دانلود پایان نامه ارشد رشته عمران اثر نانو سیلیس بر روی بتن های حاوی پودر سنگ آهک با عیار پایین سیمان با فرمت ورد و قابل ویرایش تعداد صفحات 147
دانلود پایان نامه آماده
چکیده:
استفاده از پودر سنگ آهک به عنوان جایگزین بخشی از مواد تشکیل دهنده بتن، به دلیل ارزانی و فراوانی این ماده ، امروزه بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است . در این تحقیق از جایگزینی پودر سنگ آهک به جای بخشی از سیمان استفاده شده است. از آنجایی که به هر میزان پودر سنگ آهک نسبت به سیمان در سازه های بتنی بیشتر باشد باعث اقتصادی شدن پروژه می گردد لذا در این تحقیق از نسبتهای بالای پودر سنگ آهک به سیمان با مقادیر 9.0. ، 1 و 1.1 وبا نسبت های آب به مواد سیمانی35.0، 4.0، 45.0و نانوسیلیس به مواد سیمانی 0، 5.1 و 3 درصد استفاده شده است. با توجه به اینکه استفاده از پودر سنگ آهک بجای بخشی از سیمان باعث کاهش مقاومت فشاری و بخصوص مقاومت کششی بتن میشود برای جبران این کاهش مقاومت از نانوسیلیس استفاده شده است. و با اضافه کردن نانوسیلیس از مقدار هیدرو اکسید کلسیم در بتن کاسته می شود وبا تشکیل ژل سیلیکات از منافذ موئینه در بتن کم شده واین امر باعث افزایش تراکم و مقاومت در بتن می شود . از اهداف این تحقیق تعیین میزان بهینه بکار گیری نسبت های بالای پودر سنگ آهک به سیمان می باشد. علی رغم بالا بودن نسبت های بکار گرفته شده پودرسنگ آهک به سیمان ،نشان داده شده است که با استفاده از نانوسیلیس بعنوان ماده افزودنی می توان به مقاومت های نسبتا" قابل قبولی دست یافت.لازم به یاد آوری است که مجموع پودر سنگ آهک و سیمان در کل تحقیق ثابت وبرابر 450 کیلو گرم بر متر مکعب است.
مقدمه:
امروزه در سراسر دنیا سالیانه میلیارد ها دلار هزینه صرف سازه های بتنی می گردد و از لحاظ اقتصادی هزینه بسیار زیادی را دولت ها برای کار های عمرانی صرف می کنند. و از آنجایی که یکی از اجزای اصلی بتن ،سیمان است و همواره تولید سیمان به دلیل مشکلات و سختی فرآیند تولید باعث بالا رفتن قیمت این محصول می گردد در ضمن کارخانه های تولید سیمان همواره محیظ زیست منطقه را به مخاطره می اندازند ،لذا محققین همواره در تلاشند تا بتوانند با اضافه کردن مکمل های دیگرعیار سیمان را در بتن کاهش دهند.استفاده از پودر سنگ آهک در سالهای اخیر به عنوان جایگزین یکی از اجزای بتن رواج پیدا کرده به طوری که استاندارد EN197-1 اروپا در سال 2000 دو نوع سیمان پرتلند سنگ آهکی را وارد استاندارد سیمان اروپا کرده است .پودر سنگ آهک به پنج صورت جایگزین اجزای بتن میشود. ولی در این تحقیق به دلیل اهمیت فراوان سیمان، از جایگزینی پودر سنگ آهک بجای بخشی از سیمان استفاده شده است. البته استفاده از پودر سنگ آهک معایبی از جمله کاهش مقاومت در فشار وکشش را بدنبال دارد. در این تحقیق از نانوسیلیس برای جبران کاهش مقاومت استفاده شده است. امروزه با پیشرفت فناوری نانو تمامی رشته ها گویا از نوع بنیانگذاری شده، و بنا به تعریفی ، فناوری نانو یک رشته نیست بلکه رویکردی تازه در تمامی رشته ها است.و صنعت ساختمان و عمران نیز به نوبه خود، از این پیشرفت حاصل شده از فناوری نانو بی بهره نمانده است.از آنجایی که مقدار بسیار کم نانوسیلیس بدلیل سطح مخصوص بالا همان کارایی میکروسیلیس را در واکنش با هیدروکسید کلسیم می تواند داسته باشد لذا در این تحقیق نسبت پودر سنگ آهک به سیمان (L/c) نسبتا" بالاتر در نظر گرفته شده است
چکیده...................................................................................................................................................1
فصل اول: کلیاتی در مورد نانو تکنولوژی وتاثیر آن .........................................................................3 لزوم انجام تحقیق:...................................................................................................................................4
مروری بر کار های دیگر محققین.......................................................................................................... 4
1-1-تاریخچه نانوتکنولوژی..................................................................................................................5
1-2- نانوتکنولوژی................................................................................................................................8.
1-3-شاخه‌های اصلی در نانو................................................................................................................12
1-4- تجسمی از ابعاد نانو.....................................................................................................................13
1-5- چشم انداز آینده تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان...................................................................14.
1-6- متداول ترین کاربردهای نانو تکنولوژی در عمران ..................................................................... 15
1 -6-1تکنولوژی نانو در فیلتراسیون مایعات وآب...............................................................................15
1-6-2-نانو الیاف کربنی.....................................................................................................17
1-6-3 نانو سیمان ها..............................................................................................................................19
1 -6-4-نانو پوششها............................................................................................................................21
1-6-5-نانو آسفالت ها........................................................................................................................22.
1-6-6-استفاده از فناوری نانو در کاهش هزینه های پاک سازی..........................................................23
1-6-7-نانو ذرات ضد آب کننده سازه ها............................................................................................24
1-6-8- استفاده از نانو ذرات برای جلوگیری از یخ زدگی جاده......................................26
1-7-ضرورت به کار گیری فناوری نانو در بتن به عنوان یک نانو مواد..................................................27
1-8-انواع نانو ذرات متداول مورد استفاده در بتن..................................................................................29
1-9- خصوصیات عمومی نانو ذرات و نانوسیلیس ...............................................................................30.
1-10- نحوه واکنش نانوسیلس..............................................................................................................32
1-11- تاثیر نانوسیلیس در مقاومت فشاری وخمشی بتن.......................................................................34
1-12-تاثیر نانوسیلیس در کاهش گرمای هیدراسیون..............................................................................35
1-13-تاثیر نانو سیلیس در زمان گیرش سیمان.......................................................................................37.
1-14-اثر نانوسیلیس در کاهش سرعت نفوذ یون کلرید........................................................................................37
1-15-تاثیر نانوسیلیس در کاهش تخلخل بتن.........................................................................................38
1-16تاریخچه استفاده از آهک.....................................................................................................................................................................................................38
1-17-رفع موانع استفاده از پودر سنگ آهک...........................................................................................40
1-18-ترکیبات شیمیایی پودر سنگ استفاده شده در این تحقیق..............................................................40
فصل دوم :شناخت اجزای تشکیل دهنده بتن و خود بتن
2-1-سنگ دانه ها..................................................................................................................................42
2-1-1چسبندگی سنگدانه ه......................................................................................................42.
2-1-2 -مقاومت سنگدانه ها....................................................................................................43
2-1-3 سختی ...........................................................................................................................44
2-1-4تخلخل وجذب آب دانه ها................................................................................................44
2-1-5-انبساط حجمی ماسه......................................................................................................45
2-1-6 تغییرات حجم سنگدانه ها..............................................................................................45
2-1-7خواص حرارتی سنگ دانه ها..........................................................................................46
2-1-8 مواد مضردرسنگدانه ها.............................................................................................................46
2-1-9واکنش های قلیایی سنگ دانه ها..................................................................................47
2-1-10اندازه سنگ دانه ها....................................................................................................47
2-1-11دانه بندی مناسب برای بتن........................................................................................48
2-12-مدول نرم......................................................................................................................48
2-2-سیمان ....................................................................................................................................49
2-2-1تاریخچه سیمان..........................................................................................................................49
2-2-2روشهای ساخت سیمان..............................................................................................................51.
2-2-3-ترکیبات شیمیایی سیمان...........................................................................................................52
2-2-4-انواع سیمان وکاربرد آن............................................................................................................54
2-2-5-سلامت سیمان .........................................................................................................................57.
2-2-6- ریزی سیمان.............................................................................................................................58
2-2-7- زمان گیرش سیمان ..................................................................................................................58
2-2-8 -ضوابط الزامی انبار کردن و مصرف سیمان فله ای...................................................................59
2-2-9-ضوابط الزامی بسته بندی ،حمل ونقل وانبار کردن ،ومصرف سیمان های کیسه ای..................60
2-3-کیفیت آب مورد نیاز در بتن............................................................................................................62
2-4- شناخت خصوصیات بتن و عوامل تاثیر گذار بر خواص مکانیکی و شیمیایی آن...........................64.
2-4-1-تاتثیر درجه حرارت بر مقاومت بتن............................................................................................64
2-4-2-تاثیر سنگدانه های درشت بر مقاومت بتن..................................................................................65
2-4-3-اثر زمان بر مقاومت بتن...............................................................................................................66
2-4-4-خواص الکتریکی بتن..................................................................................................................67
2-4-5-مقاومت ضربه ای بتن..................................................................................................................68
2-4-6-پدیده خستگی در بتن..................................................................................................................69
2-4-7-تاثیر میزان آب در خصوصیات بتن..............................................................................................70
2-4-8-نحوه متراکم کردن بتن.................................................................................................................72
2-4-9-آب انداختن بتن............................................................................................................................75
2-5-بررس و تعریف انواع شرایط محیطی بتن........................................................................................77
2-6-روش های حمل بتن........................................................................................................................79
2-7-بتن پاشی..........................................................................................................................................83
2-8-بتن ریزی حجیم.................................................................................................................................86
2-9-بتن با سنگ دانه های پیش آکنده........................................................................................................89
2-11-بتن ریزی..........................................................................................................................................91
فصل سوم آزمایشات
3-1-چکیده پروسه آزمایشات................................................................................................................94
3-2-مصالح مصرفی.................................................................................................................................95
3-2-1دانه بندی وخصوصیات مصالح سنگی مورد استفاده...................................................................95
3-2-2-خصوصیات سیمان ، پودر سنگ آهک ، نانوسیلیس وآب استفاده شده در این تحقیق...............98
3-3-آزمایش مقاومت فشاری...................................................................................................................99
3-4-شرایط عمل آوری.........................................................................................................................100
3-نتایج آزمایشات.................................................................................................................................101
3-1- نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های0.9=L/Cو W/C'=0.35و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................102
3-2- نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های 1=L/C و W/C' =0.35 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................103
3-3-نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های.11=L/C و W/C' =0.35 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................104
3-4- نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9، 1 ،1.1 =L/C و W/C' =0.35 و با تغییر نانو سیلیس..............................................................................................................................................105
3-5-، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های0.9 =L/C و W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس....................................................................................................................................................106
3-6- نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1=L/C و W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................107
3- 7- نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1.1=L/C و W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................108
3-8، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9، 1 ،1.1 =L/C و W/C' =0.4 و با تغییر نانو سیلیس..............................................................................................................................................109
3-9، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های0.9 =L/C و5W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس....................................................................................................................................................110
3- 10، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1 =L/C و5W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................111
3-11، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1.1 =L/C و5W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس......................................................................................................................................................112
3-12، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9، 1 ،1.1 =L/C و5W/C' =0.4 و با تغییر نانوسیلیس................................................................................................................................................113
3-13، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9 =L/cو0.35،0.4 ،0.45 W/C'=و با تغییر نانوسیلیس.......................................................................................................................................114
3-14، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 1 = L/C,و0.35،0.4 ،0.45 W/C'=و با تغییر نانوسیلیس.......................................................................................................................................115
3-15، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 1.1 = L/C,و0.35،0.4 ،0.45 W/C'=و با تغییر نانوسیلیس......................................................................................................................................116
3-16، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های0.9 =L/C و W/C'=0.35 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................117
3-17، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1 =L/C و W/C'=0.35 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................118
3-18، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1.1 =L/C و W/C'=0.35 و با تغییر نانو سیلیس.......................................................................................................................................................119
3-19، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9، 1 ،1.1 =L/C و W/C' =0.35 و با تغییر نانو سیلیس..............................................................................................................................................120
3-20، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های0.9 =L/C و W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................121
3-21-، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1 =L/C و W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................122
3-22-، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1.1 =L/C و W/C'=0.4 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................123
3-23، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9، 1 ،1.1 =L/C و W/C' =0.4 و با تغییر نانو سیلیس..............................................................................................................................................124
3-24-، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های0.9 =L/C و W/C'=0.45 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................125
3-25-، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1 =L/C و W/C'=0.45 و با تغییر نانو سیلیس.....................................................................................................................................................126
3-26-، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط های1.1 =L/C و W/C'=0.45 و با تغییر نانو سیلیس.......................................................................................................................................................127
3-27-، نتایج آزماشهای 7 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9، 1 ،1.1 =L/C و W/C' =0.45 و با تغییر نانسیلیس...................................................................................................................................................128
3-28-، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 0.9 = L/C,و0.35،0.4 ،0.45 W/C'=و با تغییر نانوسیلیس.........................................................................................................................................129
3-29-، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 1 = L/C,و0.35،0.4 ،0.45 W/C'=و با تغییر نانوسیلیس...........................................................................................................................................130
3-30-، نتایج آزماشهای 28 روزه نمونه فشاری با طرح اختلاط 1.1 = L/C,و0.35،0.4 ،0.45 W/C'=و با تغییر نانوسیلیس.........................................................................................................................................131
3-31مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاریباطرح اختلاطL/C=0.9 وW/C'=0.35 وبا تغییر نانوسیلیس....................................................................................................................................132
3- 32-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاری باطرح اختلاط L/C=1 وW/C'=0.35 وبا تغییر نانوسیلیس.....................................................................................................................................133
3- 33-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاری باطرح اختلاط L/C=1.1 وW/C'=0.35 وبا تغییر نانوسیلیس........................................................................................................................................134.
3- 34-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاری باطرح اختلاط L/C=0.9 وW/C'=0.4 وبا تغییر نانوسیلیس.........................................................................................................................................135
3- 35-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاری باطرح اختلاط L/C=1 وW/C'=0.4 وبا تغییر نانوسیلیس....................................................................................................................................... 136
3- 36-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاری باطرح اختلاط L/C=1.1 وW/C'=0.4 وبا تغییر نانوسیلیس.........................................................................................................................................137
3- 37-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاری باطرح اختلاط L/C=0.9 و W/C'=0.45 وبا تغییر نانوسیلیس........................................................................................................................................138
3- 38-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاریباطرح اختلاطL/C=1 وW/C'=0.45وبا تغییر نانوسیلیس.................................................................................................................................................139
3- 39-مقایسه نتایج آزماشهای 7 و28 روزه نمونه فشاریباطرح اختلاطL/C=1.1 وW/C'=0.45با تغییر نانوسیلیس...............................................................................................................................................140
4- بررسی و تحلیل نتایج آزمایشات مربوط به مقاومت فشاری................................................................141
فصل چهارم: نتیجه گیری وپیشنهادات برای کارهای آتی
4-1- نتیجه گیری...............................................................................................................................144
4-2پیشنهادات....................................................................................................................................145
4-3-منابع...........................................................................................................................................146
پایان نامه ارشد رشته عمران اثر نانو سیلیس بر روی بتن های حاوی پودر سنگ آهک با عیار پایین سیمان