پایان نامه بررسی تاثیر نانوسیلیس بر خواص مکانیکی و دوام بتن های حاوی الیاف پلی پروپیلن

فهرست:

فصل اول :مقدمه و کلّیات            

1-1. مقدمه.............................................................................................................................................................. 2

1-2. معرفی بتن الیافی............................................................................................................................................2

1-2-1. تعریف...........................................................................................................................................................3

1-2-2. آیین نامه های معتبر بتن الیافی...........................................................................................................3

1-3. کاربردهای بتن الیافی ...................................................................................................................................4

1-3-1. بتن پرتابی(شاتکریت) ..............................................................................................................................4

1-3-2. دالهای روی بستر .....................................................................................................................................5

1-3-3. صنایع نظامی .............................................................................................................................................7

1-3-4. کف سالنهای صنعتی ...............................................................................................................................7

1-4. مزایا و معایب بتن الیافی ..............................................................................................................................7

1-5. جنبه های اقتصادی بتن الیافی...................................................................................................................8

1-6. نانو مواد در بتن ..............................................................................................................................................9

1-7. خلاصه و اهداف تحقیق .............................................................................................................................10

1-8.پیشینه تحقیق ..............................................................................................................................................10

1-9. مقایسه چند نوع الیاف از نظر هندسه ....................................................................................................11

1-10.مقایسه اثر نوع های مختلف الیاف از نظر جنس در بتن الیافی .......................................................12

1-11. تحقیقاتی که منحصراً بر روی خواص مکانیکی بتن حاوی الیاف پلی پروپیلن با و بدون نانومواد انجام گرفته است....................................................................................................................................................13

1-12. اثر نانوسیلیس بر روی خمیر سیمان....................................................................................................15

1-13. اثر نانوسیلیس بر بتن ..............................................................................................................................15

1-14. تحقیقات انجام شده در ایران ................................................................................................................16

1-15. خواص مکانیکی الیاف..............................................................................................................................18

1-15-1. تاریخچه..................................................................................................................................................18

1-15-2. انواع الیاف..............................................................................................................................................19

1-15-2-1. الیاف مصنوعی.................................................................................................................................19

1-15-2-2. الیاف کربن.......................................................................................................................................19

1-15-2-3. الیاف آرامید......................................................................................................................................20

1-15-2-4. الیاف شیشه و آزبست....................................................................................................................20

1-15-2-5. الیاف فلزی........................................................................................................................................21

1-15-2-6. الیاف گیاهی وطبیعی.....................................................................................................................22

1-51-2-7. الیاف پلی پروپیلن...........................................................................................................................22

1-15-2-7-1. مزایای الیاف پلی پروپیلن نسبت به مش ضد ترک ( آرماتور حرارتی )........................23

1-15-2-7-2. روش و میزان مصرف ...............................................................................................................24

1-15-2-7-3. ویژگیهای بتن الیافی حاوی الیاف پلی پروپیلن..................................................................24

1-15-2-7-4. کاربردهای الیاف پلی پروپیلن ...............................................................................................25

1-15-2-8. آزمایش اسلامپ بتن الیافی..........................................................................................................26

1-16. نانو مواد ها و مشخصات آنها...................................................................................................................26

1-16-1. مواد نانو کمپوزیت................................................................................................................................27

1-16-2. بتن با عملکرد بالا (HPC) ..............................................................................................................27

1-16-3. نانو سیلیس آمورف.............................................................................................................................27

1-16-3-1. نانوسیلیس و مقایسه بعضی خواص آن با سیلیکافیوم............................................................28

1-16-4. نانو لوله ها..............................................................................................................................................30

فصل دوم: مواد و روشها

2-1. مواد مورد استفاده(Material) ..............................................................................................................33

2-1-1. سیمان.......................................................................................................................................................33

2-1-1-1. سیمان پرتلند پوزولانی (PPC) ...................................................................................................33

2-1-2. آب اختلاط...............................................................................................................................................35

2-1-3. سنگدانه ها...............................................................................................................................................35

2-1-3-1. آزمایش لس آنجلس بر روی سنگدانه های درشت.....................................................................36

2-1-4. الیاف پلی پروپیلن...................................................................................................................................37

2-1-5. ماده افزودنی نانوسیلیس.......................................................................................................................38

2-1-6. ماده افزودنی فوق روان کننده..............................................................................................................38

2-1-7. قالب ها......................................................................................................................................................40

2-1-8. روش انجام آزمایشها(Methods) ....................................................................................................40

2-1-9. روش تعیین طرح اختلاط به صورت کلی..........................................................................................41

فصل سوم: نتایج و بحث

3-1. آزمایشهای انجام شده.................................................................................................................................45

3-2. نتایج آزمایشهای بتن الیافی......................................................................................................................45

3-2-1. آزمایش مقاومت فشاری........................................................................................................................46

3-2-1-1. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف A (مرجع)......................................47

3-2-1-2. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف B .....................................................50

3-2-1-3. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف C......................................................51

3-2-1-4. آزمایش مقاومت فشاری برای طرح اختلاط های ردیف D ....................................................54

3-2-1-5. بررسی کلی نمودار های  آزمایش مقاومت فشاری.....................................................................56

3-2-2. آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم................................................................................................57

3-2-2-1. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف A(مرجع).................59

3-2-2-2. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف B...............................61

3-2-2-3. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف C..............................63

3-2-2-4. آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم برای طرح اختلاط های ردیف D...............................65

3-2-2-5. بررسی کلی نمودارهای آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم...............................................67

3-2-3. آزمایش سرعت پالس التراسونیک (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. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف A.....................................70

3-2-3-5. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف B.....................................73

3-2-3-6. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف C.....................................75

3-2-3-7. بررسی نتایج آزمایش التراسونیک برای طرح اختلاط های ردیف D.....................................77

3-2-3-8. بررسی کلی نمودارهای آزمایش التراسونیک...............................................................................79

3-2-4. مقاومت الکتریکی....................................................................................................................................80

3-2-4-1. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف A (مرجع)..........82

3-2-4-2. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف B..........................85

3-2-4-3. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف C..........................87

3-2-4-4. بررسی نتایج آزمایش مقاومت الکتریکی برای طرح اختلاط های ردیف D.........................89

3-2-4-5. بررسی کلی نمودارهای آزمایش مقاومت الکتریکی....................................................................90

فصل چهارم: نتیجه­گیری و پیشنهادات

4-1. نتیجه­گیری....................................................................................................................................................96

4-2. پیشنهادها و موضوعات تحقیقی...............................................................................................................97

منابع..........................................................................................................................................................................99

منبع:

– مهتا، مونته­یرو، ترجمه علی رمضانیانپور، پرویز قدسی، اسماعیل گنجیان، (1383)، تکنولوژی بتن پیشرفته، ریز ساختار، خواص و اجزای بتن.

2 – محمد ابراهیم­زاده نجف­آبادی، (1374)، تاثیر سه نوع الیاف داخلی بر روی پیوستگی بین فولاد و بتن، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی کرمان.

4- Mostafa. Khanzadi, ­­­­­Mohsen.Tadayon, Hamed.Sepehri and Mohammad.Sepehri, (2009), Influence of  Nano-Silica Particles on Mechanical Properties and Permeability of Concrete, Department of Civil Engineering, Science & Technology University of Tehran, Iran

5 –  نویل و بروکس، ترجمه علی­اکبر رمضانیانپور، محمد رضا شاه­نظری، (1383)، تکنولوژی بتن.

6 -ACI Committee 544, (2000), State of the Art Report on Fibrereinforceed concrete, ACI 544, 1R-96, ACI Manual of Concrete Practice.

7- ACI Committee 544, ( Reapproved 1999), Measurement of properties of Fibre Reinforced concrete, ACI 544,2R-89, ACI Manual of Concrete Practice.

8- ACI Committee 544, (Reapproved 1998), Guide for specifying, proportiononing, Mixing, Placing and Finishing Steel Fibre Reinforced Concrete, ACI 544, 3R-93, ACI Manual of Concrete Practice.

9- ACI Committee 544, (Reapproved 1999) , Design Consideration for Steel Fibre Reinforced Concrete, ACI 544, 4R-88, ACI Manual of Concrete Practice.

10- Japan Society of  Civil Engineering Standard, JSCE-SF, (1986), Metod of making steel fibre reinforced Concrete in laboratory.

11 –  ابوالفضل حسنی، سعید محمد، (1378)، تاثیر الیاف فولادی در کنترل ترک­های کششی بتن، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شماره 263.

12 – علیرضا خالو، (1378)، رفتار و کاردبرد­های بتن الیافی، کنفرانس تخصصی بتن الیافی، دانشگاه صنعتی شریف.

13 –علیرضا باقری، طیبه پرهیزکار ، پرویز قدوسی، افشین طاهری، (1378)، کاربرد الیاف و فرآورده­های سیمانی، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن(چاپ اول).

14- فرزین صمصامی، (1382)، الیاف پلی­پروپیلن و کاربرد آن در بتن، مجله راه و ساختمان.

15- سیما حبیبی، مهدی محمدی شادپور، (1385)، نانوتکنولوژی و پیدایش کاربرد­های جدید، انتشارات الماس دانش.

16- W. Sun, H. Chen, X. Luo and H. Qian, (2001), the effect of hybrid fibers and expansive agent on the shrinkage and permeability of high-performance

17- N. Banthia, A. Duby, (2000), Measurement of flexural Toughness of  Fibre Reinforced Concrete Using Technique, Part 2, Performance of various Composites, ACI  Material Journal,Volume 97, Number 1.

18- P.S. Songa, S. Hawang, B.C. Sheu, (2005), Strength properties of naylon and polypropylene Fibre Reinforced Concrete, Cement &Reserch 35,1546-1550.

19- B. Perry, (2003), Reinforcing external pavements with both larg and small synthetic Fibres, Concrete, p46-47.

20- Chunxiang. Qian, Piet. Stroeven, (2000), Fracture Propertise of concrete reinforced with steel-polypropylene hybrid fibre, Cement & Concrete 22, 343-351.

21- Atef. Badra, Ashraf  F. Ashourb, Andrew K. Plattena, (2005), Statistical variations in impact resistance of polypropylene Fibre Reinforced Concrete, International Journal of  impact  Engineering.

22- Cheon-Goo. Han , Yin-Seongr. Hawang, (2005), Performance of spalling resistance of  high performance concrete with polypropylene fibre contents and lateral confinement, Cement & Concrete Research 35,1747-1753.

23- Yeol. Choia, Robert. Yuan, (2005), experimental relationship between splitting tensile strength and compressive strength of GFRC and  PFRC, Cement & Concrete Research 35, 1587-1591.

24- P. Soroushian, H. Elyamany and K. Ostowarid, (1998), Mixed-mode Fracture Properties of Concrete Reinforced with Low Volume Fractions of  Steel and Polypropylene Fibers, Cement & Concrete Composites 20, 67-78.

25- P. Soroushian, A. M. Alhozaimy, F. Mirza, (1999), Mechanical properties of polypropylene fiber reinforced concrete and the effects of pozzolanic materials, King Saud University, Riyadh, Saudi Arabia 11421.

26- H. Toutanji, S. Mc Neil and  Z. Bayasi, (1998), chloride permeability and impact resistance of polypropylene-fiber-reinforced silica fume concrete, Cement and Concrete Research,Vol. 28, No. 7, pp. 961–968.

27- H. Toutanji, (1999), Properties of polypropylene fiber reinforced silicafume expansive-cement concrete, Construction and Building Materials 13,171-177.

28- W. Sun, H. Chen, X. Luo and H. Qian, (2001), the effect of hybrid fibers and expansive agent on the shrinkage and permeability of high-performance concrete, Cement and Concrete Research 31, 595-601.

29- T. B. Aulia, (2002), Effects of  Polypropylene  Fibers on the  Properties of High-Strength Concretes, Lacer No. 7. 

30- Chunxiang. Qian, Piet. Stroeven, (2006), Fracture properties of concrete reinforced with steel-polypropylene hybrid fibres, Southeast University, Nanjing 210096, People's Republic of  China.

31- Zengzhi. Sun, Qinwu. Xu, (2009), Microscopic, physical and mechanical analysis of polypropylene fiber reinforced concrete, University of Texas at Austin, TX 78712, USA.

32- Luciano. Senff, Joao. A. Labrincha, Victor. M. Ferreira, Dachamir. Hotza, Wellington. L. Repette, (2009), Effect of nano-silica on rheology and

33- J. Y. Shih, T. P. Chang, T. C. Hsiao, (2006), Effect of  Nanosilica on characterization of Portland cement composite, Materials Science and engineering A424, 266-274.

34- J. Tao, (2005), Priliminary study on the water permeability and microstructure of concrete incorporating nano-Sio2 , Cement & concrete Research 35, 1943-1947.

35- H. Li, M. H. Zhang, J. Ou, (2006), Abration  resistance of  concrete containing  nano-particle s for pavement, water260, 1262-1266.

36- مستوفی­نژاد، حاتمی، (1383)، اثر الیاف پلی­پروپیلن بر ترک خوردگی ناشی از آبرفتگی پلاستیک و کارایی بتن، نشریه دانشکده مهندسی، سال شانزدهم، شماره اول.

37- علیرضا خالو، بررسی ترکهای جمع­شدگی در بتن مسلح به الیاف پلی­پروپیلن، مجموعه مقالات چهارمین کنفرانس بین­المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، ص 205-211.

38- Mahmoud. Nili, V. Afroughsabet, (2009), The effects of silica fume and polypropylene fibers on the impact resistance and mechanical properties of concrete, Civil Eng. Dept, Bu-Ali Sina University, Hamedan, I.R, Iran.

39- Mostafa. Khanzadi, Mohsen. Tadayon, Hamed.Sepehri,and Mohammad. Sepehri, (2009), InfluenceofNano-Silica Particles on Mechanical Properties and Permeability of Concrete, Department of Civil Engineering, Science & Technology University of Tehran, Iran.

40- A. Bentur, S. Mindess, (1990), Fibre reinforced Cementition composites, Elseveir Science publishing Ltd, New York, United State of  America.

41- fresh properties of cement pastes and mortars, Construction and Building Materials 23, 2487–2491.

42- علیرضا رهایی، (1384)، ترمیم وتقویت سازه­های بتن مسلح با الیاف پلیمری مرکب (FRP)، انتشارات دانشگاه تفرش.

43- احمد­رضا براتی­فر، (1378)، بررسی و ارزیابی تاثیر افزایش الیاف مختلف به بتن بر روی استحکام مکانیکی بتن و میزان خوردگی آرماتورهای درون آن، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی شیمی.

44- V. Bindiganavile, N. Banthia, (2001), Polymer and steel fibre-reinforced cementitious composites under Impact loading- part1, Bond-slip response, ACI Material Journal, v98.

45- R. Brown, A. Shukla and K. R. Natarajan, (2002), fibre Reinforcement of Concrete Structure , URITC  PROJECT  NO. 536101 , University of  Rhode Island.

46- G. Quercia, H. Brouwers, (2010), Aplicationof  Nano-silica (ns)  in concrete mixture, 8th fib PhD Symposium in Kgs. Lyngby, Denmark.

47- J. Newman, B. Choo, (2003), Advanced Concrete Technology(concrete propertises), First published, Elseveir 1td.280-290.

48- علی اکبر رمضانیانپور، شاپور طاحونی، منصور پیدایش(اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر)، (1380)، دستنامه اجرای بتن، تهران، انتشارات علم­وادب.