نگرش‌های متعددی در زمینه تاثیر عوامل مختلف بر مشخصات مکانیکی و دوامی بتن‌های ژئوپلیمری وجود دارد. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که نسبت سیلیکات به هیدروکسید در مخلوط، مقاومت فشاری بتن ژئوپلیمری ساخته شده از خاکستر بادی را تحت تاثیر قرار می‌دهد.این تحقیق برای بررسی مقایسه اثر نسبت سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم با نسبت سیلیکات سدیم به خاکستر بادی در طرح اختلاط موجود و یافتن یک نسبت بهینه برای نسبت این دو ماده با سیلیکات سدیم است . نمونه ها با ابعاد 15*15 برای تست مقاومت فشاری و جذب آب و نمونه های استوانه ای (30*15)برای مقاومت کششی ساخته شد .در هر مرحله نسبت های مختلف سیلیکات به هیدروکسید با نسبت های 2.2 ،2.4 ،2.6 و 2.8 با مقادیر نسبت سیلیکات به خاکستر بادی با نسبت های 0.22 ،0.24 ،0.26 و 0.28 مورد ارزیابی قرار گرفتند تا میزان بهینه ی این دو نسبت در طرح اختلاط بتن ژئو پلیمری بدست آید . آزمون مقاومت فشاری در دو مقطع 7 و 28 روزه و آزمون مقاومت کششی در مقطع 28 روزه و همچنین آزمون جذب آب بلند مدت در مقطع 28 روز مورد ارزیابی قرار گرفتند. می توانید این پروژه مهندسی عمران را به صورت فایل word دانلود نمایید.
مقدمه
بتن از مهمترین مصالح ساختمانی تولید شده دست بشر بوده که از مصالح ساختمانی ارزان و با شکل پذیزی مناسب شامل ، سیمان، آب، شن و ماسه (مصالح سنگی) و مواد افزودنی و مضاف، به نسبت های مختلف به دست می آید . با توجه به مصرف بالای بتن و نیاز روز افزون به تولید سیمان برای تهیه آن، اهمیت مسائل زیست محیطی و خصوصاً توجه به توسعه پایدار به مفهوم گسترده «استفاده بهینه و بهره برداری صحیح وکارآ از منابع پایه، منابع طبیعی، و… برای تأمین نیاز نسل فعلی و نسلهای آینده، ضرورت بازنگری در تولید بتن را آشکارتر ساخته است. سیمان در بتن نقش مصالح چسبنده جهت چسباندن مصالح سنگی به یکدیگر را دارد. سیمان مخلوطی از مصالح طبیعی منتخبی است که با نسبت معینی مخلوط و آسیاب گشته و در کوره با دمای ذوب (تقریباً ۱۵۰۰ درجه سلسیوس) پخته می شود تا ترکیب شیمیایی مورد نظر بدست آید . در فرایند تولید هر تن سیمان بطور متوسط ۱۲۵ لیتر سوخت فسیلی و ۱۱۸ کیلووات ساعت برق مصرف می شود از طرفی ۹/۱۱% از حمل بار جاده ای کشور اختصاص به سیمان دارد. ضمن اینکه از تولید هر تن سیمان تقریباً یک تن گاز کربنیک تولید و گازهای آلاینده در اثر سوختن نفت کوره و برق مصرفی در کارخانجات سیمان، وارد محیط زیست می شود. توجه به اثرات مخرب زیست محیطی تولید این ماده، از جمله سهم حدود ۷ درصدی انتشار گاز CO2 در جو و مصرف قابل ملاحظه انرژی از قبیل برق و سوخت فسیلی ، امری اجتناب ناپذیر بوده و ارائه محصولات جایگزین جهت حرکت در مسیر توسعه پایدار و کاهش این اثرات ، اصلی ضروری به شمار میآید.
ژئوپلیمر ها از خانواده پلیمرهای معدنی می باشند، ترکیب شیمیایی آنها شبیه مواد زئولیتی بوده اما ساختار میکروسکوپی آنها بجای کریستالی، آمورف می باشد. توليد ژئوپليمرها بعنوان مواد چسبنده در بتنن منجر به توليد بتن ژئوپلیمرشده كه به عنوان یک راه کار علمی و عملی می تواند جایگزینی مناسب برای بتن با سیمانهای پرتلند معمولی باشد.
سالهای اخیر توجه به مسایل زیست محیطی و استفاده از مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست مورد توجه بسیاری از محققان و دولتها قرار گرفته است. به گونه ای که بسیاری از دولت ها تشویقات ویژهای برای تولید کنندگان و مصرف کنندگان این مواد اختصاص داده اند. بتن معمولی یکی از پرکاربردترین مواد ساختمانی است که سیمان پرتلند معمولی نقش اساسی در تولید آن دارد. فرایند تولید سیمان پرتلند باعث تولید مقدار زیادی گازهای گلخانه ای میگردد؛ همچنین این بتن دارای دوام و نفوذ پذیری نامطلوب است لذا به طور مداوم نیاز به تعمیر و یا بازسازی پیدا میکند، به همین دلیل محققان در پی یافتن راه هایی برای کاهش مصرف سیمان پرتلند معمولی میباشند. اخیراً محققان بتنهایی را معرفی نموده اند که بدون مصرف سیمان پرتلند ساخته میشوند و لذا در ردههای بالای سازگاری با محیط زیست هستند. یکی از انواع این بتنها، بتن ژئوپلیمر است.
در حقیقت ژئوپلیمرها یک جایگزین مناسب برای بسیاری از انواع سیمان است. زیرا مواد اولیه مورد استفاده برای تولید آنها، نسبت به سیمانهای مرسوم و پلیمرهای آلی ارزان‌تر بوده و به وفور یافت می‌شود. همچنین محدوده دمایی تولید بخش اعظم آنها به مراتب پایین تر از سیمانهای مرسوم است و به اين دليل از نشر آلاینده‌هایی نظیر CO2 ناشی از کوره‌های پخت سیمان و آلاینده‌های ناشی از سوختن پلاستیک‌ها جلوگیری می‌شود.
خاکستر بادی پسماندی از گاز های خروجی حاصل از سوخت در کوره های زغال سنگ یا سیلت غیر پلاستیک و نیروگاه های برقی حرارتی با سوخت زغال است. غبار و گاز های متصاعد شده از سوخت توسط فیلتر های کیسه ای و یا ته نشین کننده های الکترواستاتیکی مخصوص مهار می شوند.خاکستر بادی شامل درصد بالایی از اکسید های فلزات سنگین از جمله سیلیسیم، آهن ، کلسیم، منیزیم و آلومینیوم می باشد.خاکستر بادی به دلیل ویژگی های شیمیایی خود، جایگزین مناسبی برای بخشی از سیمان مصرفی در صنعت بتن می باشد.
فهرست مطالب
فصل 1 1
1-1 تعریف موضوع تحقیق 2
2-1 هدف اصلی تحقیق 5
3-1 هدف فرعی تحقیق 6
4-1ضرورت انجام تحقیق 6
5-1 فرضیات تحقیق 7
6-1 محدوده انجام تحقیق 7
1-6-1 قلمرو مکانی تحقیق 7
2-6-1 قلمرو زمانی تحقیق 8
7-1 متغیر های و اصطلاحات تحقیق 8
1-7-1 خاکستر بادی 8
2-7-1 هیدروکسید سدیم 9
3-7-1 سیلیکات سدیم 11
فصل 2
1-2 بتن ژئو پلیمری 12
2-2 میکرو ذرات 22
1-2-2 خاکستر بادی 22
2-2-2 میکروسیلیس 26
3-2 بتن با مقاومت بالا 31
4-2 بتن سنگین 31
5-2 بتن خود تراکم 32
6-2 فوم بتن 32
7-2 بتن انعطاف پذیر 33
8-2 بتن پلیمری 34
9-2 بتن قابل پمپاژ 34
10-2 بتن رنگی 34
11-2 بتن نانو 35
12-2 بتن هوشمند گرمازا. 36
فصل 3. 37
1-3 مواد مصرفی آزمون. 38
1-1-3 خاکستر بادی 38
2-1-3 میکروسیلیس 41
3-1-3 بتن ژئوپلیمری 44
1-3-1-3سیلیکات سدیم 46
2-3-1-3 هیدروکسید سدیم. 47
4-1-3 مصالح سنگی 49
1-4-1-3 شن 49
2-4-1-3 ماسه. 49
5-1-3 فوق روان کننده. 50
6-1-3 آب. 53
2-3 ساخت نمونه ها. 54
3-3 طرح اختلاط. 55
4-3عمل آوری نمونه ها 56
5-3 نمونه های مورد آزمایش .56
1-5-3 آزمایش های بتن ژئوپلیمری 58
2-5-3 وزن مخصوص نمونه ها 59
6-3 مقاومت فشاری 65
7-3 مقاومت کششی 67
8-3 جذب آب 68
فصل 4 70
1-4 مقاومت فشاری 71
1-1-4 مقایسه نتایج مقاومت فشاری در نسبت های مختلف. 74
1-1-1-4 مقاومت فشاری در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.2 74
2-1-1-4 مقاومت فشاری در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.4 75
3-1-1-4 مقاومت فشاری در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.6 76
4-1-1-4 مقاومت فشاری در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.8 77
2-1-4 نتایج بر اساس مقادیر زمانی 78
1-2-1-4 مقادیر مقاومت فشاری نسبت های مختلف در مقطع 7 روزه. 78
2-2-1-4 مقادیر مقاومت فشاری نسبت های مختلف در مقطع 28 روزه. 79
2-4 نتایج حاصل از مقاومت کششی. .80
1-2-4 مقاومت کششی در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.2. 82
2-2-4 مقاومت کششی در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.4. 83
3-2-4 مقاومت کششی در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.6. 84
4-2-4 مقاومت کششی در نسبت سیلیکات به هیدروکسید 2.8 85
3-4 آزمون جذب آب 87
فصل 5. 92
1-5 مقاومت فشاری 93
1-1-5 نسبت سیلیکات به هیدروکسید در نمونه های فشاری هفت روزه. 93
2-1-5 نسبت سیلیکات به هیدروکسید در نمونه های فشاری 28 روزه. 93
3-1-5اثر نسبت سیلیکات به خاکستر بادی بر مقاومت فشاری 7 روزه. 94
4-1-5اثر نسبت سیلیکات به خاکستر بادی بر مقاومت فشاری28 روزه. 94
2-5 مقاومت کششی 94
1-2-5 اثر نسبت سیلیکات به هیدروکسید در نمونه های کششی. 94
2-2-5 اثر نسبت سیلیکات به خاکستر بادی در نمونه های کششی. 95
3-5 جذب آب 95
منابع و مأخذ 96