عنوان:

مدلسازی واکنش قلیایی در واکاوی بتن با روش اجزاء محدود

 

استاد راهنما:

دکتر سعید حاجی قاسمعلی

 

استاد مشاور:

دکتر محمد هادی علیزاد الیزلیی

چکیده

 

 

بتن را  می توان به  عنوان یکی از محورهای شاخص سازه  و ابنیه  معرفی  نمود . در  کنار تمامی ویژگیهای مثبت و منحصر به فرد ،  بتن همانند  هر ماده  دیگری  در  جهان هستی  دارای   پاره ای خواص منفی نیز می باشد که  منجر به  بروز  چالشها  در بهره گیری از آن میگردد . از  جمله  می توان به مواردی زیرا خزش ، فرسایش ،… تصریح نمود . یکی دیگر از عواملی که در کنار  عوامل فوق  می تواند روی  بهره برداری  بهینه  از بتن موثر  باشد  تورم  سنگدانه های  موجود  در  بتن تحت تاثیر پدیده ای به نام واکنش قلیایی سنگدانه می باشد .

واکنش قلیایی سنگدانه ها ، یک  واکنش شیمیایی  در  سنگدانه های  خاص و قلیایی موجود  در بتن می باشد که منجر به تشکیل  یک ژل سیلیسی- قلیایی که تولید فشار کرده و در نهایت سبب انبساط و ایجاد ترک و کاهش مقاومت بتن می گردد .

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

در این  پژوهش اثر این پدیده  در  دراز مدت روی تیر بتنی مسلح  و وضعیت تیر از لحاظ رفتار خمشی ، همچنین تاثیر درصد آرماتورهای کششی و فشاری و ظرفیت  باربری مطالعه خواهد گردید . تیرهای  بتن آرمه  بر اساس خواص مکانیکی  بتن  در  نظر گرفته  شده می باشد . تیرها  mm1100  درازا  داشت  ̨  سپس  مدلی  به  روش  اجزاء  محدود  توسط  برنامه   ABAQUS برای واکنش قلیایی –  سنگدانه ها  طراحی  شده  می باشد  .  در  مدل  ارائه  شده  واکنش  قلیایی  بصورت  فشار  داخلی  یکنواخت  و  با  معادلات  حاکم  بر  این  پدیده  مقصود  گردیدند  و  نتیجه  کلی  واکنش قلیایی  باعث  افزایش  تنش آرماتور کششی  می گردد  که در هنگام طرح تیر بایستی در نظر گرفته گردد . همچنین  برای مطالعه صحت نتایج بدست آمده  از مدل با  نتایج  واقعی  با مطالعاتی که در گذشته در این زمینه صورت گرفته می باشد به قیاس گذاشته شده می باشد .

واژه های کلیدی : واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها ، انبساط ، تیر بتنی مسلح ، مقاومت خمشی

 

 

مقدمه

بدون  شک  دستیابی  بشر به تکنولوژی  بتن  یکی از مهمترین  جهش ها  در  فعالیتهای عمرانی به شمار می رود . مقاومت بالا و سهل الحصول بودن اجزاء تشکیل دهنده ، بتن را به عنوان یکی از اجزاء شاخص و کلیدی سازه و ابنیه معرفی می کند .

یکی از دغدغه های مهندسین سازه ، بهره گیری  بهینه و ایمن از بتن می باشد . در کنارتمامی ویژگیهای مثبت و منحصر به فرد بتن  نیز مانند هرماده دیگری در جهان طبیعت دارای خواص و رفتاری می باشد که منجر به  بروز  پاره ای چالشها  در بهره گیری از آن میگردد . مانند می توان به مواردی زیرا یخ زدگی ، سولفاته شدن ، انقباض ، خزش و فرسایش تصریح نمود . این عوامل می توانند باعث تغییر در خواص بتن شده و سبب پیدایش ترک و یا خرابی در سازه گردند . یکی دیگر از عواملی که در کنار عوامل فوق می تواند روی  بهر برداری بهینه  از بتن موثر باشد  تورم سنگدانه های  موجود در  بتن تحت تاثیر پدیده ای به نام واکنش قلیایی سنگدانه می باشد .

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

واکنش قلیایی سنگدانه ها پس ار آنکه دراوایل سال 1940 توسط (stanton) شناسایی گردید ̨ تا کنون موضوع پژوهش دانشمندان بیشماری  در سراسر دنیا بوده و هست . علت تحقیقات گسترده در این زمینه  آن می باشد  که تاثیرات منفی این واکنش در  بعضی موارد  بسیار جدی  و خطرناک  بوده و هزینه های زیادی ایجاد  کرده  می باشد  و عملکرد  سازه ای متاثر را مختل  نموده  می باشد . پاره ای  از  محققین در زمینه های آزمایشگاهی و رفتار سنجی  بتن  تحت  تاثیر واکنش ̨ فعالیت داشته و بخش دیگری به یافتن مدلهای  عددی  جهت پیش بینی رفتار  بتن  تحت تاثیر واکنش قلیایی پرداخته اند . بعضی دیگر از محققین  به  یافتن  استانداردهای مناسب ، برای  آزمایشهای  لازم در  تعیین  میزان  قلیایت  سیمان  و  واکنش پذیری  سنگدانه ها  و  مواردی  از  این  قبیل  پرداخته اند  و  همین امر گستردگی زمینه فعالیت در خصوص این پدیده را نشان می دهد .

روش مستقیم جهت کاهش خرابی بتن توسط این پدیده شناسایی پتانسیل فعالیت سنگدانه ها و خودداری از بهره گیری از آنها می باشد . اما در بعضی اوقات به علت فقدان وجود منابع سنگدانه های غیر فعال و هزینه حمل و نقل سنگدانه های مناسب ، بهره گیری  از سنگدانه های فعال اجتناب ناپذیر می باشد . در یک چنین شرایطی بهره گیری از سیمان  با قلیایی کم توصیه می گردد که آن هم به علت در دسترس نبودن  غیر ممکن می باشد . بنا  به علت های ذکر گردیده  وقوع این واکنش در داخل بتن در محیط های مستعد اجتناب ناپذیر می باشد .

تیرهای بتنی در  پل ها  و قطعات  خمشی تحت اثر واکنش قلیایی سنگدانه ها ، یکی از  عناصر سازه ایست که می تواند مورد پژوهش باشد . دراین زمینه  نیز تحقیقاتی انجام گرفته اما اثر توام این پدیده با بارگذاری در نظر گرفته  نشده می باشد . هدف  از  این پژوهش ، مطالعه اثر این  پدیده  همراه  با بارگذاری  با  درصدهای  مختلف آرماتور می باشد .

در فصل اول  نگاهی گذرا  به  ماهیت  پدیده واکنش قلیایی سنگدانه ها و نکات لازم در جهت مدیریت و علاج بخشی سازه های مبتلا به آن خواهیم داشت .

فصل دوم به مطالعات علمی وتجربی که در گذشته صورت گرفته می پردازیم . این مطالعات به دو صورت آزمایشگاهی و مدلسازی ارائه شده می باشد .

در  فصل سوم آزمایش مبناء و نتایج و ارزیابی آنها ارائه گردیده می باشد .

در  فصل  چهارم  مدل های عددی  ارائه شده مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و نتایج حاصله از مدل با نتایج آزمایشگاه مقایسه می گردد .