■ بررسی اثرات استفاده از درصدهای مختلف ماسه شکسته بر جذب آب بتن آماده

چکیده
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 تحقیق:
در این تحقیق، 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 اختلاطهایی 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.
کلمات کلیدی: بتن آماده، ماسه شکسته، جذب‌آب بتن، بتن و توسعه پایدار
1. مقدمه
پاسخگو بودن بتن به ضرورتهای فنی، اقتصادی و زیست محیطی 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.
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. ]1[
همچنین سیمان مورد استفاده در این تحقیق، سیمان تیپ2 تولیدی کارخانه ساوه بوده و آب مصرفی نیز از آب شرب شهری تامین شده است.
جدول شماره 1- نتایج دانه بندی سنگدانه ها (درصد عبوری)

شکل شماره 1- منحنی دانه بندی شن شکل شماره 2- منحنی دانه بندی ماسه گرد 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 اسلامپ 7 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.
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. ]2[
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. ]3[
نتایج حاصل شده از آزمایش مقاومت الکتریکی در جدول شماره(4) قابل مشاهده می باشند:
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.
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.
6. 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.
Inspections on Effect of different percentages of crushed sand on water absorption of Readyconcrete
R&D DEPARTMENT OF APTUS COMPANY
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.