فایل بررسي نانوسيليس بر خواص مکانيکي و دوام بتن هاي حاوي الياف پلي پروپيلن

توضیحات

فایل بررسي نانوسيليس بر خواص مکانيکي و دوام بتن هاي حاوي الياف پلي پروپيلناین پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد چکيده : در اين پايان­نامه اثر نانوسيليس بر روي خواص مکانيکي و دوام بتن حاوي الياف پلي­پروپيلن بررسي شد. الياف پلي­پروپيلن مصرفي به طول mm 18 و نسبت طول به قطر mµ 9/0 استفاده گرديد. تاثير الياف و نانوسيليس در سه درصد مختلف براي هر کدام در نسبتهاي 1/0 ، 2/0 و 3/0 درصد براي الياف و2 ، 4 و 6 درصد براي نانوسيليس روي بتن با نسبت آب به سيمان 38/0 مورد مقايسه و بررسي قرار گرفت. در مجموع بيش از 192 نمونه مکعبي و استوانه­اي براساس استانداردهاي ASTM ساخته شد و آزمايش­هاي مقاومت فشاري، مقاومت کششي غير­مستقيم، آزمايش التراسونيک و مقاومت الکتريکي روي نمونه­ها انجام پذيرفت. نتايج حاصل از آزمايشات بيانگر افزايش قابل توجهي در مشخصات مکانيکي و دوام بتن بود. مقاومت فشاري تا 55 درصد و مقاومت کششي تا 25 درصد افزايش يافت. افزايش چشم­گير مقاومت الکتريکي نيز نشان از دوام بالاي اين نوع بتن داشت. فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول :مقدمه و کلّيات 1-1. مقدمه.............................................................................................................................................................. 2 1-2. معرفي بتن اليافي............................................................................................................................................2 1-2-1. تعريف...........................................................................................................................................................3 1-2-2. آيين نامه هاي معتبر بتن اليافي...........................................................................................................3 1-3. کاربردهاي بتن اليافي ...................................................................................................................................4 1-3-1. بتن پرتابي(شاتکريت) ..............................................................................................................................4 1-3-2. دالهاي روي بستر .....................................................................................................................................5 1-3-3. صنايع نظامي .............................................................................................................................................7 1-3-4. کف سالنهاي صنعتي ...............................................................................................................................7 1-4. مزايا و معايب بتن اليافي ..............................................................................................................................7 1-5. جنبه هاي اقتصادي بتن اليافي...................................................................................................................8 1-6. نانو مواد در بتن ..............................................................................................................................................9 1-7. خلاصه و اهداف تحقيق .............................................................................................................................10 1-8.پيشينه تحقيق ..............................................................................................................................................10 1-9. مقايسه چند نوع الياف از نظر هندسه ....................................................................................................11 1-10.مقايسه اثر نوع هاي مختلف الياف از نظر جنس در بتن اليافي .......................................................12 1-11. تحقيقاتي که منحصراً بر روي خواص مکانيکي بتن حاوي الياف پلي پروپيلن با و بدون نانومواد انجام گرفته است....................................................................................................................................................13 1-12. اثر نانوسيليس بر روي خمير سيمان....................................................................................................15 1-13. اثر نانوسيليس بر بتن ..............................................................................................................................15 1-14. تحقيقات انجام شده در ايران ................................................................................................................16 1-15. خواص مکانيکي الياف..............................................................................................................................18 1-15-1. تاريخچه..................................................................................................................................................18 1-15-2. انواع الياف..............................................................................................................................................19 1-15-2-1. الياف مصنوعي.................................................................................................................................19 1-15-2-2. الياف کربن.......................................................................................................................................19 1-15-2-3. الياف آراميد......................................................................................................................................20 1-15-2-4. الياف شيشه و آزبست....................................................................................................................20 1-15-2-5. الياف فلزي........................................................................................................................................21 1-15-2-6. الياف گياهي وطبيعي.....................................................................................................................22 1-51-2-7. الياف پلي پروپيلن...........................................................................................................................22 1-15-2-7-1. مزاياي الياف پلي پروپيلن نسبت به مش ضد ترك ( آرماتور حرارتي )........................23 1-15-2-7-2. روش و ميزان مصرف ...............................................................................................................24 1-15-2-7-3. ويژگيهاي بتن اليافي حاوي الياف پلي پروپيلن..................................................................24 1-15-2-7-4. كاربردهاي الياف پلي پروپيلن ...............................................................................................25 1-15-2-8. آزمايش اسلامپ بتن اليافي..........................................................................................................26 1-16. نانو مواد ها و مشخصات آنها...................................................................................................................26 1-16-1. مواد نانو كمپوزيت................................................................................................................................27 1-16-2. بتن با عملكرد بالا (HPC) ..............................................................................................................27 1-16-3. نانو سيليس آمورف.............................................................................................................................27 1-16-3-1. نانوسيليس و مقايسه بعضي خواص آن با سيليکافيوم............................................................28 1-16-4. نانو لوله ها..............................................................................................................................................30 فصل دوم: مواد و روشها 2-1. مواد مورد استفاده(Material) ..............................................................................................................33 2-1-1. سيمان.......................................................................................................................................................33 2-1-1-1. سيمان پرتلند پوزولاني (PPC) ...................................................................................................33 2-1-2. آب اختلاط...............................................................................................................................................35 2-1-3. سنگدانه ها...............................................................................................................................................35 2-1-3-1. آزمايش لس آنجلس بر روي سنگدانه هاي درشت.....................................................................36 2-1-4. الياف پلي پروپيلن...................................................................................................................................37 2-1-5. ماده افزودني نانوسيليس.......................................................................................................................38 2-1-6. ماده افزودني فوق روان کننده..............................................................................................................38 2-1-7. قالب ها......................................................................................................................................................40 2-1-8. روش انجام آزمايشها(Methods) ....................................................................................................40 2-1-9. روش تعيين طرح اختلاط به صورت کلي..........................................................................................41 فصل سوم: نتايج و بحث 3-1. آزمايشهاي انجام شده.................................................................................................................................45 3-2. نتايج آزمايشهاي بتن اليافي......................................................................................................................45 3-2-1. آزمايش مقاومت فشاري........................................................................................................................46 3-2-1-1. آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف A (مرجع)......................................47 3-2-1-2. آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف B .....................................................50 3-2-1-3. آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف C......................................................51 3-2-1-4. آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف D ....................................................54 3-2-1-5. بررسي کلي نمودار هاي آزمايش مقاومت فشاري.....................................................................56 3-2-2. آزمايش مقاومت کششي غير مستقيم................................................................................................57 3-2-2-1. آزمايش مقاومت کششي غيرمستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف A(مرجع).................59 3-2-2-2. آزمايش مقاومت کششي غيرمستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف B...............................61 3-2-2-3. آزمايش مقاومت کششي غيرمستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف C..............................63 3-2-2-4. آزمايش مقاومت کششي غيرمستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف D...............................65 3-2-2-5. بررسي کلي نمودارهاي آزمايش مقاومت کششي غير مستقيم...............................................67 3-2-3. آزمايش سرعت پالس التراسونيک (UPV)......................................................................................68 3-2-3-1. روش سرعت پالس.............................................................................................................................68 3-2-3-2. عوامل موثر بر سرعت پالس.............................................................................................................69 3-2-3-3. کاربرد روش سرعت پالس................................................................................................................69 3-2-3-4. بررسي نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف A.....................................70 3-2-3-5. بررسي نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف B.....................................73 3-2-3-6. بررسي نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف C.....................................75 3-2-3-7. بررسي نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف D.....................................77 3-2-3-8. بررسي کلي نمودارهاي آزمايش التراسونيک...............................................................................79 3-2-4. مقاومت الکتريکي....................................................................................................................................80 3-2-4-1. بررسي نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط هاي رديف A (مرجع)..........82 3-2-4-2. بررسي نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط هاي رديف B..........................85 3-2-4-3. بررسي نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط هاي رديف C..........................87 3-2-4-4. بررسي نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط هاي رديف D.........................89 3-2-4-5. بررسي کلي نمودارهاي آزمايش مقاومت الکتريکي....................................................................90 فصل چهارم: نتيجه­گيري و پيشنهادات 4-1. نتيجه­گيري....................................................................................................................................................96 4-2. پيشنهادها و موضوعات تحقيقي...............................................................................................................97 منابع..........................................................................................................................................................................99 فهرست اشکال عنوان صفحه شکل1-1 . يک نمونه شاتکريت با بتن اليافي با الياف 6 ميليمتري پلي پروپيلن.......................................6 شکل1-2 . يک نمونه دال پل که در کانزاس آمريکا با بتن اليافي ساخته شده است...............................6 شکل 1-3. نمودار تنش-کرنش بتن اليافي و بتن حاوي نانوذرات(نانوسيليس).........................................9 شکل 1-4. شاخص سايش بتن­هاي حاوي درصد هاي مختلف نانوتيتانيوم در سن 28 روزه...............31 شکل 2-1. سيمان پوزولاني اردبيل...................................................................................................................34 شکل 2-2. الياف 18 ميليمتري مورد استفاده در آزمايشات........................................................................38 شکل 2-3. فوق روان کننده و نانوسيليس مصرفي(سمت چپ نانوسيليس) ...........................................39 شکل 3-1. دستگاه آزمايش مقاومت فشاري و کششي غيرمستقيم...........................................................47 شکل 3-2. مقاومت فشاري نمونه هاي بدون نانوسيليس در سنين 28 و 90 روزه (مرجع) ...............49 شکل 3-3. درصد افزايش مقاومت فشاري نمونه هاي بدون نانوسيليس...................................................49 شکل 3-4. مقاومت فشاري نمونه هاي حاوي 2 % نانوسيليس....................................................................51 شکل 3-5. درصد افزايش مقاومت فشاري نمونه هاي حاوي 2 % نانوسيليس ........................................51 شکل 3-6. مقاومت فشاري نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس....................................................................53 شکل 3-7. درصد افزايش مقاومت فشاري نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس ........................................53 شکل 3-8. مقاومت فشاري نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس در سنين مختلف.................. ................55 شکل 3-9. درصد افزايش مقاومت فشاري نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس..........................................55 شکل 3-10.درصد افزايش مقاومت فشاري نمونه هاي 28 روزه به ازاي درصدهاي مختلف نانوسيليس..............................................................................................................................................................56 شکل 3-11. درصد افزايش مقاومت فشاري نمونه هاي 90 روزه به ازاي درصد هاي مختلف نانوسيليس................................................................................................................................................................57 شکل 3-12. مقاومت کششي غيرمستقيم نمونه هاي بدون نانوسيليس(مرجع) ....................................60 شکل 3-13. درصد افزايش مقاومت کششي غير مستقيم براي نمونه هاي بدون نانوسيليس..............60 شکل 3-14. مقاومت کششي غيرمستقيم نمونه هاي حاوي 2 % نانوسيليس..........................................62 شکل 3-15. درصد افزايش مقاومت کششي غير مستقيم نمونه هاي حاوي 2 % نانوسيليس..............62 شکل 3-16. مقاومت کششي غيرمستقيم نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس..........................................64 شکل 3-17. درصد افزايش مقاومت کششي غير مستقيم نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس..............64 شکل 3-18. مقاومت کششي غيرمستقيم نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس..........................................66 شکل 3-19. درصد افزايش مقاومت کششي غير مستقيم نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس..............66 شکل 3-20. درصد افزايش مقاومت کششي نمونه­هاي 28 روزه به ازاي درصد هاي مختلف نانوسيليس...............................................................................................................................................................67 شکل 3-21. درصد افزايش مقاومت کششي نمونه­هاي 90 روزه به ازاي درصد هاي مختلف نانوسيليس................................................................................................................................................................68 شکل 3-22. سونيسکوپ مورد استفاده در آزمايش التراسونيک(تعيين مدول الاستيسيته ديناميکي)................................................................................................................................................................69 شکل 3-23. مدول الاستيسيته ديناميکي نمونه هاي بدون نانوسيليس(مرجع).....................................72 شکل3-24. درصد افزايش مدول الاستيسيته ديناميکي حاوي درصد هاي مختلف الياف pp.............72 شکل 3-25. مدوا الاستيسيته ديناميکي نمونه هاي حاوي 2% نانوسيليس..............................................74 شکل 3-26. درصد افزايش مدول الاستيسيته ديناميکي حاوي 2% نانوسيليس.....................................74 شکل 3-27. مدول الاستيسيته ديناميکي نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس..........................................76 شکل 3-28. درصد افزايش مدول الاستيسيته ديناميکي حاوي 4 % نانوسيليس....................................76 شکل 3-29. مدول الاستيسيته ديناميکي نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس..........................................78 شکل 3-30. درصد افزايش مدول الاستيسيته ديناميکي حاوي 6 % نانوسيليس....................................78 شکل 3-31. درصد افزايش مدول الاستيسيته نمونه هاي 28 روزه...........................................................79 شکل 3-32. درصد افزايش مدول الاستيسيته نمونه هاي 90 روزه...........................................................80 شکل 3-33. دستگاه اندازه گيري مقاومت الکتريکي.....................................................................................82 شکل 3-34. مقاومت الکتريکي نمونه هاي بدون نانوسيليس(مرجع) .......................................................84 شکل 3-35. درصد افزايش مقاومت الکتريکي نمونه هاي بدون نانوسيليس............................................84 شکل 3-36. مقاومت الکتريکي نمونه هاي حاوي 2 % نانوسيليس.............................................................86 شکل 3-37. درصد افزايش مقاومت الکتريکي نمونه هاي حاوي 2 % نانوسيليس..................................86 شکل 3-38. مقاومت الکتريکي نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس.............................................................88 شکل 3-39. درصد افزايش مقاومت الکتريکي نمونه هاي حاوي 4 % نانوسيليس..................................88 شکل 3-40. مقاومت الکتريکي نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس.............................................................90 شکل 3-41. درصد افزايش مقاومت الکتريکي نمونه هاي حاوي 6 % نانوسيليس...................................90 شکل 3-42. درصد افزايش مقاومت الکتريکي نمونه هاي 28 روزه ..........................................................91 شکل 3-43. درصد افزايش مقاومت الکتريکي نمونه هاي 90 روزه ..........................................................92 فهرست جداول عنوان صفحه جدول 1-1. فرآورده هاي سيماني تقويت شده با الياف ..........................................................................................5 جدول 1-2. الياف هاي مورد استفاده در بتن..........................................................................................................21 جدول 2-1. ترکيب سيمان مصرفي...........................................................................................................................34 جدول 2-2. دانه بندي سنگدانه هاي مصرفي..........................................................................................................35 جدول 2-3. آزمايش لس آنجلس براي ترکيب A..................................................................................................36 جدول 2-4. آزمايش لس آنجلس براي ترکيب B..................................................................................................36 جدول 2-5. آزمايش لس آنجلس براي ترکيب C..................................................................................................36 جدول 2-6. نتايج آزمايش لس آنجلس براي ترکيب هايA و B و C............................................................37 جدول 2-7. مشخصات الياف پلي پروپيلن مصرفي.................................................................................................37 جدول 2-8. مشخصات نانوسيليس مصرفي..............................................................................................................38 جدول 2-9. مشخصات فوق روان کننده مصرفي....................................................................................................39 جدول 2-10. مشخصات مصالح براي طرح اختلاط طبق ACI..........................................................................41 جدول 2-11. نتايج طرح اختلاط بتن براساس ACI............................................................................................42 جدول 2-12. ميزان مصالح مصرفي در طرح اختلاط ها.......................................................................................42 جدول 2-13. طرح اختلاط هاي بتن اليافي حاوي نانوسيليس...........................................................................43 جدول 3-1. نتايج آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف A.................................................48 جدول 3-2. نتايج آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف B ................................................50 جدول 3-3. نتايج آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف C.................................................52 جدول 3-4. نتايج آزمايش مقاومت فشاري براي طرح اختلاط هاي رديف D.................................................54 جدول 3-5. نتايج آزمايش مقاومت کششي غير مستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف A .......................59 جدول 3-6. نتايج آزمايش مقاومت کششي غير مستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف B.........................61 جدول 3-7. نتايج آزمايش مقاومت کششي غير مستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف C.........................63 جدول 3-8. نتايج آزمايش مقاومت کششي غير مستقيم براي طرح اختلاط هاي رديف D.........................65 جدول 3-9. نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف A .......................................................71 جدول 3-10. نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف B....................................................73 جدول 3-11. نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف C ....................................................75 جدول 3-12. نتايج آزمايش التراسونيک براي طرح اختلاط هاي رديف D.....................................................77 جدول 3-13. رابطه بين مقاومت الکتريکي و خوردگي بتن.................................................................................81 جدول 3-14. نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط رديف A...................................................83 جدول 3-15. نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط رديف B....................................................85 جدول 3-16. نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط رديف C....................................................87 جدول 3-17. نتايج آزمايش مقاومت الکتريکي براي طرح اختلاط رديف D...................................................89