بررسی اثرات استفاده از در صد های مختلف ماسه شکسته بر جذب آب بتن های آماده

 میثم‌کریمی‌نیا ، پیمان نوری

1- کارشناس عمران – دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج

 2- دانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک – دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین

 

چكيده

   امروزه استفاده از ماسه شکسته به عنوان یکی مصالح  اولیه تولید بتن های آماده در کشور در حال گسترش می باشد که کاهش قیمت تمام شده بتن تولیدی و نیاز به استفادۀ کمتر از منابع طبیعی که از دغدغه‌های بحث بتن و توسعه پایدار می باشد را می توان از جمله دلایل آن برشمرد. با توجه به این مهم، در این مقاله به بررسی نتایج نمونه های آزمایشی تولید شده با  استفاده ازدرصد های مختلف  ماسه شکسته  به عنوان جایگزین تمام و یا بخشی از ماسه گرد گوشه در تولید بتن های آماده و اثرات آن  روی جذب آب بتن به عنوان یکی از  فاکتور‌های مهم در طول عمر بتن  به خصوص در محیط های خورنده و حاوی یون کلر  پرداخته می شود.

سوالات تحقيق:

   در اين تحقيق، میزان  و تغییرات احتمالی جذب آب بتن های آمادۀ تولید شده با درصد های مختلف ماسه شکسته به عنوان جایگزین بخش یا تمامی مقدار ماسه گرد گوشه مصرفی در بتن،  مورد بررسی قرار گرفته است.

روش تحقیق:

   در این مقاله طرح اختلاط هایی  با درصد های مختلف ماسه شکسته، به عنوان جایگزین ماسه گرد گوشه وبا ثابت نگه داشتن دیگر فاکتور های تاثیر گذار از جمله مقدار سیمان ،شن و  نسبت آب به سیمان تهیه و نمونه های تولیدی تحت شرایط یکسان عمل آوری وپس از 28 روز مورد آزمایش های جذب آب وزنی، مقاومت الکتریکی و نیز  مقاومت فشاری قرار گرفتند.

نتیجه گیری:

   در این تحقیق با توجه به آزمایش روی نمونه های ساخته شده با در صدهای مختلف ماسه شکسته و بررسی دو فاکتورجذب آب و مقاومت فشاری کسب شده به ارائه طرح‌هایی بهینه و اقتصادی برای بتن های آماده تولیدی با ماسه تیز شکسته(تیزگوشه) پرداخته شد.

كلمات كليدي: بتن آماده، ماسه شکسته، جذب‌آب بتن، بتن و توسعه پایدار

 

1. مقدمه

   پاسخگو بودن بتن به ضرورت هاي فني، اقتصادي و زيست محيطي همه و همه از دلایلی است که بتن را به یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان امروز بدل ساخته است. پهنه وسیع کاربرد بتن از ساختمان های کوچک و بزرگ تجاری، آموزشی و مسکونی گرفته تا سازه های مهم و  حیاتی این مرز و بوم،  همه و همه از عواملی هستند که ما را مجاب می نمایند تا با بهبود کیفیت تولید بتن و افزایش هرآنچه بیشتر طول عمر مفید آن، در حفظ اندوخته های طبیعی وسرمایه های این مرز و بوم بکوشیم.

پائین بودن جذب آب بتن و در نتیجه آن افزایش مقاومت الکتریکی بتن عاملی است که مستقیما بر نرخ خوردگی آرماتور  تاثیر گذار بوده و فاکتوری موثر در دوام پذیری وافزایش طول عمر بتن خصوصا در سازه های دریایی وکلیه سازه هایی که در مجاورت محیط های خورنده و حاوی یون کلر قرار دارند می‌شود.

این مقاله با پیشنهاد استفاده از ماسه شکسته در بتن به عنوان جایگزین بخشی از مصالح ریزدانۀ گرد گوشه به بررسی اثرات استفاده از آن بر روی مقاومت فشاری و تراوایی بتن حاصله می پردازد.

پیشنهاد می‌کنیم محصول واتراستاپ را هم بررسی کنید.

 

2. مصالح مصرفی

در ساخت نمونه های آزمایشی مورد نیاز برای این مقاله از مصالح مصرفی زیر استفاده شد:

1. سنگدانه درشت دانه طبیعی (شن) در محدوده دانه بندی 24- 5  میلی متر
2. سنگدانه ریز دانه طبیعی(ماسه گرد گوشه) در محدوده دانه بندی  6- 0   میلی متر
3. سنگدانه ریز دانه طبیعی(ماسه شکسته) در محدوده دانه بندی  6- 0   میلی متر
4.   سیمان پرتلند تیپ2
5. آب

 

کلیه مصالح سنگی مصرفی از معادن منطقه شهریار انتخاب و  طبق استاندارد  ASTM C33  تحت آزمایش دانه بندی قرار گرفتند که نتایج حاصل در جدول(1)  و نمودار های مربوط به دانه بندی  شن، ماسه گرد گوشه و ماسه تیز گوشه به ترتیب در شکل های 1 تا 3 قابل مشاهده می‌باشند. 

همچنین سیمان  مورد استفاده در این تحقیق، سیمان تیپ2 تولیدی کارخانه ساوه بوده و آب مصرفی نیز از آب شرب شهری تامین شده است

 

نتایج دانه بندی سنگدانه ها (درصد عبوری)

الک ASTM	اندازه چشمه الک(mm)	شن	ماسه گرد گوشه	ماسه شکسته
1 اینچ	25	100	-	-
4/3 اینچ	19	90	-	-
8/3 اینچ	5/9	19	100	100
نمره  4	75/4	1	94	90
نمره 8	38/2	0	60	64
نمره 16	19/1	0	32	44
نمره30	6/0	0	16	30
نمره 50	3/0	0	12	13
نمره 100	15/0	0	4	2
نمره 200	075/0	0	0	0

  

شکل شماره 1- منحنی دانه بندی شن

شکل شماره 2- منحنی دانه بندی ماسه گرد گوشه.

                                                                                                  شکل شماره 3- منحنی دانه بندی ماسه تیز گوشه

 

3.       طرح اختلاط

   طرح اختلاط اولیه نمونه های آزمایشی بر اساس طرح های موجود و مورد استفاده در خطوط تولید کارخانه های بتن آماده برای بتنی باعیار 300کیلوگرم در متر مکعب و با حداقل مقاومت مشخصه 210 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و عدم استفاده از ماسه شکسته(تیزگوشه) بود که به عنوان نمونه مرجع در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفت.

 از آنجا که هدف آزمایش بررسی اثرات درصد های مختلف ماسه شکسته بر جذب آب بتن بود ، لازم بود تا نمونه هایی با درصد های مختلف ماسه شکسته به عنوان جایگزین بخش یا تمام مصالح ریز دانه گردگوشه،  از روی طرح اختلاط نمونه مرجع ساخته شود که بدین ترتیب نمونه هایی با مقادیر  مختلف 20، 40 ،50، 60 ، 80 و 100 درصدی ماسه شکسته به عنوان جایگزین بخش و یا تمام  ماسه گرد گوشه طرح مرجع ساخته شد.

مقدار سیمان و مصالح سنگی درشت دانه در کلیه نمونه ها ثابت نگه داشته شده و نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کلیه نمونه ها بر اساس نمونه های ابتدائی ساخته شده از طرح مرجع و با هدف کسب اسلامپ7 در نمونه مرجع، مقدار تقریبی 42/0 در نظر گرفته شد .

همچنین  به جهت کاهش عوامل تاثیر گذار بر نتایج آزمایش ها وکاربردی نمودن نتایج آزمایش ها و امکان تعمیم نتایج حاصله با بتن های متداول تولیدی کارخانجات بتن آماده کشور، از به کار بردن افزودنی های شیمایی، پوزولانی و موادی از این دست پرهیز شد.

نامگذاری نمونه ها بر اساس دررصد جایگزینی ماسه شکسته با ماسه گرد گوشه در نمونه ها می باشد که به طور مثال طرح  CS40 معرف طرحی با نسبت جایگزینی40 درصدی ماسه شکسته به جای ماسه گردگوشه می باشد و طرح اختلاط نهایی نمونه های آزمایشی در جدول شماره (2) قابل دسترس می باشند.

 

کد طرح	عیار سیمان Kg/m3	آب Kg/m3	نسبت آب به سیمان	شن Kg/m3	ماسه گرد گوشه Kg/m3	ماسه شکسته Kg/m3
CS0	300	120	42/ .	700	1200	0
CS20	300	120	42/ .	700	960	240
CS40	300	120	42/ .	700	720	480
CS50	300	120	42/ .	700	600	600
CS60	300	120	42/ .	700	480	720
CS80	300	120	42/ .	700	240	960
CS100	300	120	42/ .	700	0	1200

 جدول شماره 2- طرح اختلاط نمونه های آزمایشی

 

4.       آزمایش ها و نتایج حاصله

4-1جذب آب وزنی

     جذب آب وزنی بتن های ساخته شده توسط نمونه های مکعبی 10 ×10 و با تغییراتی در استاندارد BS 1881: Part 122 و افزایش زمان غوطه وری نمونه های خشک در آب از 30 دقیقه به 3 روز اندازگیری شد که نتایج آن در جدول شماره (3) قابل رویت می باشند. 

 

کد نمونه	ابعاد( (mm			وزن نمونه خشک	وزن نمونه تر	درصد جذب آب
	a	b	h
CS0-A	101	100	100	7/2325	6/2425	6704/3
CS0-B	100	99	102	7/2339	4/2421
CS20-A	100	100	100	1/2299	1/2380	3410/3
CS20-B	100	100	100	8/2329	4/2404
CS40-A	100	100	100	2337	2419	3753/3
CS40-B	100	100	99	9/2331	5/2407
CS50-A	103	100	100	7/2351	9/2427	17190/3
CS50-B	100	100	100	4/2341	4/2414
CS60-A	99	100	100	1/2319	6/2405	5653/3
CS60-B	100	98	103	4/2349	3/2429
CS80-A	101	100	100	6/2371	1/2456	4073/3
CS80-B	100	102	100	9/2364	8/2441
CS100-A	100	100	99	7/2366	5/2454	4060/3
CS100-B	97	100	100	2/2340	8/2417

 جدول شماره 3- نتایج آزمایش بررسی جذب آب وزنی بر روی نمونه ها

 

4-2 مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی نمونه ها  طبق روش Impedance Spectroscopy(IS)  و با اندود کردن سطح بالا و پائین نمونه های مکعبی10×10 با خمیر سیمان و با فرکانس KHZ 1 انجام شد و همچنین مقاومت ویژه الکتریکی نمونه ها با استفاده از فرمول شماره(1) بدست آمد.

(1)    r=R*A/L که در آن R مقاومت الکتریکی، A  سطح مقطع نمونه و  Lارتفاع نمونه می باشند. 

 نتایج حاصل شده از آزمایش مقاومت الکتریکی در جدول شماره(4) قابل مشاهده می باشند:

 

کد نمونه	ابعاد( (mm			مقاومت الکتریکی Ω	مقاومت ویژه الکتریکی .mΩ	مقاومت ویژه میانگین دو نمونه .mΩ
	a	b	L
CS0-A	101	100	100	481	48581	48215
CS0-B	100	99	102	493	47850
CS20-A	100	100	100	488	48800	49250
CS20-B	100	100	100	497	49700
CS40-A	100	100	100	493	49300	50205
CS40-B	100	100	99	506	51111
CS50-A	103	100	100	504	51912	50806
CS50-B	100	100	100	497	49700
CS60-A	99	100	100	511	50589	50460
CS60-B	100	98	103	529	50332
CS80-A	101	100	101	503	50300	50293
CS80-B	100	102	100	493	50286
CS100-A	100	100	99	505	51010	50143
CS100-B	97	100	100	508	49276

 جدول شماره 4- نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی بر روی نمونه ها

 

4-3 مقاومت فشاری

آزمایش مقاومت فشاری بر روی نمونه های مکعبی15×15 و بر طبق استاندارد BS1881 انجام پذیرفت که نتایج آن در جدول شماره(5) قابل دسترسی است. 

 

کد نمونه	مقاومت فشاری	مقاومت میانگین
CS0-A	282	286
CS0-B	290
CS20-A	291	5/289
CS20-B	288
CS40-A	290	5/293
CS40-B	297
CS50-A	296	292
CS50-B	288
CS60-A	290	5/300
CS60-B	311
CS80-A	319	5/315
CS80-B	312
CS100-A	294	5/301
CS100-B	309

 جدول شماره 5- نتایج آزمایش مقاومت فشاری بر روی نمونه ها

 

5. نتیجه گیری

   با توجه به بررسی های آزمایشگاهی بر روی نمونه هایی با مقادیر 20، 40، 50، 60، 80 و 100 درصدی ماسه شکسته به عنوان جایگزین ماسه گرد گوشه ،  با توجه به ثابت نگه داشتن کلیه عوامل تاثیر گذار در میان این نمونه ها نتایج زیر حاصل می‌شود:

با افزایش درصد جایگزینی ماسه شکسته به جای ماسه گرد گوشه، مقاومت فشاری نمونه ها نیز  روندی صعودی را طی کرده و در نسبت 80 درصد به اوج خود می رسد که البته جایگزینی کامل ماسه شکسته با ماسه گرد گوشه اندکی از این رشد صعودی می کاهد.  همچنین این  افزایش جایگزینی در نسبت های بیش از 50 درصد باعث افزایش تدریجی و اندک جذب آب و به تبع آن کاهش مقاومت الکتریکی نمونه ها می‌شود.

در مجموع باید گفت که استفاده از درصد های کنترل شده ماسه شکسته استاندارد در بتن های آماده تا نسبت 50 درصد  به عنوانی جایگزین بخشی از مصالح ریزدانه گرد گوشه، جدا از تاثیر بسزایی که در کاهش نیاز به برداشت مصالح جدید از منابع طبیعی کشور و مصرف سیمان دارد،  اثرات مثبتی نیز در افزایش مقاومت فشاری نمونه ها و ناتراوایی بتن های تولیدی داشته و با توجه به قیمت پائین تر، کاهش  5/5 الی 7 درصدی قیمت مواد اولیه و به تبع آن کاهش قیمت تمام شده بتن های آماده را نیز سبب می گردد.

 پیشنهاد می‌کنیم محصول گروت را هم بررسی کنید.

6.قدردانی

در پایان لازم می دانیم از همکاری صمیمانه مسئولین و پرسنل محترم شرکت ساختمانی، تولیدی و تحقیقاتی آپتوس ایران  به جهت محیا نمودن بخشی از امکانات فنی مورد نیاز این تحقیق قدردانی نمائیم.

 

7.مراجع

1. ASTM C 33-99a, "Standard Specification for Concrete Aggregates". [7] ACI Committee 211, "Standard Practice for Selection of Propertions for Normal, Heavy weight and Mass Concrete" ( ACI 211.1-Reapproved 1997)
2. BS 1881-122 Methods of Testing Concrete Part 122: Method for Determination of Water Absorption (AMD 6108) July 31, 1989
3. حاجی کریمی، پوریا؛ کیوان آرا، محمد؛ مقاومت الکتریکی بتن، اولین کنفرانس بین المللی تکنولوژی بتن، تبریز، 1387.

 

ABSTRACT

Today, the use of crushed sand as one of the preliminary materials in producing Ready concretes in developing in the country. As a result the cost of concrete production and the requirement of using natural resources- one of the issues discussed in the subject of concrete- are reduced.

Due to this, in this paper the experimental results of samples produced using different percentages of crushed sand as an alternative to all or part of the round-corner sand in production of Ready concrete and their effects on water absorption as one of the important factors in the longevity of concrete, especially in corrosive and chloride-ion-contained environments is discussed.

RESEARCH INQUERIES

In this study, the amount of probable changes in water absorption rate of pre- prepared concretes with different percentages of crushed sands as an alternative to all or part of round-corner sands used in concrete has been investigated.

RESEARCH METHOD

In this article the plan of substitution of the mixtures with different percentages of crushed sand with round-corner sands and maintaining the effects of other factors as much as the amount of cement, sand and the ratio of water to cement was provided and some samples were produced under the same conditions and after 28 days were experimented by volume-absorption of water and electrical resistance tests.

CONCLUSION

In this research, according to the tests on the samples made by different percentages of crushed sands and the inspection of two factors of water and pressure resistance, the plan of optimized and economical mixture for Ready concretes by sharp-corner(crushed) sands is presented.

Key Words

Ready concrete, crushed sands, concrete water absorption, concrete and constant development