بررسی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی بتن‌ حاوی خرده لاستیک

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران

عنوان:

بررسی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی بتن‌ حاوی خرده لاستیک

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 95  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنوان                                                                                               صفحه

چکیده 2

فصل اول: مقدمه. 2

1-1- مقدمه. 2

1-2- اهداف تحقیق.. 2

1-3- خواص بتن.. 2

1-3-1- مقاومت فشاری، کششی و خمشی.. 2

1-4- عوامل موثر در مقاومت بتن.. 2

1-4-1- نسبت آب به سیمان. 2

1-4-2- سن.. 2

1-4-3- نسبت سنگدانه به سیمان. 2

1-4-4- خواص سنگدانه. 2

1-4-5- نسبت ........... 2

1-5- ویژگی رسیدگی بتن.. 2

1-6- اثر اندازه سنگدانه. 2

1-7- روابط بین انواع مقاومت‌ها 2

1-8- مدول الاستیسیته. 2

1-8-1- رابطه بین مدول الاستیسیته و مقاومت... 2

1-8-2- عوامل موثر در مدول الاستیسیته(E) 2

1-7-3- مدول الاستیسیته دینامیک... 2

1-9- دوام بتن.. 2

1-9-1- نفوذ پذیری.. 2

1-9-2- مقاومت در دوره‌های یخ زدن و آب شدن. 2

1-9-3- مقاومت در برابر سایش... 2

1-10- نقش مواد افزودنی.. 2

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده 2

2-1- مقدمه. 2

2-2- دسته بندی لاستیک مستهلک... 2

2-3- خواص بتن حاوی لاستیک... 2

2-3-1- مقاومت فشاری وکششی.. 2

2-3-2- مقایسه بتن کنترل با بتن حاوی لاستیک... 2

2-3-3- انقباض.... 2

2-3-4- طاقت و آزمایش ضربه. 2

2-4- خاکستر لاستیک مستهلک در ملات... 2

2-5- کاربرد لاستیک در پرکننده‌های روان. 2

2-6- موارد کاربرد بتن حاوی لاستیک... 2

فصل سوم: مصالح مورد استفاده، طرح اختلاط‌ها و آزمایش‌ها 2

مقدمه. 2

3-1- مصالح مورد استفاده و طرح اختلاط.. 2

3-1-1- سنگدانه. 2

3-1-1-1- دانه بندی.. 2

3-1-1-2- نسبت ماسه به سنگدانه. 2

3-1-1-3- تعیین وزن مخصوص، جذب آب و میزان رطوبت سنگدانه‌ها 2

3-1-2- لاستیک... 2

3-1-3- آب و سیمان. 2

3-2- مشخصات نمونه‌های ساخته شده و طرح اختلاط.. 2

3-2-1- طرح اختلاط نهایی.. 2

3-2-2- روش ساخت مخلوط‌ها 2

3-3- آزمایش اسلامپ... 2

3-4- عمل آوری و شرایط نگهداری.. 2

3-5- آزمایش‌ها 2

3-5-1- مقاومت فشاری.. 2

3-5-2- مقاومت کششی.. 2

3-5-3- مقاومت خمشی.. 2

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش‌ها 2

4-1- مقاومت فشاری.. 2

4-2- مقاومت کششی.. 2

4-3- مقاومت خمشی (کشش ناشی از خمش) 2

فصل پنجم: نتیجه گیری.. 2

مراجع. 2

Abstract 2

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                               صفحه

شکل 3-1- دستگاه دانه‌بندی.. 2

شکل 3-2- لاستیک خرد شده 2

شکل 3-3- اختلاط مصالح.. 2

شکل 3-4- وزن کردن مصالح طبق طرح اختلاط.. 2

شکل 3-5- خارج کردن نمونه‌های بتنی پس از 24 ساعت... 2

شکل 3-6- آزمایش اسلامپ... 2

شکل 3-7- عمل آوری نمونه‌های بتنی در حوضچه آب... 2

شکل 3-8- نمونه‌های مکعبی 10×10 جهت تست مقاومت فشاری.. 2

شکل 3-9- تست مقاومت فشاری.. 2

شکل 3-10- نمونه‌های استوانه‌ای 30×15 جهت تست مقاومت کششی.. 2

شکل 3-11- تست کششی.. 2

شکل 3-12- بتن ریزی نمونه‌های 50×10×10 جهت تست مقاومت خمشی.. 2

شکل 3-13- نمونه‌های بتنی50×10×10 جهت تست مقاومت خمشی.. 2

شکل 3-14- تست خمشی.. 2

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                               صفحه

جدول 1-1- ضرایب برای معادله plowman [2] 2

جدول 2-1- حقایق استفاده از لاستیک در آمریکا[3] 2

جدول 2-2- مواد معمولی استفاده شده در ساخت لاستیک [3] 2

جدول 2-3- ترکیب معمول لاستیک اتومبیل و کامیون[3] 2

نمودار 2-1- ترکیب معمول لاستیک اتومبیل و کامیون[3] 2

جدول 2-4- مقدار لاستیک استفاده شده در بتن [5] 2

جدول 2-5- لاستیک استفاده شده در 10 آزمایش [26] 2

جدول 2-6- نتایج آزمایش‌های مختلف روی نمونه‌های مختلف [26] 2

جدول 2-7- اثر محل قرار گرفتن لاستیک درتوزیع تنش – کرنش[27] 2

جدول 2-8- مقایسه بتن کنترل با بتن حاوی لاستیک [27] 2

جدول 3-1- دانه بندی مصالح سنگی برای شن.. 2

جدول 3-2- دانه بندی مصالح سنگی برای ماسه. 2

جدول 3-3- جذب آب و وزن مخصوص مصالح درشت دانه (ASTM C128-88) 2

جدول 3-4- جذب آب و وزن مخصوص مصالح ریز دانه (ASTM C127-88) 2

جدول 3-5- مشخصات نمونه‌های ساخته شده 2

جدول 4-1- نتایج مقاومت فشاری 7 روزه 2

جدول 4-2- نتایج مقاومت فشاری 28 روزه 2

جدول 4-3- نتایج مقاومت کششی 28 روزه 2

جدول 4-4- نتایج مقاومت خمشی (کشش ناشی از خمش) 2

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                               صفحه

نمودار 2-1-ترکیب معمول لاستیک اتومبیل و کامیون. 19

نمودار 4-1- نتایج مقاومت فشاری 7 روزه 2

نمودار 4-2- نتایج مقاومت فشاری 28 روزه 2

نمودار 4-3- نتایج مقاومت کششی.. 2

نمودار 4-4- نتایج مقاومت خمشی (کشش ناشی از خمش) 2

چکیده

گسترش صنعت خودروسازی سبب شده است تا وجود لاستیک‌های مستعمل به عنوان یکی از آلوده‌کننده‌های زیست محیطی در دهه‌های اخیر مورد توجه محققین قرار گیرد. از جمله شیوه‌های پیشنهاد شده برای کاربرد این مواد زاید، استفاده از آن‌ها در بتن است. در تحقیق حاضر تأثیر جایگزینی لاستیک با مصالح سنگی و سیمان بررسی شده است. در این راستا، تحقیق حاضر با هدف امکان‌سنجی کاربرد لاستیک مستهلک شده در ساخت بتن انجام شده است. برای دستیابی به این هدف با توجه به امکانات آزمایشگاهی، بیش از 50 نمونه آزمایشگاهی ساخته و مورد آزمایش قرار گرفته است. مطالعات آزمایشگاهی شامل مقاومت فشاری، کششی و خمشی جهت بررسی تأثیر درصدهای وزنی مختلف (5، 5/7 و 10 درصد) جایگزینی شن با لاستیک قرار گرفت.

نتایج نشان می‌دهد تا حدود 5 درصد جایگزینی لاستیک، تغییر بسیار کمی در نتایج آزمایش‌ها مشاهده شد اما با افزایش درصد لاستیک اغلب ویژگی‌های مورد آزمایش با نرخ‌های مختلفی تغییر نمودند.

و......

پایان نامه پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در خاک های روانگرا

پایان نامه کارشناسی ارشد

 پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در   خاک های روانگرا

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 145  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

عنوان                                                                                              صفحه

 فصل اول: مقدمه

1-1-کلیات…………………………………………………………………………… 2

1-2- روانگرایی   ……………………………………………………………………… 3

1-3- روانگرایی جریانی………………………………………………………………………….. 3

1-4- تحرک سیکلی………………………………………………………………….. 4

1-4-1- انتشار جانبی…………………………………………………………………….. 5

1-4-2- روانگرایی سطحی……………………………………………………………. 6

1-5- روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی……………………………………. 7

1-5-1- شرح عمومی روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی………………………………. 8

1-5-1-1- روشهای تراکمی…………………………………………………………………………….. 11

1-5-1-1-1- شمع های ماسه ای متراکم…………………………………….. 11

1-5-1-1-2- روش ویبراسیون میله………………………………………………. 18

1-5-1-1-3- روش ویبراسیون شناور…………………………………………….. 20

1-5-1-1-4- روش تراکم دینامیکی………………………………………………. 21

1-5-1-1-5- روش کوبیدن لرزشی……………………………………………….. 23

1-5-1-2- روش صلب سازی و تثبیت خاک…………………………………………………. 24

1-5-1-3- روش تعویض و جای گذاری…………………………………………………………. 28

1-5-1-4- پایین انداختن تراز آب زیرزمینی…………………………………………………. 29

1-5-1-5- روش استهلاک فشار آب منفذی………………………………………………….. 30

1-5-1-6- روش محدود سازی کرنش برشی…………………………………………………. 31

1-6- مقایسه روشهای جلوگیری از رخداد روانگرایی………………………………………………………. 32

1-6-1- مقایسه از حیث دامنه کاربرد……………………………………………………………………….. 33

1-6-1-1- نوع خاک…………………………………………………………………………………………. 34

1-6-1-2- بررسی آمارهای رسمی موجود……………………………………………………… 37

عنوان                                                                                              صفحه

1-6-2-  مقایسه مکانیسم عملکرد روش های مقاوم سازی در برابر رخداد روانگرایی        40

1-6-3- مقایسه روش های مقاوم سازی از لحاظ آلودگی های زیست محیطی……… 43

 فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- شمع های ماسه ای متراکم ……………………………………………………………………… 46

2-2- تاریخچه، روند طراحی و روشهای اجرا………………………………………………….. 46

2-3- روند طراحی شمع های ماسه ای متراکم………………………………………… 47

فصل سوم: روش انجام کار

3-1- آشنایی با نرم افزار PLAXIS  ………………………………………………………. 52

 3-1-1- زیر برنامه ورودی    ………………………………………………………………… 53

3-1-1-1- الگو های تحلیلی……………………………………………………………………………. 53

3-1-1-2- اجزاء……………………………………………………………………………………………….. 54

3-1-1-3- ویژگی های مصالح…………………………………………………………………………. 55

3-1-1-4- الگو های رفتاری خاک………………………………………………………………….. 56

3-1-1-5- شرایط مرزی…………………………………………………………………………………… 58

3-1-1-6- تولید شبکه اجزاء محدود………………………………………………………………. 59

3-1-1-7- شرایط اولیه……………………………………………………………………………………. 59

3-1-2- زیر برنامه محاسبات……………………………………………………………………. 59

3-1-2-1- تحلیل پلاستیک…………………………………………………………………………….. 60

3-1-2-2- تحلیل تحکیم…………………………………………………………………………………. 61

3–1-2-3- تحلیل پایداری……………………………………………………………………………… 61

3-1-2-4- تحلیل دینامیکی…………………………………………………………………………….. 62

3-1-3- زیر برنامه خروجی…………………………………………………………………………. 62

3-1-4- زیر برنامه منحنی ها……………………………………………………………………………………… 63

3-2- نحوه مدل سازی…………………………………………………………………………….. 63

3-2-1- هندسه مدل………………………………………………………………………………………………….. 65

3-2-2- مشخصات فنی خاک…………………………………………………………………………………….. 67

3-2-3- تحلیل مدل………………………………………………………………………………………… 67

عنوان                                                                                              صفحه

3-3 تئوری بسط حفره در توده خاک نامحدود……………………………………………………………… 69

3-3-1- Vesic (1972)……………………………………………………………………………………………. 70

3-3-2- Ramesh , Gupta (2002)………………………………………………………………….. 73

3-3-2-1- کرنش های پلاستیک در ناحیه پلاستیک اطراف یک حفره

استوانه ای…………………………………………………………………………………………….. 74

3-3-3- H. Vaziri and X. Wang(1992)…………………………………………………….. 76

3-3-4- R. Salgado, J. K. Mitchell, M. Jamilkowski(1997)……… 78

فصل چهارم: نتایج، بحث و پیشنهادات 

4-1- نتایج بدست آمده و بحث …………………………………………………………….. 81

4-1-1- نتایج در دانسیته نسبی 40%…………………………………………………………. 81

4-1-1-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0_as=)………………………………………………….. 82

4-1-1-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0a_s=)………………………………………………………. 85

4-1-1-3- نرخ جایگذاری 15/0 و 02/0( 2/0 و 15/0a_s=)……………………….. 88

4-1-2- نتایج در دانسیته نسبی 50%………………………………………………….. 91

4-1-2-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0a_s=)…………………………………………………. 92

4-1-2-3- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0a_s=)………………………………………………………. 94

4-1-2-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0a_s=)…………………………………………………. 95

4-1-2-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0a_s=)………………………………………………………. 97

4-1-3- نتایج در دانسیته نسبی 60%…………………………………………………… 98

4-1-3-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0=as)…………………………………………………. 100

4-1-3-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0a_s=)………………………………………………………. 101

4-1-3-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0a_s=)…………………………………………………. 103

4-1-3-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0a_s=)………………………………………………………. 104

4-2- نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………….. 107

منابع…………………………………………………………………………………………………………….. 109

کلیات

 با توجه به روند افزایش جمعیت و سیر صعودی ساخت سازه های مسکونی و اداری سنگین در مناطق مختلف، همچنین به دلیل بروز خسارات جانی و مالی زیاد ناشی از رخداد زلزله در مناطق با خاک های روانگرا،  مقاوم سازی خاک های روانگرا در برابر این پدیده  از اهمیت خاصی برخوردار است.

از روش های مقاوم سازی خاک در مقایل رخداد روانگرایی، استفاده از شمع‌های ماسه‌ای متراکم می باشد. این روش علاوه بر افزایش مقاومت خاک های ماسه ای سست در برابر پدیده روانگرایی، در بهبود خواص مقاومتی و نیز پایدار سازی و افزایش ظرفیت باربری دیگر انواع خاک های رسی، شنی و سیلتی کاربرد وسیعی خواهد داشت.

هدف از پژوهش فوق، با استفاده از تئوری بسط حفره و مد نظر قرار دادن اثر نرم شدگی خاک به جهت  مدل سازی رفتار دقیق خاک حین تغییر شکل های زیاد، همچنین ساده سازی روابط موجود به مقاصد طراحی، تعیین شعاع تاثیر شمع‌های ماسه‌ای متراکم و در نهایت ارائه مقایسه ای با روش طراحی تجربی معمول می‌باشد. همان‌گونه که در بخش‌های آتی به استحضار خواهد رسید، در واقع در پژوهش فوق، با در نظر گرفتن مشخصه‌های رفتاری خاک های ماسه‌ای روانگرا و شمع‌های ماسه‌ای متراکم، بطور دقیق‌تر، اهدافی همچون اقتصادی‌تر شدن و افزایش بازدهی سیستم فوق نسبت به حالت کنونی مدنظر قرار می گیرد.

 در این فصل ابتدا بطور مختصر به تعریف مفاهیم مربوط به رخداد روانگرایی می­پردازیم، سپس به شرح روشهای مقاوم سازی خاک در مقابل رخداد روانگرایی و بررسی تفضیلی نقاط ضعف و قوت آنها پرداخته و با یکدیگر مقایسه می نماییم.

 1-2)روانگرایی[1]

 در فرهنگ لغت مهندسی خاک و پی به معنای حالتی است که در آن، خاکهای ماسه­ای، بر اثر افزایش فشار آب حفره­ای، تنشهای موثر و متعاقباً مقاومت برشی خود را از دست می­دهند‍‍‍[1]. این کلمه اولین بار توسط آقایان Kubo، Mogami (1953) ابداع گردید[2].

پدیده روانگرایی ناشی از روند کاهش تنشهای موثر بر اثر تمایل به تراکم در خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده را می­توان به دو گروه اصلی روانگرایی جریانی[2] و تحرک سیکلی[3] طبقه­بندی نمود.

پدیده روانگرایی جریانی بندرت رخ می_­­دهد، اما زمانی که رخ می­دهد، خسارات بسیار زیادی را بهمراه خواهد داشت و آثار مخربتری دارد. در عوض، پدیده روانگرایی بصورت تحرک سیکلی در دامنه گسترده­تری از شرایط نوع ساختگاه و خاک رخ می­دهد و اثرات آن نیز از کم اهمیت تا خسارات زیاد طبقه­بندی می­شود.

1-3)روانگرایی جریانی

این حالت روانگرایی که مهمترین اثرات را میان کلیه پدیده­های مربوط به روانگرایی بهمراه دارد، در اثر افزایش تنش برشی استاتیکی در برابر مقاومت برشی خاک و تنها در خاکهای سست، با مقاومت پسماند پایین  رخ می­دهد[3]. گسیختگی ناشی از روانگرایی جریانی، معمولاً با سرعت گسترش بالا و فواصل طولانی که مصالح روان شده اغلب حرکت می­نمایند مشخص می­گردد. بعنوان مثال در شکل(1-1)، مدفون شدن یک روستا پس از رخداد این نوع روانگرایی را مشاهده می نمایید.

شکل (1-1): روستای Yungay (الف)، قبل و (ب)، بعد ازمدفون شدن زیر زمین لغزه ناشی از زلزله عظیم Peruvian (1970)[2].

1-4)تحرک سیکلی

تحرک سیکلی بر عکس روانگرایی جریانی، زمانی رخ می­دهد که تنش برشی استاتیکی، کمتر از مقاومت خاک روان شده باشد و تحت اثر یک تحریک زلزله، در یک لحظه بر اثر افزایش فشار آب حفره­ای از مقاومت خاک تجاوز ­نماید. این تغییر شکلها در حین رخداد زلزله هم در اثر تنشهای سیکلی و هم در اثر تنشهای استاتیکی ایجاد شده و شامل دو حالت مجزای، انتشار جانبی[4] و روانگرایی سطحی[5] می­باشد.

1-4-1) انتشار جانبی

این تغییر شکلها در زمینهای با شیب ملایم و یا در سطوح بدون اتکای جانبی، مثل دیواره­های ساحلی رودخانه­ها و یا در نواحی ساحلی دریاها رخ می­دهد. حالت فوق علاوه بر خاکهای ماسه­ای سست می­تواند در خاکهای ماسه­ای متراکم نیز رخ دهد[3]. تغییر شکلهای رخداده می- توانند باعث آسیب­رسانی به سازه­های حیاتی و بخشهای مهم گردند. در اشکال( 1-2 و 1-3) آسیبهای وارده بر یک پل و خط لوله­ی مدفون را مشاهده می­نمایید.

شکل (1-2): پل Million Dollar بعد از زلزله آلاسکا (1964)]4[.

شکل (1-3): آسیب های وارد بر خط لوله ناشی از انتشار جانبی خاک]5[.

1-4-2) روانگرایی سطحی

گسیختگی های مربوط به این روانگرایی در اثر جریان رو به بالای آب که به هنگام استهلاک اضافه فشار منفذی در حین زلزله بوجود می­آید رخ می­دهند و برای رسیدن به تعادل هیدرولیکی، این گسیختگی ممکن است پس از اتمام لرزشهای زمین رخ دهد. از نشانه­های این نوع روانگرایی می­توان انحراف مفرط از حالت قائم را نام برد (شکل1- 4 ).

شکل (1-4): انحراف مفرط از حالت قائم پل ریلی Rio Bananito در زلزله کاستاریکا (1991)]4[.

1-5)روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی

   روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی، با توجه به نحوه عملکرد به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

1.روش های جلوگیری از رخداد روانگرایی (روش های جلوگیری از افزایش فشار آب حفره ای).

2. روش های کاهش خسارت وارده در رخداد روانگرایی ناشی از زلزله(روش های استهلاک اضافه فشار آب حفره ای).

 با توجه به اینکه برخی از روش های اصلاح خاک تا حدودی هر دو هدف فوق را بر آورده می سازند، لذا طبقه بندی مذکور در تمامی موارد صحیح نبوده و تا حدود زیادی ساده سازی شده است.

 1-5-1) شرح عمومی روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی

      جلوگیری از رخداد روانگرایی با افزایش مقاومت سیکلی زهکشی شده، همچنین با افزایش مقاومت در برابر تغییر فرم یا با استهلاک اضافه فشار آب منفذی قابل دستیابی می باشد. مقاومت در برابر روانگرایی را می توان  با فاکتور های ذیل افزایش داد که در ادامه به شرح آنها می پردازیم :

1. دانسیته بالا.
2. توزیع دانه بندی مناسب جهت عدم رخداد روانگرایی.
3. پایدار سازی اسکلت ذرات خاک.
4. پائین آوردن درصد اشباع خاک .

    همچنین امکان رخداد پدیده روانگرایی تحت شرایط تنش، تغییر فرم و فشار آب منفذی زائد ذیل تقریبا از  می رود:

5. استهلاک آنی اضافه فشار آب منفذی.
6. جلوگیری از انتشار اضافه فشار آب منفذی از لایه روانگرای احاطه کننده.
7. کاهش نرخ تنش برش بر فشار موثر سر بار با افزایش فشار موثر سر باره.
8. تغییر فرم برشی کمتر زمین در حین رخداد زلزله.

روش های مقاوم سازی خاک در برابر رخداد روانگرایی و اصول آنها را در جدول (1-1) مشاهد می نمائید.

و......