بررسی کاربرد نانوسیلیس بر دوام بتن در سازه های هیدرولیکی
چکیده
اهمیت کاربرد بتن به عنوان اصلی ترین ماده در ساخت سازه های هیدرولیکی امری بدیهی به نظر می رسد. سدها و دیگر سازه های هیدرولیکی، سازه هایی با عمر بهره برداری طولانی هستند که به علت هزینه بالای تعمیرات، مسأله دوام در آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این بین سایش مهم ترین عامل در کاهش دوام سازه های هیدرولیکی است به گونه ای که مقاومت سایشی بتن اولین فاکتور در تعیین عمر سرویس یک سازه هیدرولیکی به حساب می آید. سایش عموماً در اثر دو عامل اصطکاک و ضربه مواد معلق درآب شامل لای، ماسه، شن، قلوه سنگ، یخ و خار و خاشاک به-وجود می آید. بستر سرریزها، حوضچه های آرامش، دهانه تخلیه کننده ها، کالورت ها و پوشش تونل ها از جمله سازه های حساس به سایش هستند. از دیرباز محققین و مهندسان عمران و متالوژی به دنبال افزودنی هایی بوده اند تا به کمک آنها خواص مکانیکی بتن را بهبود بخشند و در این زمینه موفقیت های بسیاری نیز به دست آورده اند. افزودنی های نانو از جمله موادی هستند که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده اند. جایگزین کردن بخشی از سیمان با مواد نانو ایده مشابه بسیاری از تحقیقات اخیر بوده است. گزارش ها ی متعدد حاکی از استفاده از این مواد جهت بهبود خواص مکانیکی بتن است و در این میان بیشتر توجهات به استفاده از nano-sio2 معطوف بوده است. در این پایان نامه هدف بررسی اثر نانوسیلیس بر دوام بتن مصرفی در سازه های هیدرولیکی است. از این رو آزمایش های تأثیرگذار بر دوام بتن به کار رفته در یک سازه هیدرولیکی نظیر مقاومت سایشی، نفوذپذیری و جذب آب روی نمونه های ساخته شده از بتن معمولی و خودمتراکم انجام گرفت. بتن خود متراکم (scc) علاوه بر بتن معمولی به دلیل امتیازهای ویژه و کاربرد فراوان در سازه های هیدرولیکی به خصوص در ساخت سرریزها و پوشش تونل ها مد نظر قرار گرفته است. نتایج این تحقیق زمینه را برای مقایسه تأثیر کاربرد نانو مواد بر مشخصات بتن معمولی با بتن خودمتراکم فراهم می نماید. ضمناً تأثیر پارامترهای مطرح شده بر مقاومت سایشی نمونه های بتن بررسی و درصد بهینه کاربرد نانو ذرات سیلیس در طرح اختلاط بتن معمولی و بتن خود متراکم جهت کاربرد در سازه های هیدرولیکی پیشنهاد می گردد. در ساخت بتن خودمتراکم به خصوص درصورت استفاده از نانوذرات نحوه اختلاط مصالح و زمان اختلاط بسیاراهمیت دارد. اضافه کردن نانوسیلیس به مخلوط آب و فوق روان کننده و استفاده از مخلوط کن های با قابلیت پراکنده کنندگی بالا، باعث بهتر مخلوط شدن نانوسیلیس با آب و در نهایت تولید بتنی همگن می شود. نتایج در فاز تازه برای بتن معمولی و بتن خودمتراکم نشان دهنده افزایش لزجت و تنش برشی آن است که این پدیده کاهش شدید کارایی را درپی دارد. هرچند مانع آب انداختگی بتن خودمتراکم می شود. مشخصات بتن مانند مقاومت فشاری، مقاومت سایشی، نفوذپذیری و جذب آب نمونه های بتن معمولی وخودمتراکم با مصرف درصد کمی از نانوذرات سیلیس بهبود قابل توجهی می یابد. اما مقادیر بیشتر باعث ضعف در ساختار بتن می شود. اثرات منفی استفاده بیش از اندازه از نانوذرات سیلیس در بتن خودمتراکم نسبت به بتن معمولی مشهودتر است و ویژگی خودتراکمی آن را با رشد مضاعفی تهدید می نماید. به سبب انطباق نتایج حاصل از مقاومت سایشی با مقاومت فشاری، با برقراری ارتباط منطقی بین آن ها و با برازش منحنی بر نتایج حاصله، یک رابطه ریاضی جهت برآورد مقاومت سایشی بتن معمولی و یا بتن خود متراکم حاوی نانو ذرات سیلیس بر اساس مقاومت فشاری 28 روزه آن پیشنهاد شده است.