دانلود تحقیق طراحی بتن

بتن شن + ماسه+ سیمان+ آب+ افزودنی مصالح سنگی حجم بتن خواص سنگها: 1- مقاومت فشاری مناسب 2- مقاومت ضربه‌ای مناسب 3- شکل هندسی مناسب 4- جنس مناسب مقاومت فشار سنگ نباید از مقاومت فشاری بتن کمتر باشد مقاومت فشاری سنگ دانه‌ها نباید از مقاومت فشاری بتن خیلی بیشتر باشد.

بررسی علت اینکه چرا نباید مقاومت فشاری سنگ دانه‌ها خیلی بیشتر از بتن باشد.

مقاومت بهتر 600 مقاومت سنگ دانه مقاومت بتن 400 اگر مقاومت سنگ دانه‌ها کمتر باشد تا بخواهد به مقاومت نهایی بتن برسد سنگدانه خرد می‌‌شود و از کل مقاومت کاسته می‌شود اگر مقاومت سنگ دانه خیلی زیاد باشد تمرکز تنش ایجاد کرده و سنگ دانه مثل سوزن عمل کرده و دروز مصالح پر کننده ، سیمان و ماسه و غیره فرو می‌رود.

درصد خرد شدگی بتن و سنگ دانه را بررسی می‌کنند با تحت فشار قرار دادن آن در ظرف استوانه‌ای تا مقاومت فشاری سنگ دانه را بدست آورند.

مقاومت ضربه‌ای را مثل درصد خردشدگی مقاومت فشاری بدست می‌آوریم با دستگاه دیگری شکل هندسی: شکل هندسی سنگ دانه‌ها نباید پولکی یا سوزنی باشد.

سنگ دانه‌هایی که در تمام جهان شکسته شده باشند از معادن کوهی بدست می‌آیند که به آن معادن وادیزی کوهی گویند.

اگر سنگ دانه‌ها گرد گوشه باشند از بستر رودخانه استخراج شده‌اند.

جنس سنگ: سنگ‌ها آهکی، سیلیسی، کوارتزیت، گرانیتی از نظر جنس ، سنگ‌های رودخانه ایی متنوع ترند و سطوح صاف سنگ‌دانه‌های متفاوت از نظر جنس دارای مقاومتهای حداقل یا حداکثر متفاوتی دارند ولی سنگ‌دانه های وایزه‌کوهی از نظر جنس اکثراً مثل هم می‌باشند.

سنگ دانه‌های واریزه کوهی به علت شکستگی سطوح بین آنها قفل و بست بهتری می‌توان ایجاد کرد پس ماده چسباننده کمتری نیاز می‌باشد (سیمان) سطح سنگ‌دانه های واریزه کوهی زبرتر می‌باشد تا سنگ دانه های رودخانه‌ایی واریزه کوهی رودخانه‌ایی جنس سنگهای (کوارتزیت) بسیار متناسب است (سیلیسی) خلوص به زیاد قیچی کردن سنگ دانه‌ها (قلوه سنگ‌ها) بهتر از خرد کردن یا له کردن آنها تحت فشار است (نیرو به یک بعد وارد می‌شود) (نیرو به بعد وارد می‌شود و درون سنگ دانه‌ها ترک می‌خورد) باید قلوه سنگ‌های استخراجی توسط دستگاههای خاص قیچی شوند توسط دو فک با ضربه آنی.

بتن = شن+ ماسه+ سیمان+ آب+ افزودنی‌ها مصالح سنگی ماسه‌: باید دانه‌بندی مناسب داشته باشد و دو ماسه باید SE مناسب داشته باشد.

تعریف دانه‌بندی: از سایزهای مختلف به میزان متناسب یعنی داخل محدوده ASTM باشد.

یعنی وزن رد شده از هر الک تقریباً با هم برابر باشد.

با دارا بودن دانه های مختلف و متناسب در جهت تراکم بتن قائم به داشته‌ایم.

نبودن این تناسب باعث بوجود آمدن حد و خرج می‌شود اگر این روزنه های کوچک با سیمان پر شود باعث بالا رفتن هزینه‌ می‌شود علاوه به این باعث جمع شدگی و خزش می‌شود.

ماسه مصرفی ما باید SE مناسب داشته باشد یعنی ماسه را در داخل لوله‌ی آزمایش ریخته به همراه مایع استوکس بعد هم می زنیم (تکان می‌دهیم) البته با دستگاه که باعث حمل شدن ماسه داخل مایع می‌شود و باعث جدایی ماسه خالص از ذرات ریز معلق (گل) می‌شود ارتفاع ماسه خالص را به ارتفاع ماسه اولیه قبل از حل شدن را SE ماسه گویند.

SE=%70-%75%100 مناسب خلوص %100 ماسه هم زیاد مناسب نیست چون چسبندگی زیاد را به ما نمی‌دهد.

SE مناسب بین 90 تا %95 است.

چون این %5 باعث پر کردن خلل و فرج داخل بتن می‌شود.

(شن و ماسه چون خیلی متغیر هستند پس شناخت آنها در ساخت بتن خیلی مؤثر است.) سیمان: برای ساخت یک بتن معمولی از سیمان پرتلند تیپ I و II استفاده می‌شود.

سیمان جامد با جذب آب به سیمان ژله مانند تبدیل می‌شود که این مرحله را هیدراتاسیون سیمان گویند گرما + ژل سیمان هیدراتاسیون سیمان سیمان تیپ II گرمای کمتری نسبت به I دارد .

سیمان تیپ III زودگیر است یعنی گرمای هیدراتاسیون زیاد است سیمان تیپ TV دیرگیر است.

تکنولوژی بتن مثل دو نکته خیلی مهم در مورد شن‌ها دارا بودن مقاومت فشاری مناسب و نیز دارای شکل هندسی گوشه‌دار باشد تا گیرش آن بهتر شود.

ماسه دو نکته مهم ماسه دانه بندی مناسب SE (میزان گل و لای) سیمان سیمان های پوزولانی: محصول هیدراسیون ژل + گرما می‌باشد.

گرما+ 56 هیدراسیون کاربرد و اهمیت سیمان پوزولانی وقتی بتن‌ریزی ما حجم زیادی دارد.

شناخت گرمای ازاد شده توسط سیمان نقش اساسی دارد.

در سیمان‌های پوزولانی روند آزاد کردن گرمای سیمان کند است.

وجود حرارت زیاد در بتن‌ریزی حجم باعث وجود تنش‌های حرارتی می‌‌شود (فشار درونی) تنش‌های حرارتی باعث ترک خوردن یا رگه خوردن بتن می‌شود.

و باعث پائین آمدن مقاومت فشاری بتن می‌شود.

در مدت زمان طولانی مقاومت سیمان‌های پوزولانی بالاتر است.

چون سیمان پوزولانی در مدت زمان بیشتری به مقاومت نهایی می‌رسد پس برای استفاده در سازه‌های ساختمانی توصیه نمی‌شود.

(چون اجرای سریع را داریم) آب میزان آب بکار رفته در بتن خیلی مهم و اساسی است.

اگر ما تمام موارد را اعم از درشت دانه و ریز دانه و افزودنی و نوع سیمان بکار رفته در بتن را رعایت کنیم با استفاده آب نامناسب (دارای ناخالصی) همه موارد رعایت شده بی‌اهمیت می‌شود.

اگر ما به اندازه %25 وزن سیمان آب مصرف کنیم تمام دانه‌های سیمان ما هیدراته می‌‌شود.

علاوه بر این مقدار آب به مقدار دیگر نیز استفاده می‌شود تا صرف روان‌کاری بتن می‌شود.

هر چه مقدار آب بتن زیاد باشد این آب باید از بتن خارج شود که در هنگام خارج شدن تشکیل لوله‌های مؤئینه شکل می‌دهند.

که وجود این لوله‌ها باعث اسفنجی شدن بتن می‌شود.

بتن قالب بندی شده را در آب به مدت 28 روز می‌گذارند تا %25 آب جذب شده توسط سیمان را از دست ندهیم.

با از دست دادن آب سیمان، سیمان تبدیل به ماسه می‌‌شود پس هزینه‌ی اضافی را متقبل شدیم در اصطلاح می‌گویند سیمان سوخته است افزودنی هایی نیز در بازار موجود است که روی ستون‌ها می پاشند تا مانع از خارج شدن آب از ستون بتنی شود.

بتن = شن + ماسه + سیمان + آب + افزودنی‌ها‌ باند: سیمان + آب+ ماسه+ هوا + افزودنی + باند فضای بین دو دانه‌ی سنگین می‌باشد.

اگر بتن ما مرغوب باشد شکست از ناحیه‌ی سنگ‌دانه صورت می‌گیرد از ناحیه باند.

اگر ما عملیات ویبره در بتن را مدت زمان زیاد انجام دهیم.

سطح بتن (مخلوط) ناهمگن می‌شود.

بنابراین زمانی که ویبره انجام می‌شود حباب هوای دفع شده از بتن نباید میزان زمان ویبره طولانی باشد و باید میزان هوا در بتن وجود داشته باشد.

هر چه میزان سنگ در بتن بالاتر باشد مقاومت بیشتر و کارایی کمتر است.

اگر میزان بزرگی دانه سنگی ما درشت تر باشد میزان استفاده ما از سیمان کمتر خواهد شد و اقتصادی‌تر است.

هر چه فاصله بین دو سنگ دانه‌ (شن) در متن بیشتر باشد مقاومت بتن کم می‌شود زیرا فاصله بین سنگ دانه (باند) زیاد است و باید مقاومت در برابر فشار بیشتر را ندارد.

معدنی افزودنی‌ها شیمیایی روان کننده ها و فوق روان کننده‌ها اگر در بتن‌ ما میزان آب استفاده شده کم باشد بین سنگ‌دانه‌ها اصطکاکی بوجود می‌آید و کارایی ما پائین می‌آید.

مکانیزم افزودنی‌ها بدین گونه است که بین دو دانه‌ی بتن یون‌های منفی ایجاد کرده و باعث می‌شود با حداقل فاصله نسبت به هم قرار گیرند و باعث بالا رفتن کارایی بتن می‌شود.

افزودنی‌ها را از پساب کارخانجات کاغذسازی بدست می‌آید که به صورت پودر است.

روان کننده A750 Plastisiter BV40 فوق روان کننده NN 520 Plastisiter FF PGE 103 M20 تأثیر منفی افزودنی‌ها می‌تواند از زیاد استفاده کرده آنها باشد.

بدین صورت که بعضی از بتن‌ها دیرگیر هستند و بعضی زودگیر و بعد از مدتی این یونهای منفی از بین می‌روند.

حال اگر مقدار این بارهای منفی زیاد باشد مقداری از این بارها جذب سنگ دانه نمی‌شود و بر روی سنگ دانه باقی می‌ماند.

حداکثر استفاده از افزودنی‌ها به صورت مجاد در روان‌کننده %1 و در فوق روان کننده %3 می‌توان استفاده کرد.

و این باعث می‌شود که فوق روان کننده‌ها ترجیح داده شود.

زیرا مقدار آب کمتری در بتن استفاده می‌شود.

روان کننده‌ها را کمتر از فوق روان کننده استفاده کنیم از نظر اقتصادی فرقی ندارد.

اگر افزودنی‌ها بیشتر از حد معمول استفاده شود بتن ما دارای هوا (حباب) خواهد شد که با ویبره کردن هم نیز از بین نمی‌رود.

افزودنی‌ها معدنی: شیمیایی: افزودنی شیمیایی را که خریداری می کنیم باید توجه به درصد استفاده از آن داشته باشیم.

در استفاده از افزودنی‌ها حتماً آن را تکان دهیم تا کاملاً یک دست شود چون افزودنیها قابل ته نشین شدن هستند و بالای ظرف یک کارایی کمتری نسبت به ته ظرف دارند.

افزودنی‌های معدنی به صورت یک سیمان جداگانه می‌آید و در ترکیب شیمیایی شرکت می‌کند.

پس افزودنی‌ معدنی هم یک ژلی تولید می‌کند که به آن ژل ثانویه گویند و به ژل تولید شده توسط سیمان ژل اولیه گویند.

معدنی – میکروسیلیس بسیار ریز است یعنی صد برابر ریزتر از دانه‌های سیمان هستند.

پس میکروسیلیس‌ها می‌توانند فضای خالی بین دو سیمان هم پر کنند.

(جزء خواص فیزیکی میکروسیلیس می‌باشد (جزء خواص فیزیکی میکروسیلیس می‌باشد) سیلیکایوم میکروسیلیس می‌تواند محل تماس دو سنگ دانه را قویی کند یعنی باند ما را قویی کند.

مخصوصاً اگر نوع سنگ دانه‌ی ما از کواتز باشد یعنی جنس آن از سیلیس باشد.

میکروسیلیس تولید ژل ثانویه نیز می‌کند.

(جزء خواص شیمیایی میکروسیلیو می‌باشد) چون سیمان هیدراته می‌شود پس همواره وجود دارد گرما + ژل اولیه آب + سیمان پس به همین علت است که ژل ثانویه + میکرو سیلیس بتن در مقابل حمله سولفاتها ضعیف می‌شود.

پس میکمروسیلیس با ترکیب شدن با جلوگیری از سولفاته شدن می‌کند.

میکروسیلیس‌های خارج شده از دودکش های کارخانه‌جات باعث بسته شدن منفذهای روی برگهای درختان می شود و جلوگیری می کند از عمل فتوسنتز.

واتر استاپ: برای اتصال دو دیواره‌ی بتنی می توان از ولتر استاپ استفاده کرد و اتر استاپ در واقع طولانی تر کردن آب است.

استفاده از میکروسیلیس بدون استفاده از فوق روان کننده‌ها کارایی بتن را پائین می آورد در واقع میکروسیلیس‌ها آب بتن را جذب می کنند پس برای رفع آن باید آب اضافه کنیم که با اضافه کردن آب باعث بوجود آوردن لوله‌های مؤئینه می‌شویم.

پس برای اینکه ما نسبت آب به سیمان خود را بالا ببریم باید از فوق روان کننده در کنار میکروسلیس‌ها استفاده کنیم.

افزودنی‌های معدنی اگر به تنهایی استفاده شوند کارایی ندارند ولی افزودنی‌های شیمیایی اگر به تنهایی استفاده شود 1- باعث بالا رفتن کارایی بتن می شوند 2- باعث پائین آمدن نسبت آب به سیمان می‌شود.

انواع فوق روان‌‌کننده‌ها 1- نرمان 2- زودگیر 3- دیرگیر فوق روان‌کننده‌ زودگیر باعث می‌شود تا مقاومت فشار بتن %100 افزایش یابد.

فوق روان‌کننده دیرگیر برای کنترل کردن عمل هیدارتاسیون.

از این نوع می‌توان در زمانی که فاصله‌ی محل ما زیاد است استفاده کرد.

در دراز مدت مقاومت نهایی دیرگیرها خیلی بیشتر از زودگیر و نرمان است بتن‌های دیرگیر در مقابل محله سولفاتها نیز مقاوم تراند.

در واقع نفوذپذیری بتن‌های دیرگیر خیلی کم است که در مقابل سولفاتها مقاوم هستند.

بتن‌های با مقاومت بالا ترد هستند یعنی خطر ترد شدن در آنها زیاد است.

پس در بتن هایی که با مقاومت بالا هستند باید فاصله‌ی خاموتها را کم کرده و به نصف رسانده تا شکل‌پذیری و تردی بین کمتر شود.

بتن ترد شکن یک دفعه می‌شکند اصلاً نشان نمی‌دهند.

تراوایی: میزان نفوذ آب به داخل بتن است اگر آب نفوذ که تراواست اگر نکند تراوا نمی‌باشد.

میکروسیلیس %10 وزن سیمان SF میکروسیلیس‌ها در واقع جایگزین سیمان می‌شوند پس به جای سیمان با عیار 500 در مثال روبرو از سیمان با عیار 450 استفاده می‌کنیم.

مجموعه سیمان و میکروسیلیس را مصالح سیمانی یا Binder گویند.

C+SF=Binder بعد از میکرو سیلیس افزودنی ها هستند.

=%(1-1.2)C-Binder SP فوق روان کننده بعد از افزودنی‌های نوبت آب است نسبت آب به سیمان عبارتند از: 0.32 – 0.4 سپس نوبت دانه‌های سنگی است = 2450-(C+SF+SP+w) مصالح سنگی نسبت شن به ماسه باند کوتاهتر و قویی‌تر و مقاومت فشاری بالاتر.

پس با کوتاه‌ کردن باند مقاومت بتن را به مقاومت سنگ دانه نزدیک می‌کنیم پیس با داشتن مقاومت سنگ دانه می توان مقاومت بتن را حدس زد.

2450-(450+50+405+180)=* = مصالح سنگی جمع شدگی بتن که ناشی از خشک شدن آن است.

در واقع با از دست دادن آب بتن حالت جمع شوندگی به آن بدست می‌دهد.

در واقع با وجود آب داخل بتن مانع از نزدیک شدن ذرات بتن به هم می‌شود در نتیجه با خالی شدن این آب ذرات بتن به هم نزدیک می شود که به آن جمع شدگی بتن گویند.

خزش: بعد از جمع شدگی اولیه بتن که تحت فشار قرار می‌گیرد یک جمع شدگی دیگر دارد که به آن خزش گویند.

عیار سیمان استفاده شده حداقل باید 50 تا از مقاومت فشاری بتن بالا باشد یعنی وقتی مقاومت فشاری 350 باشد عیار سیمان 400 باید باشد.

مصالح 1.2 = شن / ماسه ـــــ = شن + ماسه …..= SP مد نظر قرار دادن SE یک ماسه خیلی مهمتر از محلول نرمی آن است برای شناخت ماسه‌ی شسته شده یک مشت ماسه را در دست خود فشرده کرده اگر بعد از باز کردن دست اجزاء آن از هم جدا شود ماسه ما شسته شده و عاری از گل و لای است.

بتنی که دارای افزودنی باشد را می‌ توان در دو سه روز اول مقاومت آن را سنجید.

بتن مگ بتن با عیار پائینی است که برای ایجاد یک سطح صاف و یک بستر مناسب برای قرارگیری بتن اصلی .

نمونه ای استاندارد آزمایشگاهی نمونه‌ی استوانه‌ای است.

ولی نمونه ی مکعبی بهتر است چون سطح صاف بیشتری ما داریم.

دو روش برای صاف کردن نمونه‌ی استوانه‌ای 1- 2 تا 3 ساعت قبل با یک خمیر سیمان روی سطح آن را بکشیم تا سطح صافی به ما بدهد.

2- گوگرد مذاب را روی سطح استوانه می‌ریزیم.

چرای نمونه های استوانه‌ایی را استاندارد می‌دانند.

در نمونه‌ای استوانه‌ای جهت بتن‌ریزی بر جهت بارگذاری مماس است ولی در نمونه‌ی مکعبی جهت بتن‌ریزی عمود به جهت بارگذاری است.

مشکل کپنیگ: مشکل بوجود آمده توسط کپینگ باعث بوجود آمدن تمرکز تنش می‌شود که باعث کمتر شدن مقاومت بتن می‌شود.

برای رفع مشکل کپینگ ما از نمونه‌ی مکعبی استفاده می کنیم و بعد از قالب گیری مکعبی باید نمونه را به استوانه‌ایی تبدیل کرد و بعد مقاومت را بدست آورد.

تبدیل نمونه‌ی مکتبی و استوانه‌ایی.

کوچکتر مساوی پس اول باید را بدست آوریم مقاومت فشاری نمونه‌‌های مکعبی بیشتر از نمونه‌های استوانه ایست.

هر چه مقاومت ما بالاتر می‌رود ضریب کمتر می‌شود.

کوچکتر پس کابا بتن‌های مقاومت بالا بهتر است.

ظرفیت یک mixer 350 Lit آب آب وجود دارد kg بتن بتن همیشه باید از همه‌ی حجم mixer استفاده نشود چون بتن به خوبی مخلوط نمی‌شود همواره باید 10 تا %20 کمتر از حجم کلی mixer بتن ریخت.

برای مقاومتهای 400 و یا 450 به بالا باید از میکروسیلیس استفاده شود.

برای این مقدار 40 kg شن احتیاج است.

250 2400 x=23 120 وزن شن موجود پیل شن باید همواره برای ریختن آب به داخل mixer باید آب را به صورت قسمت قسمت ریخته شود چون احتمال دارد رطوبت مصالح ما بالا باشد در این صورت مقدار آب مصرفی کمتر می‌شود.

یا زمانی که از روان کننده استفاده می‌شود از آب کمتری استفاده می‌شود.

2400 4.5 %10 وزن سیمان SP = 4.5 120 x=225 gr فوق روان کنده باید استفاده شود.

ساختمان‌های ساخته شده با بتن‌های با مقاومت 18 یا 20 به صورتی هستند که در مقابل نیروهای ایستایی مثل وزن خود ساختمان مقاومت می‌کند ولی در مقابل نیروهای جانبی مقاومتی ندارد.

اگر زلزله‌ایی هم رخ ندهد این ساختمان بعد از چند سال دوباره باید تخریب شود.

استفاده از mixer در ساخت بتن خیلی حائز اهمیت است.

ممکن است بتنی را که با دست می سازیم از 100 بار ساخت 98 بار آن بتن خوبی را به ما دهد ولی همان دوباره بتن نامرغوب باعث کاهش مقاومت سازه ما در مقابل نیروهای زلزله م ی شود.

میزان استفاده ماسه‌ی ما تقریباً 1.5 برابر میزان شن مصرفی ماست.

ممکن است این میران به 2 برابر هم نیز برسد که هر چه ماسه‌ی ما خشن تر باشد این میزان بیشتر است.

سولفاته شدن بتن به حمله کره و باعث افزایش حجم آن شده ولی اگر ما از میکروسیلیس استفاده کنیم باعث کاهش شده و از آن در جهت مثبت استفاده می شود.

وجود حباب هوای مفید باعث کنترل سیکل یخبندان می شود و جلوگیری از تنش داخل بتن می کند.

سیکل یخبندان باعث خستگی بتن می شود و خستگی بتن کم شدن مقاومت فشاری را در پی دارد.

که دارای حباب‌های هوا باشد باعث بالا رفتن مقاومت بتن در مقابل تر و خشک شدن می‌شود.

یکی از عیوب بتن‌های حباب‌دار پوکی یا تخلخل آن است که آن هم ناچیز است و قابل جبران.

ساختمان (سازه) با اسکلت بتنی ساختمان (سازه) فلزی ساختمان (سازه) مصالح بنایی در سازه‌ها با مصالح بنایی دیواره‌ها نیروهای وزن ساختمان را تحمل می‌کنند و به عبارتی دیوار بام براست نیروی زلزله با وزن ساختمان رابطه‌ی مستقیم دارد.

در ستون هوایی وسط ساختمان چون باره گسترده بیشتری به آنها وارد می شود پس ابعاد آنها بیشتر است.

مسئله‌ی دیگر در ساختمان پیچش آن است که در بعضی از مواقع به پلان ساختمان بستگی دارد و در این نوع پلانها ستون های خارجی بزرگتر از داخلی هستند.

مقاومت فشاری بتن = بار سطح مقاومت کشش بتن تقریباً %10 مقاومت فشاری آن آنست وقتی که تیز در مقابل نیروی‌های گسترده قرار می‌گیرد یک خیز پیدا می‌کند که باعث می‌شود ستون در نواحی کشیده و در نواحی فشرده شود.

پس قرار دادن میلگرد در تیرها در وسط ستون لزومی ندارد تار خنثی = نیروی کششی و فشاری در این نقطه صفر است.

ستون‌ها در مواقع زلزله به نوعی تیز هستند پس میلگردها در ستون‌ها نقش کشش را بازی می کنند.

در ستونها با مقطع گرد و عملاً چند تا از میلگردها که به تارخنثی نزدیکترند در نیروی کشش خنثی می شود پس با تعداد میلگرد برابر ستونها با مقطع مستطیل مقاومت بیشتری دارند.

نمونه‌‌ی مکعبی به ابعاد (b) (mm)100150200250300101110.950.9 مقاومت فشاری نمونه مکعبی 202030035040045050055010251021.171.141.131.111.1