فصل سوم : مروري بر نتايج آزمايش مبناء………………………………………………………………………………………44
3-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………..45
3-2-مقاومت فشاري متوسط نمونه ها…………………………………………………………………………………………45
3-3- نحوه ساخت تيره ها و درصد آرماتور آن ها …………………………………………………………………………45
3-3-1-نحوه آماده کردن تيرهاي بتني جهت بارگذاري …………………………………………………………………..46
3-4-بررسي نتايج آزمايش ها و تجزيه و تحليل آنها……………………………………………………………………….47
3-4-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………47
عنوان صفحه
3-4-2 مقايسه کرنش در بتن تيرهاي با سنگدانه هاي فعال و غير فعال………………………………………….48
3-4-3- مقايسه کرنش هاي ناشي از واکنش قليايي سنگدانه ها در تيرهاي بتني ……………………………. 52
3-8-بررسي تعيين ظرفيت خمشي تيرهاي بتني مسلح …………………………………………………………………..55
3-9-بررسي نتايج آزمايش مبناء با تحقيقات گذشته……………………………………………………………………….57
فصل چهارم : مدل کردن تيرها با روش عناصر محدود…………………………………………………………………….58
4-1-مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………59
4-2-مدل سازي………………………………………………………………………………………………………………………..59
4-2-1-مدل کردن فشار داخلي…………………………………………………………………………………………………..61
4-2-2-مدل کردن آرماتورها (فولاد) ………………………………………………………………………………………….66
4-3-مقايسه نتايج مدل و آزمايش……………………………………………………………………………………………….66
4-4- محدوديتهاي مدل عددي ………………………………………………………………………………………………….81
4-5- روش گام به گام مدل کردن………………………………………………………………………………………………81
4-6-نتيجه گيري………………………………………………………………………………………………………………………82
فصل پنجم : نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………………83
نتيجه گيري………………………………………………………………………………………………………………………………84
عنوان صفحه
فصل ششم : پيشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….85
پيشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………….86

پيوست الف………………………………………………………………………………………………………………………………87
پيوست ب……………………………………………………………………………………………………………………………….. 92
فهرست مراجع………………………………………………………………………………………………………………………….. 97
چکيده انگليسي………………………………………………………………………………………………………………………..104

فهرست جداول
عنوان صفحه
جداول فصل اول
جدول 1-1-ضرايب وزني براي هر يک از نشانه هاي خرابي حاصل از ASR………………………………… 14
جدول1-2-شاخص DRI براي پنج مغزه سد Mactaquace …………………………………………………… 15
جدول1-3-شاخص DRI براي چند سد …………………………………………………………………………………… 16
جدول 1-4 آزمايشهاي پيشنهادي ASTM Standard………………………………………………………………17
جداول فصل دوم
جدول 2-1- جابجايي دو نقطه سد mm ………………………………………………………………………………… 31
جداول فصل سوم
جدول 3-1- مشخصات نمونه هاي استوانه اي و تيرهاي بتني مسلح …………………………………………..46
جدول 3-2- بار نهايي براي تيرهاي فعال و غير فعال…………………………………………………………………….56
عنوان صفحه
جداول فصل چهارم
جدول 4 – 1- مقايسه تنش بتن فشاري و آرماتور کششي تيرهاي تا مدل و آزمايشگاه در سن 120روزگي………………………………………………………………………………………………………………………………. 71
جدول 4-2- مقايسه تنش بتن فشاري و آرماتور کششي تيرهاي تا مدل و آزمايشگاه در سن 150روزگي……………………………………………………………………………………………………………………………….71
جدول 4-3- مقايسه تنش بتن فشاري و آرماتور کششي تيرهاي تا مدل و آزمايشگاه در سن 180روزگي……………………………………………………………………………………………………………………………….72
جدول4-4- مقايسه تنش بتن فشاري و آرماتور کششي تيرهاي تا مدل و آزمايشگاه در سن 210روزگي………………………………………………………………………………………………………………………………72
جدول4-5- مقايسه تنش بتن فشاري و آرماتور کششي تيرهاي تا مدل و آزمايشگاه در سن 240روزگي………………………………………………………………………………………………………………………………73
جدول4-6- مقايسه تنش بتن فشاري و آرماتور کششي تيرهاي تا مدل و آزمايشگاه در سن 270روزگي………………………………………………………………………………………………………………………………73
جداول پيوست الف
جدول الف-1-نتايج آزمايش کشش سه آرماتو به قطر 6 ميليمتر ………………………………………………….. 88
عنوان صفحه
جدول الف-2- نتايج آزمايش کشش سه آرماتو به قطر 6 ميليمتر………………………………………………… 89
جدول الف- 3- نتايج آزمايش کشش سه آرماتو به قطر 10 ميليمتر……………………………………………… 90
جدول الف-4-نتايج آزمايش کشش سه آرماتو به قطر 12 ميليمتر………………………………………………. 91
فهرست اشکال
عنوان ???? صفحه
اشکال فصل اول
شکل1-1-وقوع ترکهاي ناشي از واکنش قليايي سنگدانه ها…………………………………..??……………………….. 13
?
اشکال فصل دوم?
شکل 2-1 مدل يک بعدي رفتار بتن تحت اثر ??AAR ? ……………..?……..?…………………………………………….24
شکل 2-2- مشخصات تير مدل شده ……………………………………….??…………………………………………………. 25
شکل 2-3- تنش در آرماتور کششي ………………………….??……………………………………………………………….. 26
شکل 2-4- مدل سه بعدي براي 4/1 تير ………………………………………………………………………………………. 32
شکل 2-5- منحني کرنش طولي -زمان…………………………………………………………………………………………. 33
?شکل 2-6- منحني تغيير مکان – زمان?………………………………………………………………………………………….. 33
شکل 2-7- منحني انبساط آزاد به دست آمده از آزمايش Isotermic……………………………………………… 34
شکل 2-8 تاثير افزايش ميکرواليافها بر کرنش ناشي از واکنش قليايي -آزمايش اول………………………………35
شکل 2-9- تاثير افزايش ميکرواليافها بر کرنش ناشي از واکنش قليايي -آزمايش دوم……………………………36
شکل 2-10- مشخصات تير Swamy……….??…………………………………………………………………………………37
عنوان صفحه
?شکل 2-11- مدل شکست تيرها………………………………………………………………………………..?…………………..38
شکل 2-12- منحني بار تغيير مکان در تيرها…………………………………………..?…………………………………………39
شکل 2-13- منحني بار کرنش بتن در تيرها…………………………………………………………………………………….. 39
شکل 2-14- – منحني بار کرنش بتن در تيرها?………………………………………………………………………………….40
شکل2-15-مشخصات نمونه ها……………………………………………………………………………………………………….41
شکل 2-16 نسبت کرنش طولي حالات 3 تا 8 به حالات 2…………………………………………………………………42
اشکال فصل سوم
شکل 3-1- مشخصات تير مدل شده و نحوه قرارگيري تيرها جهت اعمال بارگذاري…………………………… 47
?شکل 3-2- کرنش بتن در تير ???……………………………………………………………………………………………. 48
شکل 3-3- کرنش بتن در تير ???…………………………………………………………………………………………….. 49
شکل3-4- کرنش بتن در تير ………………………………………………………………………………………………… 49
شکل 3-5-کرنش بتن در تير …………………………………………………………………………………………… 50
شکل3-6-کرنش بتن در تير ………………………………………………………………………………………………… 50
شکل3-7- کرنش بتن در تير ?………………………………………………………………………………………………. 51
عنوان صفحه
شکل3-8- کرنش واکنش قليايي بتن در تير ………………………………………………………………………… 52
شکل3-9- کرنش واکنش قليايي بتن در تير ………………………………………………………………………….. 53
شکل3-10- کرنش واکنش قليايي بتن در تير …………………………………………………………………………. 53
شکل 3-11-کرنش واکنش قليايي بتن در تير ??………………………………………………………………………. 54
شکل 3-12- کرنش واکنش قليايي بتن در تير ??………………………………………………………………………. 54
شکل3-13- کرنش واکنش قليايي بتن در تير …………………………………………………………………………. 55
شکل3-14- بارگذاري تيرهاي بتني مسلح……………………………………………………………………………………..56
اشکال فصل چهارم
شکل 4- 1- نماي سه بعدي از تير مدل شده ………………………………………………………………………………. 60??
?شکل 4-2-فشار داخلي بتن بدليل تورم ژل?………………………………………………………………………………… 61?
شکل 4-3-نحوه اعمال نيروي گره اي ناشي از فشار داخلي در هر المان……………………………………………64
?شکل 4-4-منحني فشار داخلي – کرنش آزاد براي تير بدون آرماتور………………………………………………. 65?
شکل 4-5-مقايسه نتايج مدل اول و دوم با نتايج آزمايشگاه براي تير ………………………………………… 67?
عنوان صفحه
شکل 4-6- مقايسه نتايج مدل با نتايج آزمايشگاه براي تير ………………………………………………….. 68
?شکل 4-7- مقايسه نتايج مدل با نتايج آزمايشگاه براي تير ………………………………………………….. 68
?شکل 4-8- مقايسه نتايج مدل با نتايج آزمايشگاه براي تير ………………………………………………….. 69
?شکل 4-9- مقايسه نتايج مدل با نتايج آزمايشگاه براي تير??…………………………………………………. 69
شکل 4-10- مقايسه نتايج مدل با نتايج آزمايشگاه براي تير??………………………………………………… 70
شکل 4-11-تنش در بتن فشاري در مقطع نصف دهانه تير ………………………………………………… 74
شکل4-12-تنش در بتن فشاري در مقطع نصف دهانه تير?…………………………………………………… 75
شکل 4-13- تنش در بتن فشاري در مقطع نصف دهانه تير ……………………………………………… 75
شکل 4-14- تنش در بتن فشاري در مقطع نصف دهانه تير ……………………………………………… 76
شکل 4-15- تنش در بتن فشاري در مقطع نصف دهانه تير?…………………………………………………76
شکل 4-16- تنش در بتن فشاري در مقطع نصف دهانه تير.?………………………………………………..77
شکل 4-17- تنش در آرماتور کششي در مقطع نصف دهانه تير?………………………………………….. 77
شکل 4-18- تنش در آرماتور کششي در مقطع نصف دهانه تير?…………………………………………… 78
شکل 4-19- تنش در آرماتور کششي در مقطع نصف دهانه تير ………………………………………… 78

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل4-20-تنش در آرماتور کششي در مقطع نصف دهانه تير ?…………………………………………… 79
عنوان صفحه
شکل 4-21- تنش در آرماتور کششي در مقطع نصف دهانه تير?……………………………………….. 79
شکل 4-22- تنش در آرماتور کششي در مقطع نصف دهانه تير?……………………………………….. 80
اشکال پيوست الف
?شکل 1- نتايج آزمايش کشش آرماتور به قطر 6 ميليمتر?………………………………………………………….. 87
?شکل 2- نتايج آزمايش کشش آرماتور به قطر 8 ميليمتر…………………………………………………………….88?
شکل 3- نتايج آزمايش کششي آرماتور به قطر 10 ميليمتر?…………………………………………………………89
?شکل 4- نتايج آزمايش کششي آرماتور به قطر 12 ميليمتر?………………………………………………………. 90

چکيده
بتن را مي توان به عنوان يکي از محورهاي شاخص سازه و ابنيه معرفي کرد . در کنار تمامي ويژگيهاي مثبت و منحصر به فرد ، بتن همانند هر ماده ديگري در جهان هستي داراي پاره اي خواص منفي نيز مي باشد که منجر به بروز چالشها در استفاده از آن ميگردد . از جمله مي توان به مواردي چون خزش ، فرسايش ،… اشاره کرد . يکي ديگر از عواملي که در کنار عوامل فوق مي تواند روي بهره برداري بهينه از بتن موثر باشد تورم سنگدانه هاي موجود در بتن تحت تاثير پديده اي به نام واکنش قليايي سنگدانه است .
واکنش قليايي سنگدانه ها ، يک واکنش شيميايي در سنگدانه هاي خاص و قليايي موجود در بتن است که منجر به تشکيل يک ژل سيليسي- قليايي که توليد فشار کرده و در نهايت سبب انبساط و ايجاد ترک و کاهش مقاومت بتن مي شود .
در اين پژوهش اثر اين پديده در دراز مدت روي تير بتني مسلح و وضعيت تير از لحاظ رفتار خمشي ، همچنين تاثير درصد آرماتورهاي کششي و فشاري و ظرفيت باربري بررسي خواهد شد . تيرهاي بتن آرمه بر اساس خواص مکانيکي بتن در نظر گرفته شده است . تيرها mm1100 درازا داشت ? سپس مدلي به روش اجزاء محدود توسط برنامه ABAQUS براي واکنش قليايي – سنگدانه ها طراحي شده است . در مدل ارائه شده واکنش قليايي بصورت فشار داخلي يکنواخت و با معادلات حاکم بر اين پديده منظور گرديدند و نتيجه کلي واکنش قليايي باعث افزايش تنش آرماتور کششي مي گردد که در هنگام طرح تير بايستي در نظر گرفته شود . همچنين براي بررسي صحت نتايج بدست آمده از مدل با نتايج واقعي با مطالعاتي که در گذشته در اين زمينه صورت گرفته است به قياس گذاشته شده است .
واژه هاي کليدي : واکنش قليايي سيليسي سنگدانه ها ، انبساط ، تير بتني مسلح ، مقاومت خمشي
مقدمه
بدون شک دستيابي بشر به تکنولوژي بتن يکي از مهمترين جهش ها در فعاليتهاي عمراني محسوب مي شود . مقاومت بالا و سهل الحصول بودن اجزاء تشکيل دهنده ، بتن را به عنوان يکي از اجزاء شاخص و کليدي سازه و ابنيه معرفي مي کند .
يکي از دغدغه هاي مهندسين سازه ، استفاده بهينه و ايمن از بتن است . در کنارتمامي ويژگيهاي مثبت و منحصر به فرد بتن نيز مانند هرماده ديگري در جهان طبيعت داراي خواص و رفتاري است که منجر به بروز پاره اي چالشها در استفاده از آن ميگردد . از جمله مي توان به مواردي چون يخ زدگي ، سولفاته شدن ، انقباض ، خزش و فرسايش اشاره کرد . اين عوامل مي توانند باعث تغيير در خواص بتن شده و سبب پيدايش ترک و يا خرابي در سازه گردند . يکي ديگر از عواملي که در کنار عوامل فوق مي تواند روي بهر برداري بهينه از بتن موثر باشد تورم سنگدانه هاي موجود در بتن تحت تاثير پديده اي به نام واکنش قليايي سنگدانه است .
واکنش قليايي سنگدانه ها پس ار آنکه دراوايل سال 1940 توسط (stanton) شناسايي شد ? تا کنون موضوع تحقيق دانشمندان بيشماري در سراسر دنيا بوده و هست . علت تحقيقات گسترده در اين زمينه آن است که تاثيرات منفي اين واکنش در برخي موارد بسيار جدي و خطرناک بوده و هزينه هاي زيادي ايجاد کرده است و عملکرد سازه اي متاثر را مختل نموده است . پاره اي از محققين در زمينه هاي آزمايشگاهي و رفتار سنجي بتن تحت تاثير واکنش ? فعاليت داشته و بخش ديگري به يافتن مدلهاي عددي جهت پيش بيني رفتار بتن تحت تاثير واکنش قليايي پرداخته اند . بعضي ديگر از محققين به يافتن استانداردهاي مناسب ، براي آزمايشهاي لازم در تعيين ميزان قليايت سيمان و واکنش پذيري سنگدانه ها و مواردي از اين قبيل پرداخته اند و همين امر گستردگي زمينه فعاليت در خصوص اين پديده را نشان مي دهد .
روش مستقيم جهت کاهش خرابي بتن توسط اين پديده شناسايي پتانسيل فعاليت سنگدانه ها و خودداري از استفاده از آنها مي باشد . اما در بعضي اوقات به علت فقدان وجود منابع سنگدانه هاي غير فعال و هزينه حمل و نقل سنگدانه هاي مناسب ، استفاده از سنگدانه هاي فعال اجتناب ناپذير است . در يک چنين شرايطي استفاده از سيمان با قليايي کم توصيه مي شود که آن هم به علت در دسترس نبودن غير ممکن است . بنا به دلايل ذکر شده وقوع اين واکنش در داخل بتن در محيط هاي مستعد اجتناب ناپذير است .
تيرهاي بتني در پل ها و قطعات خمشي تحت اثر واکنش قليايي سنگدانه ها ، يکي از عناصر سازه ايست که مي تواند مورد پژوهش باشد . دراين زمينه نيز تحقيقاتي انجام گرفته ولي اثر توام اين پديده با بارگذاري در نظر گرفته نشده است . هدف از اين پژوهش ، بررسي اثر اين پديده همراه با بارگذاري با درصدهاي مختلف آرماتور مي باشد .
در فصل اول نگاهي گذرا به ماهيت پديده واکنش قليايي سنگدانه ها و نکات لازم در جهت مديريت و علاج بخشي سازه هاي مبتلا به آن خواهيم داشت .
فصل دوم به مطالعات علمي وتجربي که در گذشته صورت گرفته مي پردازيم . اين مطالعات به دو صورت آزمايشگاهي و مدلسازي ارائه شده است .
در فصل سوم آزمايش مبناء و نتايج و ارزيابي آنها ارائه گرديده است .
در فصل چهارم مدل هاي عددي ارائه شده مورد بررسي قرار خواهد گرفت و نتايج حاصله از مدل با نتايج آزمايشگاه مقايسه مي شود .
در فصل پنجم نتيجه گيري حاصل از تحقيق نهايي صورت گرفته است .
در فصل ششم پيشنهاداتي جهت تحقيقات آينده ارائه گرديده است .
فصل اول
کلياتي در خصوص پديده واکنش قليايي سنگدانه ها
1-1-مقدمه
پديده واکنش قليايي سنگدانه ها واکنشي است شيميايي که بين يون هيدروکسيد که به صورت هيدروکسيد سديم و پتاسيم در سيمان پرتلند يافت مي شود و در بعضي از انواع سنگدانه هاي موجود در بتن اتفاق مي افتد . آب نيز به عنوان يکي از مواد اصلي بتن نقش يک کاتاليزور را در واکنش ايفا کرده و باعث تسريع واکنش مي شود .
اين واکنش سبب تورم بتن ، ترکهاي ريز و در نهايت ترکهاي قابل رويت در بتن مي شود . اين اثر در بتن توده بيشتر قابل ملاحظه مي باشد . اين واکنش مي تواند در دراز مدت روي بهره برداري سازه اثر بگذارد . سازه هايي چون نيروگاههاي برق آبي- سدهاي بتني – پل ها – دال ها – که در شرايط مناسب براي انجام اين واکنش قرار دارند و مانند اينها مي توانند تحت تاثير اين واکنش قرار گيرند .
1-2-انواع واکنش قليايي سنگدانه ها
1-2-1-واکنش قليايي سيليسي¹
اين نوع واکنش که شايعترين نوع واکنش سنگدانه هاست بين يون هيدروکسيد موجود در سيمان و سنگدانه هاي سيليسي ? سيليسي چخماقي ? بلورهاي آتشفشاني ومانند اينها اتفاق مي افتد .
1-Alkali Silica reaction(ASR)
در طي اين نوع واکنش يک ژل سيليکاتي در بتن ايجاد مي شود که قابل انبساط است و سبب تورم و ترک بتن مي شود . در صورتي که ميزان سنگدانه هايي که از موادي چون شن چرتي تشکيل شده اند در بتن بين 1تا 5 درصد باشد انبساط بتن سريعترشده و پس از 10 سال ترکهايي در بتن ديده مي شود.
1-2-2-واکنش قليايي سليس- سيليکات¹
اين نوع واکنش قليايي بيشتر به دليل وجود کوارتز رخ مي دهدو طي آن علاوه بر بتن ? سنگدانه هاي درشت بتن نيز دچار انبساط مي شوند . در اين نوع واکنش پس از گذشت بيش از 20 سال ترکهاي بتن قابل رويت است .
1-2-3-واکنش قليايي کربنات²
اين نوع واکنش بين سنگ آهک دولوميت و يون هيدروکسيد اتفاق مي افتد . فراواني اين واکنش نسبت به دو نوع قبل کمتر است و در آن ترکهايي پس از حدود 5 سال در بتن قابل رويت است .
1-3-مکانيسم واکنش قليايي سنگدانه ها
1-3-1-واکنش قليايي سيليسي (ASR )
واکنش ASR يک فرايند چند مرحله ايست . از آنجا که سيليس در PH بالا ناپايدار است واکنش با حل شدن سيليس موجود در سنگدانه ها آغاز مي شود . در اين مرحله يون هيدروکسيد موجود در قلياي سيمان به گروه سيانول Si-OH و پيوندهاي Si-O-Si شبکه کريستال سيليکا حمله مي کند . فرايند مرحله اول واکنش به طور خلاصه به صورت زير نشان داده مي شود :
1-Alkali-Silica/Silicate reaction(ASR)
2-Alkali Carbonate Reaction(ACR)
در واکنش اول پيوند سيليکسان شکسته و پيوندهاي سيانول شکل ميگيرد . اين پيوندها با يون هيدروکسيد واکنش ميدهند . در محيطي که يون کم باشد بار منفي حاصل از واکنش دوم با يون هاي قليايي و توازن ايجاد مي کند . مکانيسم مرحله دوم واکنش که سبب توليد مواد قابل تورم مي شود هنوز به خوبي شناخته نشده است . اما به نظر مي رسدکه يونهاي نامحلول محيط در حفره هاي ريز و ترک ها پخش شده و محصولاتي چون ژل و رسوب و حتي کريستال تشکيل مي دهند .
تشکيل ژل سيليکاتي باعث به وجود آمدن فشار داخلي فزاينده در بتن مي شود . اين فشار داخلي مي تواند ناشي از جذب آب يا فشار اسمزي باشد . در تمامي موارد همين فشار داخلي است که سبب تورم و انبساط بتن مي شود .
واکنشهاي فوق الذکر تحت تاثير عواملي چون حرارت و رطوبت نسبي و قابليت واکنش پذيري سنگدانه ها قرار دارد که به اختصار توضيح داده خواهند شد . مکانيسم ASR وابسته به دماست . بدين معني که هر چه دما بالاتر باشد فرايند سريعتر رخ مي دهد و در دماهاي خيلي پايين ممکن است واکنش متوقف شود .
اين اثرناشي ازآن است که هر دو فاز مکانيسم يعني حل شدن سيليس و تشکيل ژل سيليکاتي تحت تاثير دما قرار دارند .
رطوبت لازمه ASR است . چرا که هم نقش حلال سيليس را دارد و هم محيطي براي پخش يونها در حين واکنش فراهم مي کند که سبب پيشرفت واکنش ASR در سازه مي شود .
ميکرو ترکهاي ناشي از تورم ASR ابتدا پيشاپيش جبهه موثر واکنش ديده مي شود . فشاري که تورم ASR در پشت اين بخش به وجود مي آورد با تنشهاي کششي که در سازه ايجاد مي شود خنثي مي گردد . در نهايت اين تنشهاي کششي بر مقاومت کششي بتن غلبه کرده و پاره اي خرابيها در سازه ايجاد مي کند .
بنابراين مکانيسم کلي ASR به صورت زير بيان مي شود :
1- حل شدن مشتقات سيليس که در محيط قليايي (PH بالا ) ناپايدار هستند .
2- انجام يک سري واکنش و رسيدن سيستم به پايداري شيميايي
3- به وجود آمدن محصولاتي نظير ژل سيليکاتي و ميکرو کريستال ناشي از واکنش
4- تورم بتن و يا سنگدانه ها در اثر جذب محلول حاوي ژل و نيز تورم خود ژل
5- به وجود آمدن فشار زياد در حدود 5 تا 6 مگا پاسکال در سيمان مجاور
6- ايجاد ريز ترک در سيمان بتن
7- انبساط بتن
8- ترک در بتن
1-3-2-واکنش قليايي کربناتي (ACR ) :
واکنش ACR پيچيده تر از انواع ديگر است و ماهيت آن هنوز به خوبي شناخته نشده است . اما مراحل زير براي آن متصور است :

در واکنش اول دولوميت با قليايي موجود در محيط واکنش داده و کربنات کلسيم توليد مي شود . سپس هيدروکسيد کلسيم حاصل از هيدراتاسيون سيمان با نمک به وجود آمده از مرحله اول شرکت کرده و کربنات کلسيم توليد مي شود . محصولات حاصل از واکنش مشخص هستند ? اما توضيح دقيق مکانيسم فرايند به صورت فرموله بسيار دشوار است ? چرا که واکنش به صورت تبديل حجم به حجم پيش مي رود و حجم جديدي به وجود نمي آيد .
براي انبساط بتن علل مختلفي ذکر شده است . يکي از علتها اين است که منشورهاي دولوميت که توسط قابي از کلسيت احاطه شده اند ابعاد اوليه خود را حفظ مي کنند . اما جزء موجود در دولوميت تبديل به مي شود که حجم آن با پيشرفت واکنش زياد مي شود . لذا نيروهاي فزاينده داخلي به وجودآمده و در نهايت سبب به وجود آمدن ترک در بتن مي شود .
برخي از محققين جذب آب توسط کانيهاي رس حاصل از واکنش را علت تورم بتن مي دانند .
خرابي ناشي از ACR با ترکهايي که در دانه هاي درشت سنگدانه به وجود مي آيد شروع و با توسعه ترک به چسب سيمان ادامه مي يابد .
1-4-شرايط لازم براي واکنش قليايي سنگدانه ها
سه رکن اصلي واکنش را مي توان به صورت زير بيان کرد :
1- وجود سنگدانه هايي که قابليت انجام واکنش را داشته باشند .
2- وجود يون هيدروکسيد در محيط به ميزان کافي
3- وجود رطوبت کافي در محيط
سنگدانه هايي که قابليت واکنش را دارند شامل سنگهاي آذرين ? رسوبي و سنگهاي دگرديسي هستند . به همين دليل بخش عمده اي از سنگدانه ها قابليت اين واکنش را دارند . انواع سنگ کوارتز که مي تواند باعث واکنش قليايي سنگدانه ها شود عبارت است از :
1- بلورهاي کوارتز (چخماق ? سنگ معدن کوارتز و …..)
2- بلورهاي کوارتز (شامل انواع مختلف سنگها از جمله سنگ آهک سيليسي و …..)
3- کوارتز موجود در سنگهاي رسوبي ( ماسه سنگ کوارتزي و …..)
4- دانه هاي بزرگتر کوارتز با ترکهاي داخلي يا شکستگي
نسبت ذرات واکنش زا در سنگدانه بسيار مهم است چرا که نسبت خاص از اين ذرات مي تواند سبب بيشترين تورم شود که به آن بخش پسينه (Pessimum Portion) مي گويند . براي مثال چرت ¹ يا سيليکس ² تنها در صورتي که به ميزان بخش پسينه در سنگدانه باشند مي توانند سبب بيشترين نرخ تورم گردند .
بهترين منبع يون هيدروکسيد لازم براي واکنش ? سيمان موجود در ترکيب بتن است . هرچه ميزان سيمان موجود در بتن (برحسب ) يا ميزان قلياييت (برحسب درصد معادل ) بيشتر باشد انبساط ناشي از واکنش قليايي سنگدانه ها بيشتر است .
درصدي از رطوبت نسبي براي شروع و ادامه واکنش لازم است . اين ميزان بين 80 تا 85 درصد است . براي سازه هاي عظيمي چون بتن توده سد اين فاکتور همواره مهياست .
1-5-مراحل فرايند واکنش قليايي
فرايند واکنش قليايي سنگدانه ها را مي توان به سه مرحله تقسيم کرد :
1-5-1-مرحله نهفتگي
در اين مرحله واکنش رخ داده و ژل اطراف سنگدانه ها تشکيل مي گردد که تمايل دارد به سمت فضاهاي خالي حرکت کند . ژل به وجود آمده در تماس با آب حجيم شده ولي به علت اينکه مي تواند به آساني در داخل بتن حرکت کند فشار داخلي معنا داري به وجود نمي آيد . بنابراين انبساط قابل توجهي در بتن در اين مرحله به وجود نمي آيد .
1-5-2-مرحله ايجاد ترک
در اين مرحله محصولات واکنش به مرور زمان درداخل فضاهاي خالي انباشته شده و به علت در دسترس نبودن فضاي خالي بيشتر ? ژل به سنگدانه ها فشار آورده و وقتي اين فشار از مقاومت کششي بتن تجاوز کند ترک در بتن ايجاد مي شود . از آنجا که ژل به سمت سطح خارجي حرکت کند فشار هاي داخلي مي توانند آزاد شوند . در اکثر حالات مشاهده مي شود که پيدايش ترک همزمان با رسوب ژل روي سطح بتن رخ مي دهد .
1-5-3-مرحله تثبيت
در اين مرحله حتي اگر واکنش قليايي سنگدانه زمان زيادي در برگيرد ? به محض به تعادل رسيدن نرخ شکل گيري ژل و نرخ بيرون آمدن ژل به سطح ? نرخ انبساط نيز به مرور زمان کاهش مي يابد . در اثرکاهش سنگدانه سيليس دار يا مواد قليايي در داخل بتن ? واکنش حتي ممکن است متوقف شود . در اين مرحله خرابيهاي بيشتر واکنش قليايي سنگدانه رخ نخواهد داد .
1-6- نشانه هاي واکنش قليايي سنگدانه ها
به طور کلي علائم مشترک در تشخيص واکنش قليايي سنگدانه ها عبارتند از :
1- علائم اوليه
– ترکهاي نقشه اي 3 : معمولا در نواحي که تحت تاثير سيکل هاي متوالي خشک و تر شدن قرار دارند بيشتر ديده مي شود . در مورد يک سد اين نواحي عبارتند از :
– ديوارهاي سد
– پايه ها
– تاج سد
– سفيدک
¹ chert
² silicic
³Map Cracking
شکل1 – 1- وقوع ترکهاي ناشي از واکنش قليايي سنگدانه ها
– ايجاد يک پوسته سخت روي بتن
– حلقه هاي سفيد رنگ ذرات سنگدانه
– تورم
2- علائم ناشي از واکنش شديد
– جدايش بلوک ها در محل لايه هاي بتن ريزي ( در مورد سد)
– اختلال در عملکرد دريچه ها( در مورد سد)


پاسخ دهید