بررسی آزمایشگاهی خواص مکانیکی بتن خود تراکم حاوی ضایعات لاستیک تحت درجه حرارت های بالا

مقدمه

بتن یکی از پرمصرف‌ترین مصالح شناخته شده در مهندسی عمران است که روز به روز بر استفاده از آن افزوده می‌شود. در این میان از یک سو، با پیشرفت علم و تکنولوژی و پیدایش سیستم‌های پیچیده‌تر ساختمانی و از سوی دیگر با روند رو به گسترش ساخت و ساز‌های عمرانی در سطح کلان، نیاز به بکارگیری مصالح ساختمانی جدیدتر با کارآیی بیشتر، بسیار محسوس می‌باشد. از آنجائیکه طراحی سازه‌های بتن مسلح روز به روز پیشرفته‌تر می‌گردد، شکل طراحی شده مقاطع و اعضاء سازه‌ایی نیز پیچیده‌تر گردیده و دیگر تراکم آرماتورگذاری در چنین مقاطعی امری غیرعادی جلوه نمی‌کند. بعلاوه نبود یا کمبود کارگران ماهر و مجرب در محل احداث سازه از سویی دیگر، از دیگر مشکلاتی بوده که مهندسان عمران همواره با آن دست به گریبان بوده‌اند.استفاده از بتن خود تراکم راه‌حل مناسبی برای رفع مشکلات احتمالی ذکر شده است. بتن خود تراکم، تکنولوژی تازه‌ای از بتن است که در آن، بتن می‌تواند به شکلهای مختلف با آرماتوربندی حجیم در قالب ریخته شود، بدون اینکه نیاز به هرگونه ویبره‌ای باشد. از خصوصیات جالب آن این است که تحت اثر وزن،خودراتحکیم نموده و هم زمان یکنواختی خود را نیزحفظ می کندبتن خود تراکماولین بار برای دستیابی به بتن با ساختار پایدار در سال ۱۹۸۸ مطرح گردید و مطالعات اولیه پیرامون کارایی بتن خود تراکم، توسط اکامورا اگاوا (۱۹۸۹) و اکامورا (۱۹۹۳) در دانشگاه توکیو انجام گرفت [۱-۲-۳]. طبق نظریه‌ای، بتن خود تراکم بتنی است که دارای سیالیتی باشد که تراکم آن بدون نیاز به انرژی خارجی انجام شود و به علاوه، در حین و پس از اتمام بتن‌ریزی بصورت یکپارچه باقی بماند و به راحتی در خلال آرماتورهای متراکم حرکت کند [۴]. اجرای سریع‌تر ساختمانها، کاهش نیروی انسانی به دلیل خود تراکمی بودن SCC، بهبود دوام به دلیل کاهش نفوذپذیری، آزادی عمل بیشتر در طراحی مقاطع از مزایای استفاده از بتن SCC می‌باشد.اولین کاربرد عملی بتن خود تراکم درساخت یک ساختمان در سال۱۹۹۰ در ژاپن بوده و پس از آن ،درسال ۱۹۹۱ از این بتن جهت ساخت برجهای پل معلق کابلی شینکیبا اوهاشی استفاده به عمل آمد که درنوع خود بی نظیر بود [۵].در ۲۰ سال اخیر، تمرکز زیادی بر روی قابلیت استفاده از انواع زباله های شهری در صنایع مواد ساختمانی رواج داده شده است و تحقیقات بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. که در بسیاری از موارد اضافه نمودن مواد بازیافتی علاوه بر فوایدی که برای حفظ محیط زیست به همراه دارد موجب تاثیرات خوبی بر روی خواص محصولات نهایی شده است.یکی از مواد بازیافتی جدید که در صنعت بتن از آن استفاده می شود لاستیک می باشد. به منظور حل بحران مصرف مقادیر زیاد مواد لاستیکی بازیافت شده، استفاده مجدد از آنها در صنعت بتن یک راه حل امکان پذیر در استعمال این مواد می باشد. پلاستیک های بازیافتی می توانند به عنوان سنگدانه در بتن استفاده شوند. با این وجود، تاکید این موضوع مهم است که استفاده مجدد از مواد بازیافتی به علت هزینه بالای حمل و نقل و تاثیر قیمت کل تمام شده محصولات، هنوز صرفه اقتصادی ندارد. علاوه بر این، مهم است که از هزینه های دیگر نیز غفلت نشود، که مستقیما به نوع بازیافت به ویژه، لزوم به جمع آوری گازهای متصاعد شده در اثر سوزاندن مواد و حضور عنصرهای سمی و ناپاک، مرتبط می باشد.

هدف از انجام پژوهش

در عصر حاضر وجود مواد زاید حاصل از فرایندهای مختلف فیزیکی وشیمیایی یکی از معضلات مهم کشورهای صنعتی و در حال توسعه می باشد به طوری که تحقیقات وسیعی برای روشهای بازیافت یا دفع آنها به منظور به حداقل رساندن آسیبهای وارده به محیط زیست در حال انجام می باشد . در این راستا محققان ساختمان نیز همانند سایر صنایع تولیدی و بازیافتی، در جهت استحصال مواد و مصالح زاید به پیشرفتهایی نایل شده اند که از آن جمله میتوان استفاده از لاستیکهای مستعمل در بتن را نام برد.محققان زیادی استفاده از لاستیک های فرسوده در اندازه های مختلف را مورد مطالعه و بررسی قرار داده اند. لاستیک های فرسوده را می توان به صورت خرد شده یا به صورت پودر در بتن بکار برد.در سالهای اخیر یکی از مهمترین تحقیقاتی که بر روی خواص سخت شده بتن ها آغاز شده، بررسی خواص بتن های سخت شده تحت درجه حرارت بالا می باشد. به طور کلی میتوان گفت که مقاومت بتن مخصوصا در فشار اساسا بستگی به کیفیت خمیر و دانه ها، سختی و چگالی دانه ها دارد. جایگزینی دانه های چگال و سخت با دانه های نرم تر لاستیک با چگالی کمتر به عنوان متمرکز کننده تنش عمل خواهد کرد و باعث ایجاد میکرو ترک در بتن می شود. بنابراین استفاده از اینگونه مواد به صورت پودر تا جایی که مشکلاتی در چسبندگی خمیر و مقاومت ایجاد نکند ، مناسب می باشد. به نظر می رسد وجود فضاهای خالی و ضرایب انبساط حرارتی اجزای تشکیل دهنده بتن از جمله مهمترین پارامترهای موثر برخواص سخت شده بتن پس از قرارگیری در حرارت های بالا می باشد. در این بررسی تاثیر نسبت آب به سیمان و اندازه بزرگترین بعد سنگدانه و همچنین استفاده از پودر لاستیک ضایعاتی بر خواص بتن خود تراکم تحت     حرارت های بالا مورد بررسی قرار گرفته و رفتار این نوع بتن در قیاس با بتن خود تراکم معمولی مورد تحلیل قرار خواهد گرفت تا میزان درصد بهینه خرده لاستیک جایگزینی به جای پودر سنگ در بتن خود تراکم حاصل گردد.

فرضیات مسئله

در حرارت های بالا ، تخلخل ناشی از ذوب خرده لاستیک باعث تشدید حفرات می شود.فعالیت معنادار در ماتریس خمیر سیمان در حرارت بالا در نظر گرفته نمی شود.آهنگ افزایش و کاهش درجه حرارت بتن ها ، یکنواخت ویکسان در نظر گرفته می شود.جنس مصالح مورد استفاده در مخلوط های مختلف ، ثابت در نظر گرفته می شود.توزیع پودر لاستیک در بتن ، یکنواخت در نظر گرفته می شود.