمیته 636
fct=2.0(f’c)1/2 :(1) ، (f’c<830 kg/cm2)
560 مقاومت کششی kg/cm 210 به 2 kg/cm مثلا” با افزایش مقاومت فشاري بتن (با استفاده از میکروسیلیس)از 2
حدودا” دو برابر می شود.{ص 86 } افزایش مقاومت فشاري؛ مدول گسیختگی بتن را نیز زیاد می کند. مثلا” با افزایش
560 مدول گسیختگی بتن نیز دو برابر kg/cm 210 به 2 kg/cm مقاومت فشاري بتن (با استفاده از میکروسیلیس)از 2
[ همانند آن در رابطه ( 1) براي مدول گسیختگی بتن در دامنه 2.0 تا 3.2 واقع است.[ 6 (f’c)1/ می شود. ضریب 2
تغییر شکل بتن بستگی به خواص کوتاه مدت نظیر مدول الاستیسیته استاتیکی و قابلیت کرنش پذیري دارد.
7] مدول ] ACI همچنین تحت تاثیر خواص دراز مدت نظیر جمع شدگی و خزش است. بر اساس آئین نامه
الاستیسیته استاتیکی با افزایش مقاومت فشاري بتن به صورت زیر مرتبط است :
:(2)
Ec=0.14(w)1.5(f’c)1/2
این فرمول نشانگر افزایش مدول الاستیسیته استاتیکی افزایش مقاومت فشاري می باشد . مدول الاستیسیته
دینامیکی نیز با افزایش مقاومت فشاري افزایش می یابد. در ضمن افزایش مقاومت فشاري بتن سبب کاهش خزش می
[ شود. بنابرین در مجموع با افزایش مقاومت فشاري تغییر شکل بتن نا چیز خواهد شد.[ 6
افزایش مقاومت فشاري باعث افزایش مقاومت سایشی نیز می شود که مقاومت سایشی بتنهاي حاوي میکروسیلیسبا
مقاومت فشاري زیاد بهبود می یابد.
جدول ( 1) و نمودار ( 1) تغییرات مقاومت فشاري با کاربرد میکروسیلیس را نشان می دهد.
تحقیق كاربرد ميكروسيليسو الياف فولادي در بتن حجيم