محمدرضا جواهري تفتي ، مهدي باقرزاده
1- دانشگاه آزاد اسلامي واحد يزد
2-دانشجوي كارشناسي ارشد دانشگاه آزاد اسلامي واحد يزد
چكيده
در اين مقاله به بررسي ناتراوايي سيمان پرتودهي شده با الكترون پرداخته شده است .
سوالات تحقيق
در اين مقاله برررسي مي كنيم كه آيا سيمان پرتودهي شده تاثيري در ناتراوايي بتن ايجاد مي نمايد يا خير ؟
روش تحقيق
روش كار بدين صورت است كه سيمان در دزهاي مختلف توسط سازمان كاربرد پرتوها (انرژي اتمي ) پرتودهـي مي شود و سپس با اين سيمـان بتن توليد مي شود و با
بتن پرتودهي نشده از لحاظ تراوايي و مقاومت فشـاري مقايسه مي گردد .
نتيجه گيري
با توجه با آزمايش روي نمونه هاي مكعبي ساخته شده با بتن در دزهاي مختلف و محاسبه ميزان جذب آب متوجه خواهيم شد كه نمونه حاصل از اين سيمان با دز بالا
نا تراواتر مي باشد .
كلمات كليدي : اشعه الكترون ، سيمان پرتودهي شده ، بتن ، مقاومت فشاري ، ناتراوا
تا كنون تحقيقي در زمينه پرتودهي با الكترون روي مقاومت بتن و توليد بتن با سيمان پرتودهي شده كاري انجام نشده است .
با توجه به پيشرفت علوم و فنون هسته اي در كشورمان و كاربردهاي فراواني كه پرتوفرآوري در صنعت مواد غذايي ، پزشكي و پليمر دارد و افزايش روز به
روز كاربرد پرتوفرآوري نياز به احداث تاسيسات جديد و بزرگتري است كه اگـر در ساخت و نگه داري آنها اثر تخريب پـرتو بر بتن در نظـر گرفته نشـود منجـر به
خسارات سنگيني ميشود كه عبارتند از :
- - انتشار اشعه هاي سرطان زا در محيط زيست
- - آسيب به تاسيسات و دستگاه هاي هسته اي كه بسيار گران قيمت و حساس اند
- - به خطر افتادن جان انسانهايي كه در تاسيسات هسته اي كار مي كنند هم به لحاظ اشعه هاي سرطان زا هم به لحاظ تخريب سازه تاسيسات هسته اي .
2-پرتو فرآوری :
به طور كلي هدف از فرآيند پرتودهي تابش دهي مدار در مقياس بزرگ با اشعه β ٬ Χ ٬ γ است تا با جذب ميزان معيني از انرژي اثري مطلوب در كالا بدست آيد .
1-2- برخي از كاربردهاي فرآيند پرتودهي در صنعت :
- - ايجاد اتصال عرضي ( crosslinking ) در پليمرها
- - سترون سازي ( scerilization ) قطعات و وسايل پزشكي
- - پليمريزاسيون مونومرها و پيوند زني (grafiting)
- - تابش دهي مواد غذايي به منظور كنترل انگل ها و عوامل بيماري زا٬ از ميان بردن حشرات ٬ افزايش دوره انبار داري ٬
- - كنترل عوامل بيماري زا در پسماند هاي جامد ٬ مايع و گاز .
- - اصلاح خواص قطعات نيمه هادي .
- - ارتقاء كيفي رنگ جواهرات و ساير مواد .
2-2- معرفي مركز پرتو فرآيند يزد
در سال 1376 با هدف تحقيقات و كاربرد پرتوهاي الكترون و ايكس كه در شتاب دهنده هاي مختلف توليد ميشوند مركز پرتو فرايند يزد وابسته به سازمان انرژي اتمي ايران در زميني به مساحت 50 هكتار واقع در كيلومتر 15 جاده يزد به تفت استان يزد رسمٲ شروع به كار كرد و در نيمه اول سال 1377 شتابدهنده الكترون پرقدرت اين مركز پرتودهي ازمايشي خود را آغاز نمود .
پس از طي دوران آزمايشي اين شتابدهنده از اوايل سال 1378 در جهت ارائه خدمات پرتودهي به صنايع و انجام پروژه هاي تحقيقاتي و كاربردي متعدد به كار گرفته شده است.
بخش هاي اصلي اين مركز در ساختمان هايي با مساحت بيش از 15000 متر مربع به شرح زير مستقر مي باشند :
- بخش پرتوفرآيند : شامل ساختمان اصلي شتابدهنده الكترون ( رودوترون )(شكل شماره1) با طراحي خاص و ديوارها وسقف هاي بتوني به ضخامت 4 متر ( حفاظ پرتو ) ٬ سالن اصلي ورود و خروج مواد و محصولات براي پرتودهي و سالن هاي پرتو دهي با طراحي و تجهيزات خاص خود .
- بخش ازمايشگاهها و كنترل كيفي: شامل ازمايشگاههاي مجهز پليمر٬ ازمايشگاه ميكروبيولوژي ٬ ازمايشگاه دزيمتري و كارگاه الكترونيك .
- بخش توليد محصولات قابل انقباض حرارتي : شامل اكسترودها ٬ سيستم هاي انبساط لوله ها و تجهيزات جانبي .
- بخش پشتيباني : شامل ساختمان خدمات٬ انبارها٬ منابع اب٬ كارگاه٬ پست هاي برق٬ سيستم هاي برق اضطراري و مهمانسراها.
شكل شماره 1- ساختمان پرتودهي
3-تاريخچه اثر پرتو بر بتن
از بتن به دلیل دو ویژگی اصلی آن یعنی مقاومت ساختمانی و توانایی آن در برابر حفاظت از تابش در ساخت تاسیسات انرژی هسته ای استفاده میشود .
صدها سال است که ساختمان های بتني معروف و شناخته شده اند و همچنین زمانی از نظر تخریب و زوال در مدت خیلی کوتاه معروف اند که در معرض شرایط تخریب محیطی شیمیایی و فیزیکی قرار میگیرد.
مصرف بتن در تاسیسات هسته ای برای محدود سازی و حفاظت مواد رادیواکتیو و اشعه میباشد.
قرار گرفتن بتن در بعضي از محيط ها وشرايط موجب تخريب و كاهش مقاومت بتن ميشود . بعضي از اين شرايط عبارتند از : يخ زدگي ، حرارت ، اسيدها ، كريدها، سولفاتها، كربناتها ، اشعه ها ، و غيره .
اثر تابش بر بتن بین سال های 1944 و 1956 مطالعه شده و گزارش بررسی مقالات منتشر گردید.
اطلاعات گزارش داده شده از دو نوع تست نمونه های کوچک در معرض تابش ٬ فلوهای اشعه های زیاد و آزمایشات نمونه های استوانه ای بتن جداشده از پوشش رآکتور است که حجم بالایی از تابش را در خود جمع کرده است .
از آن زمان مطالعات زیادی چاپ شده که اطلاعات فراوانی دارد . هیچ مطالعه جامعی منتشر نشده که همه مطالعات را در یک تئوری یا نتیجـه ترکیـب کند . هیچ مطالعـه ای را نمیتـوان مشخص کرد که به ساخت و عملکرد بتن در ساختمان های انبار SNF ( سوخت هسته ای مصرف شده ) بپردازد .
4- انتخاب سيمان :
سيمان مورد استفاده در ازمايشات از نوع پرتلند نوع 2 و از كارخانه سيمان مهريز مي باشد . دليل اين انتخاب مصرف همگاني و كاربرد وسيع اين تيپ سيمان
ميباشد .
5- پرتودهي سيمان:
پرتودهي سيمان در مركز پرتوفرآيند يزد كه زير نظر سازمان انرژي اتمي ايران مي باشد انجام ميگيرد .
پرتودهي سيمان زير نظر مهندسين دزيمتري انجام ميگيرد و مطابق با نظر همين مهندسين بدليل جذب يكنواخت اشعه به تمام نقاط سيمان و با توجه به محاسبات ٬ ضخامت سيمان جهت پرتودهي 1 الي 2 سانتیمتر در نظر گرفته شد .
بسته بندي سيمان براي پرتودهي در نايلون هاي پليمري در ابعاد cm 30×25×1.5 انجام گرفت . سپس سيمان با بسته بندي مذكور به سازمان انـرژي اتمي تحويل داده شد تـا در دزهـاي مختلف پرتودهي گردد . بحث ديگـري كه در اين مرحله پيش ميايد ميـزان دز پرتـودهي بـود كه با توجـه به سرعت بالاي پرتوالكترون به دليـل پرتـودهي سطحي اشعـه الكترون با دزهايKGy 50 ٬ ٬100 150 ٬200٬ ٬300 400 ٬600٬ ٬800 1000پرتودهي انجام شود .
پرتودهي بدين صورت انجام ميگيرد كه پرتو الكترون با سرعت ثابتGy/hr 75 تابش ميكند. جهت دستيابي به مثلا KGy 25 بايد جنس موردر نظر 20 دقيقه زير بيم الكترون بماند و براي دزهـاي بـالاتر بجـاي اينكه مدت زمـان را افـزايش دهند تعداد دور را افـزايش ميدهند . مثلا براي دستيابي بهKGy 50 دز بجاي ايـن كه جنس40 دقيقه زير بيم باشد 2 بـار و هربار 20 دقيقه زيـر بيم مي ماند .
قسمتي از سيستم پرتودهي در شكل شماره 2 مشخص شده است .
شكل شماره 2- سيستم پرتو دهي
بدين صورت براي دستيابي به دزهاي مورد نظر سيمان كه ذكر شد با توجه به تنظيم دستگاه به صورت جدول زير پرتودهي انجام گرفت :
|
دز درخواستي
|
دز پرتودهي شده توسط انرژي اتمي
|
|
50
|
48
|
|
100
|
95
|
|
150
|
141
|
|
200
|
188
|
|
300
|
295
|
|
400
|
431
|
|
600
|
596
|
|
800
|
817
|
|
1000
|
1001
|
جدول شماره 1-تعداد دور براي رسيدن به دز مورد نظر
سپس سيمان كه با دزهاي مختلف پرتودهي شده اند را براي تست هاي مقاومت به آزمايشگاه بتن براي ساخت نمونه بتني مي برند .
6- ساخت بتن :
در كليه مراحل اين تحقيق درصد آب به سيمان و سيمان به سنگدانه و آب مصرفي و سنگدانه مصرفي ثابت بود و تنها متغير در كل نمونـه ها فقط نوع سيمان بود .
بـراي توليد بتـن از سيمـان پرتودهي شده از روش آزمايش استاندارد براي تعيين مقاومت فشاري ملات سيمان استفاده شد .
پیشنهاد میکنیم محصول را هم بررسی کنید.
1-6- خلاصه روش آزمايش :
ملات مورد استفاده از يك قسمت وزني سيمان و 2.75 قسمت وزني ماسه استاندارد تشكيل ميشود . براي سيمان پرتلند يا سيمان پرتلند هوازا از نسبتهاي آب به سيمان مشخصي استفاده ميشود . براي سيمانهاي ديگر مصرف آب بايد به اندازه اي باشد كه ملات با 25 ضربه ميز سيلان به اندازه 5± 110 سيلان پيدا كند . نمونه هاي مكعبي (شكل شماره 3 ) توسط تخماق در دو لايه كوبيـده ميشوند . نمونه هـا يك روز در قـالب مي مانند تا خود را بگيـرند و سپس از قـالب در آورده شده و تا مـوقع آزمايش در آب آهك مستغرق ميگردند .
شكل شماره 3
نسبتهاي مصالح در c بايد يك قسمت وزني سيمان و 2.75 قسمت وزني ماسه دانه بندي شده باشد . براي تمامي سيمان هاي پرتلند از نسبت آب به سيمان 0.485 و براي تمامي سيمان هاي پرتلند هوازا از نسبت آب به سيمان 0.460 استفاده ميشود .
براي سيمان هاي ديگر مقدار آب مخلوط يافته بايد به اندازه اي باشد كه سيمان ملات به اندازه 5± 110 سيلان باشد مقدار آب به صورت درصدي از وزن سيمان مشخص ميشود .
2-6- نگهداري نمونه ها :
به محض تكميل قالب گيري نمونه ها ، آنهـا را به صـورت رو باز براي 20 تا 24 ساعـت در اتاق رطوبت نگهداري مي كنند ( شكل شماره 4 ) اگر نمونه ها قبل از 24 ساعت از قالب خارج شوند بايد آنها را تا 24 ساعت در اتاق رطوبت نگهداري نمود (شكل شماره 5 ) .
|
تعداد نمونه
|
9
|
6
|
|
سيمان (گرم )
|
740
|
500
|
|
ماسه ( گرم )
|
2035
|
1375
|
|
آب ( ميليمتر )
|
|
براي سيمان پرتلند 0.485 W/C=
|
359
|
242
|
جدول شماره 3 -ميزان مصالح براي ساخت نمونه
شكل شماره 4 - نگهداري بتن تازه در محيط مرطوب تا 24 ساعت
شكل شماره 5 - نگهداري بتن تازه در محيط مرطوب تا 24 ساعت
7- تعيين ميزان جذب آب
گذاشته تا خشك گردند . سپس بعد بيرون آوردن آنها از دستگاه نمونه ها را وزن نموده و سپس با توجه oven بعد از خارج كردن نمونه ها از آب آنها را در دستگاه به دز پرتودهي شـده آنهـا به مدت يك ساعت آنهـا را در آب گـذاشته و سپـس از آب خـارج نموده و آنهـا را مجـددا وزن و درصد جــذب آب را محاسبه مي نمايند كه در جدول شماره 4 زير ذكر گرديده است :
|
جذب آب ( % )
|
دز پرتودهي شده ( گري )
|
شماره نمونه
|
|
4.2
|
پرتودهي نشده
|
1
|
|
4.7
|
پرتودهي نشده
|
2
|
|
3.6
|
1250×105">
|
3
|
|
3.5
|
1250×105">
|
4
|
|
3.4
|
12100×105">
|
5
|
|
3.7
|
12100×105">
|
6
|
|
3.5
|
12150×105">
|
7
|
|
3.2
|
12150×105">
|
8
|
|
3.3
|
12200×105">
|
9
|
|
3.3
|
12200×105">
|
10
|
|
3.2
|
12300×105">
|
11
|
|
3.3
|
12300×105">
|
12
|
|
3.5
|
12400×105">
|
13
|
|
3.4
|
12400×105">
|
14
|
|
2.7
|
12600×105">
|
15
|
|
3.1
|
12600×105">
|
16
|
|
2.9
|
12800×105">
|
17
|
|
2.7
|
12800×105">
|
18
|
|
2.9
|
121000×105">
|
19
|
|
2.8
|
121000×105">
|
20
|
9- نتيجه گيري
مي توان با بررسي و آزمايش سيمان پرتودهي شده از نظر تركيبات و بررسي فازهاي آن دليل اين كـاهش جـذب آب را بررسـي نمود تا بتـوان مشخص نمود كه كـدام تركيب در سيمـان با پرتودهـي شدن مي تواند جذب آب را كاهش دهـد تا بتـوان از اين نوع سيمان بـراي ساخت منـابع ذخيره آب شـرب استفاده نمود .
پیشنهاد میکنیم محصول را هم بررسی کنید.
منابع
كتاب
1- دستورالعمل آزمايشگاه بتن ، انتشارات علم و صنعت ، ترجمه مهندس محمدرضا شاه نظري و مهندس محمد قاسم سحاب . سال 1379
2- طراحي و كنترل مخلوط هاي بتن ، انتشارات علمي دانشگاه صنعتي شريف ، ترجمه دكتر عليرضا خالو و مهندس محمود ايراجيان ، سال 1385
3- تكنولوژي بتن و آزمايشگاه همراه با طرح اختلاط بتن ، مؤلف : مهندس فرهاد مصباح ايراندوست ، سال 1386
4- تكنولوژي و طرح اختلاط بتن ، مؤلف : دكتر داود مستوفي نژاد ، سال 1379
Study of the amount of water absorption of produced concrete with the radiated cement by electrons
ABSTRACT
In this study we have considered the water absorption of radiated cement by electrons.
RESEARCH INQUERIES
In this study we have considered if the radiated cement has any effect on the non-absorption of water of produced concrete or not?
RESEARCH METHOD
The procedure is that the cement is radiated in different doses by the organization of radiation application (Nuclear energy) and then concrete is produced by this cement and it is compared with non-radiant concrete in terms of water absorption and compressive strength.
CONCLUSION
Regarding to the built cubic samples with concrete in different doses and calculating of the amount of water absorption we find out that the sample obtained with high dose absorbs less water.
Key Words
Electron Rays, Radiated Cement, Concrete, Compressive Strength, Non-absorption of Water
