پایان نامه بررسی ویژگی‌ های فیزیکی و مکانیکی بتن‌ حاوی خرده لاستیک

  • Code: # 31445

  • تعداد صفحات: 79
  • فرمت فایل: word
  • سال: 1393
  • مقطع: کارشناسی ارشد
  • دسته بندی: مهندسی عمران
قیمت: ۳۶,۰۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست
  • خلاصه پایان نامه بررسی ویژگی‌ های فیزیکی و مکانیکی بتن‌ حاوی خرده لاستیک

    رشته: عمران

    بررسی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی بتن حاوی خرده لاستیک با تمرکز بر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و امکان استفاده از لاستیک‌های بازیافتی در تولید بتن و سازه‌های عمرانی.

    چکیده:

    وجود مواد زائد حاصل از فرآیندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی، یکی از مهم‌ترین چالش‌های کشورهای صنعتی و در حال توسعه محسوب می‌شود. به همین دلیل، تحقیقات گسترده‌ای در زمینه بازیافت و استفاده مجدد از این مواد با هدف کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی انجام شده است. صنعت ساختمان نیز همسو با سایر صنایع، استفاده از مواد بازیافتی را در تولید مصالح ساختمانی مورد توجه قرار داده و کاربرد موادی مانند خاک‌اره، سرباره‌های صنعتی و سایر پسماندها در تولید مصالح ساختمانی نتایج قابل قبولی به همراه داشته است. در این میان، لاستیک‌های مستعمل خودرو به دلیل تجزیه‌ناپذیر بودن و ایجاد مشکلات زیست‌محیطی، یکی از مهم‌ترین پسماندهایی هستند که استفاده مجدد از آن‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد.

    در این پژوهش، امکان استفاده از خرده لاستیک حاصل از لاستیک‌های مستعمل در ساخت بتن مورد بررسی قرار گرفته است. براساس مطالعات انجام‌شده، لاستیک‌های مستعمل در شرایط طبیعی تجزیه نمی‌شوند و انباشت آن‌ها موجب آلودگی محیط زیست می‌شود. هرچند سوزاندن این مواد می‌تواند بخشی از مشکل را برطرف کند، اما گازهای حاصل از احتراق، آلودگی‌های زیست‌محیطی فراوانی ایجاد می‌کنند. به همین دلیل، استفاده از خرده لاستیک در بتن به‌عنوان یکی از راهکارهای مناسب برای مدیریت این پسماندها مطرح شده است.

    از دیدگاه اقتصادی نیز استفاده از لاستیک‌های بازیافتی در بتن باید با در نظر گرفتن هزینه‌های جمع‌آوری، آماده‌سازی و حمل‌ونقل، میزان کاهش آلودگی محیط زیست و صرفه‌جویی در مصرف مصالح سنگی مورد استفاده در صنعت ساختمان ارزیابی شود. بتن یکی از مهم‌ترین و پرمصرف‌ترین مصالح ساختمانی است که در ساخت انواع سازه‌های عمرانی مانند پی ساختمان، تیر، ستون، لوله‌های فاضلاب، جداول، سرریزها، نیروگاه‌ها و پیاده‌روها کاربرد دارد. ازاین‌رو، بررسی تأثیر مواد جایگزین بر ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و دوام بتن اهمیت فراوانی دارد.

    در این پژوهش، پس از معرفی اهداف تحقیق، مهم‌ترین ویژگی‌های بتن و عوامل مؤثر بر عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، ساخت بتن حاوی خرده لاستیک و ارزیابی تأثیر این ماده بر ویژگی‌های مکانیکی بتن شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی است. همچنین امکان استفاده از این نوع بتن در سازه‌های ویژه، به‌ویژه فونداسیون‌های صنعتی، مورد توجه قرار گرفته است.

    مقاومت فشاری یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های بتن به شمار می‌رود و در اغلب کاربردهای عمرانی به‌عنوان معیار اصلی ارزیابی کیفیت بتن شناخته می‌شود. به دلیل اینکه بتن عمدتاً تحت نیروهای فشاری قرار می‌گیرد، مقاومت فشاری نقش تعیین‌کننده‌ای در طراحی و اجرای سازه‌های بتنی دارد. با این حال، پژوهش تأکید می‌کند که مقاومت فشاری به‌تنهایی نمی‌تواند بیانگر تمامی ویژگی‌های بتن باشد و برای ارزیابی کامل عملکرد بتن باید سایر خصوصیات مانند مقاومت کششی، مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، مقاومت سایشی و نفوذپذیری نیز بررسی شوند.

    در متن پایان‌نامه بیان شده است که اگرچه روابط آماری میان مقاومت فشاری و برخی دیگر از ویژگی‌های بتن ارائه شده است، اما این روابط در همه شرایط قابل تعمیم نیستند. به همین دلیل در کاربردهای مهندسی، هر یک از ویژگی‌های بتن باید با انجام آزمایش‌های اختصاصی اندازه‌گیری شوند و نباید تنها بر نتایج مقاومت فشاری تکیه کرد.

    برای تبیین رفتار شکست بتن، پژوهش از مبانی مکانیک شکست استفاده کرده است. بتن به دلیل رفتار نسبتاً ترد خود، در برابر ایجاد و گسترش ترک حساس است. بر اساس نظریه گریفیث، تمرکز تنش در نوک ترک‌ها عامل اصلی آغاز شکست در مواد ترد محسوب می‌شود. هرچه طول ترک بیشتر و شعاع نوک ترک کوچک‌تر باشد، تمرکز تنش افزایش یافته و احتمال گسترش ترک بیشتر خواهد شد. در نتیجه زمانی که تنش ایجادشده به مقدار بحرانی برسد، شکست بتن رخ می‌دهد.

    با وجود آنکه بتن تا حدودی رفتار پلاستیک از خود نشان می‌دهد، اما وجود ترک‌های ریز، حفره‌ها و نواحی ضعیف در ساختار آن باعث می‌شود رفتار شکست آن تا حد زیادی با اصول مکانیک شکست قابل توصیف باشد. در این پژوهش توضیح داده شده است که هنگام اعمال بار، اگرچه نیروی خارجی به‌صورت فشاری وارد می‌شود، اما در نوک ترک‌های داخلی تنش‌های کششی ایجاد می‌شود که موجب رشد ترک‌ها و در نهایت شکست بتن خواهد شد.

    پژوهش همچنین تفاوت الگوی شکست بتن تحت بارهای کششی و فشاری را تشریح می‌کند. در بارگذاری کششی، شکست معمولاً در صفحه‌ای عمود بر جهت اعمال نیرو رخ می‌دهد، در حالی که در بارگذاری فشاری، ترک‌ها در صفحات مایل گسترش یافته و در نهایت شکست در امتداد صفحات برشی اتفاق می‌افتد. همچنین هنگام انجام آزمایش مقاومت فشاری، اصطکاک میان صفحات بارگذاری و سطح نمونه می‌تواند بر نتایج آزمایش تأثیر بگذارد. به همین دلیل استفاده از نمونه‌هایی با نسبت طول به عرض مناسب برای کاهش این اثر ضروری است.

    در ادامه، عوامل مؤثر بر مقاومت بتن مورد بررسی قرار گرفته‌اند. پژوهش بیان می‌کند که مهم‌ترین عامل مؤثر بر مقاومت بتن، میزان تخلخل آن است، اما از آنجا که اندازه‌گیری مستقیم تخلخل در عمل دشوار است، عوامل دیگری به‌عنوان شاخص‌های اصلی کنترل مقاومت بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

    یکی از مهم‌ترین این عوامل، نسبت آب به سیمان است. مقاومت خمیر سیمان با افزایش مقدار سیمان افزایش یافته و با افزایش مقدار آب یا هوای موجود در مخلوط کاهش می‌یابد. در پایان‌نامه به رابطه کلاسیک آبرامز اشاره شده است که ارتباط بین نسبت آب به سیمان و مقاومت بتن را بیان می‌کند. همچنین رابطه فرت نیز معرفی شده که مقاومت بتن را بر اساس حجم اجزای تشکیل‌دهنده آن شامل سیمان، آب و هوا محاسبه می‌کند. بر اساس نتایج ارائه‌شده، کاهش نسبت آب به سیمان در صورت تأمین تراکم مناسب، موجب افزایش مقاومت بتن خواهد شد.

    عامل مهم دیگر، سن بتن است. با گذشت زمان، واکنش‌های هیدراسیون سیمان ادامه یافته و پیوند میان اجزای بتن افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه مقاومت بتن نیز به‌تدریج بیشتر می‌شود. هرچند مقاومت ۲۸ روزه به‌عنوان مقاومت مبنای بتن در نظر گرفته می‌شود، اما فرآیند افزایش مقاومت پس از این مدت نیز ادامه خواهد داشت. در پایان‌نامه روابطی برای برآورد مقاومت بتن در سنین مختلف ارائه شده که امکان پیش‌بینی روند افزایش مقاومت را فراهم می‌کند.

    پژوهش همچنین تأثیر نسبت سنگدانه به سیمان را بررسی کرده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش نسبت سنگدانه به سیمان باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می‌شود. علاوه بر این، ویژگی‌های سنگدانه‌ها نیز نقش مهمی در عملکرد بتن دارند. شکل، مقاومت، دانه‌بندی و کیفیت سطح سنگدانه‌ها می‌تواند نحوه انتقال تنش و گسترش ترک‌ها را تغییر دهد. سنگدانه‌های زاویه‌دار به دلیل ایجاد پیوستگی بهتر با خمیر سیمان، مقاومت بیشتری نسبت به سنگدانه‌های گرد ایجاد می‌کنند.

    در ادامه، نسبت حجم سیمان هیدراته‌شده به حجم کل خمیر سیمان نیز به‌عنوان یکی دیگر از عوامل مؤثر بر مقاومت بتن معرفی شده است. این نسبت میزان پیشرفت واکنش هیدراسیون را نشان می‌دهد و هرچه مقدار آن بیشتر باشد، مقاومت بتن نیز افزایش خواهد یافت.

    یکی دیگر از موضوعات بررسی‌شده در این تحقیق، مفهوم «رسیدگی بتن» است. از آنجا که مقاومت بتن تابعی از زمان و دما است، پژوهش از مفهوم رسیدگی برای بیان تأثیر همزمان این دو عامل استفاده کرده است. رسیدگی بتن بر اساس مجموع حاصل‌ضرب زمان و دمای عمل‌آوری محاسبه می‌شود و شاخص مناسبی برای ارزیابی روند کسب مقاومت بتن محسوب می‌شود. در این پایان‌نامه روابط مربوط به محاسبه رسیدگی و ارتباط آن با مقاومت بتن نیز ارائه شده است.

    در مجموع، این پژوهش با بررسی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی بتن حاوی خرده لاستیک، تلاش کرده است تأثیر استفاده از لاستیک‌های مستعمل را بر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و سایر ویژگی‌های بتن ارزیابی کند. همچنین عوامل مؤثر بر مقاومت بتن شامل نسبت آب به سیمان، سن بتن، کیفیت سنگدانه‌ها، میزان تراکم و شرایط عمل‌آوری به‌عنوان پارامترهای اصلی مؤثر بر عملکرد بتن مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج این مطالعات مبنایی برای ارزیابی امکان استفاده از خرده لاستیک در تولید بتن و توسعه کاربرد مصالح بازیافتی در صنعت ساختمان فراهم می‌کند.

    Abstract

    Increasing trend for automobile production in recent decades has caused an extensive volume of waster, which are not dissolvable in nature, recycle and will enter into biological environment and generates many problem as environmental pollutants. Therefore, the present research whit impetus on feasibility of waste tire use in concrete has been accomplished. In order to reach this goal whit respect to experimental facilities, more than 50 laboratory samples were mad and tested. The laboratory investigations were included compressive strength, tensile strength, flexural strength. These investigations were carried out to evaluate the effect of different weight percentages (5, 7. 5 and 10 percent) on replacement by Waste tire. The experiments were divided. The results indicated that up to 5% replacement by rubber powder, there was not much change in experimental result. But most properties obtained from the  experiments were varied at different rates when an increase in wast rubber was more than 5% The most properties of concrete containing waste rubber more than 5% were reduced to the control sampeles

     

  • فهرست پایان نامه بررسی ویژگی‌ های فیزیکی و مکانیکی بتن‌ حاوی خرده لاستیک

    فهرست:

    چکیده 2

    فصل اول: مقدمه. 2

    1-1- مقدمه. 2

    1-2- اهداف تحقیق.. 2

    1-3- خواص بتن.. 2

    1-3-1- مقاومت فشاری، کششی و خمشی.. 2

    1-4- عوامل موثر در مقاومت بتن.. 2

    1-4-1- نسبت آب به سیمان. 2

    1-4-2- سن.. 2

    1-4-3- نسبت سنگدانه به سیمان. 2

    1-4-4- خواص سنگدانه. 2

    1-4-5- نسبت ........... 2

    1-5- ویژگی رسیدگی بتن.. 2

    1-6- اثر اندازه سنگدانه. 2

    1-7- روابط بین انواع مقاومت‌ها 2

    1-8- مدول الاستیسیته. 2

    1-8-1- رابطه بین مدول الاستیسیته و مقاومت... 2

    1-8-2- عوامل موثر در مدول الاستیسیته(E) 2

    1-7-3- مدول الاستیسیته دینامیک... 2

    1-9- دوام بتن.. 2

    1-9-1- نفوذ پذیری.. 2

    1-9-2- مقاومت در دوره‌های یخ زدن و آب شدن. 2

    1-9-3- مقاومت در برابر سایش... 2

    1-10- نقش مواد افزودنی.. 2

    فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده 2

    2-1- مقدمه. 2

    2-2- دسته بندی لاستیک مستهلک... 2

    2-3- خواص بتن حاوی لاستیک... 2

    2-3-1- مقاومت فشاری وکششی.. 2

    2-3-2- مقایسه بتن کنترل با بتن حاوی لاستیک... 2

    2-3-3- انقباض.... 2

    2-3-4- طاقت و آزمایش ضربه. 2

    2-4- خاکستر لاستیک مستهلک در ملات... 2

    2-5- کاربرد لاستیک در پرکننده‌های روان. 2

    2-6- موارد کاربرد بتن حاوی لاستیک... 2

    فصل سوم: مصالح مورد استفاده، طرح اختلاط‌ها و آزمایش‌ها 2

    مقدمه. 2

    3-1- مصالح مورد استفاده و طرح اختلاط.. 2

    3-1-1- سنگدانه. 2

    3-1-1-1- دانه بندی.. 2

    3-1-1-2- نسبت ماسه به سنگدانه. 2

    3-1-1-3- تعیین وزن مخصوص، جذب آب و میزان رطوبت سنگدانه‌ها 2

    3-1-2- لاستیک... 2

    3-1-3- آب و سیمان. 2

    3-2- مشخصات نمونه‌های ساخته شده و طرح اختلاط.. 2

    3-2-1- طرح اختلاط نهایی.. 2

    3-2-2- روش ساخت مخلوط‌ها 2

    3-3- آزمایش اسلامپ... 2

    3-4- عمل آوری و شرایط نگهداری.. 2

    3-5- آزمایش‌ها 2

    3-5-1- مقاومت فشاری.. 2

    3-5-2- مقاومت کششی.. 2

    3-5-3- مقاومت خمشی.. 2

    فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش‌ها 2

    4-1- مقاومت فشاری.. 2

    4-2- مقاومت کششی.. 2

    4-3- مقاومت خمشی (کشش ناشی از خمش) 2

    فصل پنجم: نتیجه گیری.. 2

    مراجع. 2

    Abstract 2

     

     

    منبع:

     

    Neville, concrete technology , : Longman  Scientific and Technical , New York 1987.

    Shetty , Concrete technology : theory and practice , aramnaga : S. chand & Company L td , 1993

    Siddique,R. , Naik, T. R. ,2004, properties of concrete containing scrap-tire rubber _an overview , 24 (563-569)

    Eldin,N. N. , Senouci , A. B. , 1993. Rubber – Tire particles as concrete. aggregates. ASCE Journal of Material in Civil Engineering 5(4),478-796.

    Khatib , Z. K. , Bayomy , F. M. , 1996. Rubberized Portland cement concrete ASCE Journal  of Material in Civil Engineering 11(3),206-213

    Topcu, I. B. , 1995. The properties of rubberized concrete. Cement and Concrete Research 25(2), 304-310

    Ali, N. A. , Amos, A. D. , Roberts , M. , 1993. Use of ground rubber tires in Portland cement concrete. In : Dhir , R. K,(ED), Proceedings of the International Conference of Concrete 2000 , University of Dundee, Scotland , UK ,pp. 379-390.

    Fattuhi, N. I. , Clark , N. A. , 1996. Cement-based materials containing tire rubber. Journal of construction and Buiding Materials 10(4), 229-236.

    Naik, R. R,Singh , S. S. ,1991. Utilization of discarded tires as construction materials  for transportation  facilities. Report No. CBU-1991-02, UWM center fpor By products Utilization. University Of Wisconsin- Milwaukee, Milwaukee ,16pp.

    Rostami, H. , Lepore , J. , Silverstraim , T. , Zundi, I. , 1993. Use of recycled rubber tires in concrete. In : Dhir , r. k. (Ed.) proceedings of the International  Conference on concrete 2000, University of Dundee, Scotland, Uk,pp. 391-399

    Segre, N. ,Joekes, I. ,2000. Use of tire rubber particles as addition to cement paste. cement and concrete Research 30(9),1421+1425.

    Biel , T. D. , Lee, H. , 1996. Magnesium ox chloride cement concrete whit recycled tire rubber. Transportation Research No. 15-61 , Transportation Research Board , Washington , DC. pp. 6-12.

    Ragh van , D. , Huych , J. , Ferraris , CF. , 1998. Workability , mechanical properties and chemical stability of a recycled tire rubber – filled cementations  composite.      Journal of Materials Science 33(7) , 1745-1752.

    Wu, Lim, L,M. , Li , V, C. , 1996 Application of recycle tire cord in  concrete for shrinkage crack control , J. mat sci letters 15 (1828-1831)

    Tantala , M. W. , Lepore, J. A. , Zandi, I. , 1996 Quasi-elastic behavior of rubber included concrete. In: Ronald  Mersky  (ED. ), Proceedings  of the 12 International  Conference of Solid Waste Technology and management , Philadelphia , PA.

    Goulias, D. G. ,Ali, A. H. , 1997. Non-destructive evolution of rubber modified concrete In: Proceedings of Special Conference. ASCE, NEW York, pp. 11-120.

    Topcu, IB. , Avcular , n. , 1997 a. Analysis of rubberized concrete as a composite material. Cement and concert Research 27(8), 1135-1139

    Topcu, IB. , Avcular , n. , 1997  collision Behaviors of rubberized concrete  Cement and Concrete research 27(12). 1893-1898.

    Hermandez-Olivares,F. , Barluenga  , G. , Bollati, Witoszed, b. ,2002. Static and dynamic behavior of recycled tire tube – filled concrete. Cement and Concreter Research 32(10),1587-1596.

    Benazzouk , A. , Guenuede , M. , 2002. Duradbility of cement – rubber composites under freeze thaw cycles. IN: Dhir. RK. Et al. (ed), proceeding of the International Conference on Sustainable  Construction University  of   Dundee, Scotland , UK, pp. 356-362.

    Paine,K. A. ,Dhir, R. K. , Mooney , R. , Kopasakis, K. , 2002 use of crumb rubber to achieve freeze thav resisting concrete , In :Dhir , R. K. et al. (ED. ),proceeding of the International Conference on for Extreme Conditions , University of Dundee , Scotland , UK,pp. 486-498.

    Lee. B. I. , Burrennt , T. , Miller , T. , Pod tag, B. , Cuero Tire  tuber/cement matrix composite , J. mat sci letters 12(967-968).

    Benzzouk, A. , Douzane. O. , Qu- endued M. , 2004, Transport of fluids in cement –rubber composites , cem con compos 26(21-29).

    Al-Aklras , N. M. , Smadi , M. M. , 2002 properties of tire rubber ash motor. In :Dhir, R. K. et al (ED. ), proceedings of the International Conference on Sustainable Concrete Construction Yniversity of Dundee. Scotland , UK < pp. . 805-814.

    Pierce. Ce. , Blackwell , M. s. , 2003 of scrap Tire rubber as lightweight aggregate in flow able fill. Waste Management 23(3), 197-208.

    G. Li, M. A. Stubblefield , G Garrick , Eggers , C, Abadie, B. huang. Development of waste tire modified concrete , cem coc res , in press (2004)

    B. Huang : G Li S. S. pang : J. Eggers , investigation into Waste Tire Rubber Filled Concrete , J mat in civil eng , Vol 16(3)2004 (187-194)

    28.

  • ثبت سفارش
    عنوان محصول
    قیمت