تاثیرات سرباره بر بتن

تاثیرات سرباره بر بتن
  • 58
  • 1400/10/6

سرباره زمینی (تاثیر سرباره بر بتن)

شکست بتن در محیط حاوی سولفات باعث آسیب به پیوندهای سیمانی می شود. یکی از محیط‌هایی که حاوی سولفات است، تورب‌زارها هستند. پیت واتر اسیدیته پایینی دارد که می تواند با آزاد شدن دانه ها به آرامی از لبه ها و گوشه ها به بتن آسیب رسانده و به صورت متخلخل درآید. در این تحقیق، سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی یک افزودنی معدنی است که به عنوان یک افزودنی برای کاهش آسیب استفاده می شود. هدف از این تحقیق تعیین تأثیر استفاده از تغییرات سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی و درصد بهینه استفاده از سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی بر سیمان پرتلند نوع 2 بود. این طرح تحقیقاتی به چند مرحله تقسیم می‌شود، یعنی آزمایش مواد، ساخت نمونه‌های استوانه‌ای با افزودن 0٪، 2٪، 4٪ و 6٪ سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی و سن بتن 7،14، 28 روز، آزمایش نمونه‌ها و تجزیه و تحلیل نتیجه آزمایش. همچنین، تیمار نمونه ها با استفاده از آب ذغال سنگ نارس انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی مقاومت فشاری بتن را افزایش داد، اما با افزودن 2% و 6% سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی در 7 روز به میزان 14.62- و 3.47- درصد کاهش یافت. درصد بهینه بتن با تغییرات 4% سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی و حداقل درصد بتن با تغییرات 0% سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی است. 

بتن یک ضرورت است که با توسعه زیرساخت در ایران نمی توان از آن اجتناب کرد. بیش از 60 درصد پروژه ها از ساده ترین تا پروژه هایی با فناوری پیچیده از بتن استفاده می کنند. بنابراین بتن یکی از زنجیره های تامین ساختمان است که باید مورد توجه قرار گیرد. به عنوان یکی از زنجیره تامین ساخت و ساز، در دسترس بودن مواد مهم ترین عاملی است که تحت تأثیر کیفیت مصالح قرار می گیرد. برای بتن با کیفیت بالا، معمولاً از مواد افزوده شده برای بهبود کیفیت بتن استفاده می شود، مواد افزوده شده می تواند افزودنی یا افزودنی باشد. از تحقیقاتی که زیاد انجام شده است، نشان داده شد که افزودنی ها و افزودنی ها می توانند کیفیت بتن را بهبود بخشند. تورب‌لند یکی از محیط‌های اسیدی است که در دنیای بتن‌سازی مورد توجه ویژه‌ای قرار می‌گیرد. نوع اسید موجود در این زمینه سولفات آهن است. ذغال سنگ نارس اسیدیته پایینی دارد. محیط اسیدی به آرامی از لبه ها و گوشه های بتن با رها کردن دانه های ذرات بتن تا زمانی که بتن متخلخل شود به بتن آسیب می رساند. اگر بتن متخلخل باشد، پیوند بین خمیر بتن و سنگدانه کاهش می یابد و مقاومت فشاری بتن نیز کاهش می یابد. این به دلیل متلاشی شدن مواد تشکیل دهنده بتن به دلیل ترکیبات هیدراتاسیون سیمان یعنی ترکیبات هیدروکسید کلسیم و هیدرات سیلیکات کلسیم رخ می دهد. هیدروکسید کلسیم که با یک محیط اسیدی واکنش می دهد باعث انبساط حجم و ایجاد ترک می شود.

سرباره زمینی

طبق تحقیقات قبلی نشان داده شد که بتن روی پیت آب مقاومت فشاری را کاهش داده است. در این تحقیق برای کاهش تاثیر بر شرایط محیطی، استفاده از سیمان پرتلند نوع II و افزودنی های معدنی به صورت سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی انجام شده است. سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی یک سرباره کوره بلند دانه بندی شده تصفیه شده است که دارای خواص سیمانی است که به عنوان چسب سنگدانه عمل می کند. در حالی که سرباره کوره بلند دانه بندی شده باقیمانده احتراق در کوره فرآیند پالایش فولاد است. بر اساس تحقیقات قبلی، اثر سیمان پرتلند نوع II استفاده شده بر مقاومت سولفات نشان می دهد که حمله سولفات در کوتاه مدت باعث کاهش مقاومت بتن می شود. و علاوه بر این، تحقیقات بر روی عملکرد سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی نشان می دهد که سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی می تواند مقاومت فشاری روی بتن را افزایش دهد، اما مقاومت بتن در سنین پایین نسبت به مقاومت فشاری بتن با سیمان به تنهایی روند کندی دارد.

شناسایی بیان مشکل: مسائل مربوط به بتن به ویژه در محیط سولفات شناسایی شد.

مطالعه مقدماتی: مطالعه متون در مورد مفهوم بتن با کیفیت بالا، اثر سولفات روی بتن، مواد افزودنی روی بتن و قوانین مربوط به بتن.

تهیه ابزار و مواد: ابزارها و موادی را که برای انجام تحقیقات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند، آماده کنید، مانند سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی ، سنگدانه های ریز، سنگدانه های درشت، سیمان پرتلند نوع II، پیت واتر، قالب استوانه ای، ترازو، یک مجموعه ابزار بازرسی سنگدانه، میکسر، ابزار اسلامپ، فشاری. ماشین قدرت و غیره.

تست مواد: بازرسی مواد بر روی سنگدانه های ریز و درشت انجام می شود که شامل موارد زیر است:

1. سطح محتوای گل روی سنگدانه های ریز و درشت.
2. وزن مخصوص و جذب آب در سنگدانه های ریز.
3. وزن مخصوص و جذب آب در سنگدانه های درشت.
4. تجزیه و تحلیل فیلتر سنگدانه های ریز و درشت.

برنامه ریزی طراحی مخلوط: برنامه ریزی طراحی مخلوط را از نتیجه آزمایش مواد برای اجرای نمونه ها انجام دهید.

ساخت نمونه با تنوع سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی: ساخت یک نمونه استوانه ای با تغییرات افزودنی 0%، 2%، 4% و 6% سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی بر حسب وزن سیمان و سن بتن 7،14 و 28 روزه هر کدام از 3 نمونه است.

درمان با آب ذغال سنگ نارس: نمونه هایی که سخت شده اند با غوطه ور کردن آنها در آب ذغال سنگ نارس پردازش می شوند

تست مقاومت فشاری: نمونه هایی که به سن خود رسیده اند برای اطلاع از میزان مقاومت فشاری بدست آمده آزمایش می شوند.

تجزیه و تحلیل داده های نتیجه آزمایش: نتایج آزمایش برای مشاهده پیشرفت‌های بتن، تجزیه و تحلیل مقاومت فشاری آن بر اساس سن بتن و مقاومت فشاری با تغییرات افزودنی و محتوای آب ذغال سنگ نارس که در تصفیه استفاده می‌شود، تجزیه و تحلیل شد.

نتیجه گیری: از تجزیه و تحلیل، نتیجه‌گیری در مورد تأثیر سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی  بر سیمان‌های نوع II، درصد بهینه تغییرات سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی و تأثیر تصفیه آب ذغال سنگ نارس به دست می‌آید.

نتایج و بحث ها

محتوای آب ذغال سنگ نارس: نتایج محتوای آب ذغال سنگ نارس که از کنتن لاوت، بانیواسین می آید. نمونه‌های حاصل از پیت‌آب آنالیز شدند و نتایج نشان داد که پیت‌آب حاوی سطوح بالایی از سولفات و آهن است. 

تجزیه و تحلیل مقاومت فشاری بر اساس سن بتن: افزودنی سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی در سیمان نوع II باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می شود. با این حال، افزودن 2٪ و 6٪ سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی باعث کاهش مقاومت فشاری بتن متوسط به بتن معمولی در 7 روز از هر یک از 14.62٪ و -3.47٪ شد.

تجزیه و تحلیل مقاومت فشاری با تغییرات افزودنی: افزودن تغییرات سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی در سیمان نوع II باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می شود. اما افزودن تغییرات 2% و 6% باعث کاهش مقاومت فشاری نسبت به مقاومت فشاری بتن معمولی در سن 7 روزگی و افزایش در 14 و 28 روزگی شد. درصد کاهش مقاومت فشاری بتن معمولی با مقاومت فشاری بتن +2٪ سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی و مقاومت فشاری بتن +6٪ سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی در سن 7 روز به ترتیب - 14.62٪ و - 3.47٪.

نتیجه گیری: بر اساس نتایج تحقیقات نشان داد که اثر سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی به عنوان یک افزودنی به سیمان نوع II باعث افزایش میانگین مقاومت فشاری بتن می شود. با این حال، سیمان نوع II با افزودن 2% و 6% سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی در 7 روز کاهش یافت و باعث ایجاد ماده معدنی در سیمان شد که فرآیند کندی دارد. درصد بهینه تغییر سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی به سیمان نوع II در 28 روز بتن با افزودن 4٪ سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی 40.90 مگاپاسکال تولید شد. و اثر تصفیه با پیت واتر در سیمان نوع II باعث می شود که توسعه بتن در اثر حمله سولفات با مشکل مواجه شود و باعث آسیب به پیوندهای سیمانی و ایجاد حفره های قابل توجهی در بتن شود. باعث شد که پیت آب حاوی سطح بالایی از سولفات و آهن باشد.