1-7-ارزیابی نرخ خرابیها………………………………………………………………….14
1-8-پیشگیری از واکنش قلیایی………………………………………………………..16
1-9- مدیریت سازه های تحت تاثیر واکنش قلیایی سنگدانه ها……………………19
1-10-روشهای بهبود وضعیت سازه متاثر از واکنش قلیایی سنگدانه ها ……………20
1-11-نتیجه گیری………………………………………………………………………..21
فصل دوم : مطالعات علمی و تجربی گذشته…………………………………………..22
2-1-مقدمه…………………………………………………………………………………….23
2-2- تحقیقات در مورد مدلهای ارائه شده……………………………………………..23
2-2-1- مدل دو فازی……………………………………………………………………….24
2-2-2- تحقیقات Wen ………………………………………………………………..
2-2-3–مدل ترمودینامیکی……………………………………………………………..26
2-2-4- مدل ترمومکانیک واکنش قلیایی………………………………………………27
2-2-5- مدل پارامتریک واکنش قلیایی…………………………………………………..28
2-2-6- تحقیقات Romera………………………………………………………………
2-2-7-تحقیقات seignol………………………………………………………………..
2-2-8-مدل Larive………………………………………………………………………..
2-2-9- تحقیقات Turanli……………………………………………………………….
2-2-10- تحقیقات Swamy…………………………………………………………….
2-2-11 -تحقیقات Hamada…………………………………………………………..
2-3-نتیجه گیری………………………………………………………………………….43
فصل سوم : مروری بر نتایج آزمایش مبناء…………………………………………..44
3-1-مقدمه…………………………………………………………………………………45
3-2-مقاومت فشاری متوسط نمونه ها……………………………………………….45
3-3– نحوه ساخت تیره ها و درصد آرماتور آن ها ……………………………………45
3-3-1-نحوه آماده کردن تیرهای بتنی جهت بارگذاری ……………………………….46
3-4-بررسی نتایج آزمایش ها و تجزیه و تحلیل آنها…………………………………..47
3-4-1-مقدمه…………………………………………………………………………….47
3-4-2 مقایسه کرنش در بتن تیرهای با سنگدانه های فعال و غیر فعال……………48
3-4-3- مقایسه کرنش های ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها در تیرهای بتنی… 52
3-8-بررسی تعیین ظرفیت خمشی تیرهای بتنی مسلح …………………………..55
3-9-بررسی نتایج آزمایش مبناء با تحقیقات گذشته………………………………….57
فصل چهارم : مدل کردن تیرها با روش عناصر محدود……………………………………58
4-1-مقدمه ………………………………………………………………………………..59
4-2-مدل سازی……………………………………………………………………………59
4-2-1-مدل کردن فشار داخلی……………………………………………………………..61
4-2-2-مدل کردن آرماتورها (فولاد) ………………………………………………………….66
4-3-مقایسه نتایج مدل و آزمایش………………………………………………………..66
4-4- محدودیتهای مدل عددی …………………………………………………………….81
4-5- روش گام به گام مدل کردن…………………………………………………………….81
4-6-نتیجه گیری……………………………………………………………………………….82
فصل پنجم : نتیجه گیری…………………………………………………………………….83
نتیجه گیری……………………………………………………………………………………..84
فصل ششم : پیشنهادات………………………………………………………………….85
پیشنهادات…………………………………………………………………………………..86
پیوست الف……………………………………………………………………………….87
پیوست ب………………………………………………………………………………….. 92
فهرست مراجع……………………………………………………………………………… 97
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………104
چکیده:
بتن را می توان به عنوان یکی از محورهای شاخص سازه و ابنیه معرفی کرد . در کنار تمامی ویژگیهای مثبت و منحصر به فرد ، بتن همانند هر ماده دیگری در جهان هستی دارای پاره ای خواص منفی نیز می باشد که منجر به بروز چالشها در استفاده از آن میگردد . از جمله می توان به مواردی چون خزش ، فرسایش   ،… اشاره کرد . یکی دیگر از عواملی که در کنار عوامل فوق می تواند روی بهره برداری بهینه از بتن موثر باشد تورم سنگدانه های موجود در بتن تحت تاثیر پدیده ای به نام واکنش قلیایی سنگدانه است .
واکنش قلیایی سنگدانه ها ، یک واکنش شیمیایی در سنگدانه های خاص و قلیایی موجود در بتن است که منجر به تشکیل یک ژل سیلیسی- قلیایی که تولید فشار کرده و در نهایت سبب انبساط و ایجاد ترک و کاهش مقاومت بتن می شود .
در این پژوهش اثر این پدیده در دراز مدت روی تیر بتنی مسلح و وضعیت تیر از لحاظ رفتار خمشی ، همچنین تاثیر درصد آرماتورهای کششی و فشاری و ظرفیت باربری بررسی خواهد شد . تیرهای بتن آرمه بر اساس خواص مکانیکی بتن در نظر گرفته شده است . تیرها mm1100 درازا داشت ̨ سپس مدلی به روش اجزاء محدود توسط برنامه ABAQUS برای واکنش قلیایی – سنگدانه ها طراحی شده است . در مدل ارائه شده واکنش قلیایی بصورت فشار داخلی یکنواخت و با معادلات حاکم بر این پدیده منظور گردیدند و نتیجه کلی واکنش قلیایی باعث افزایش تنش آرماتور کششی می گردد که در هنگام طرح تیر بایستی در نظر گرفته شود . همچنین برای بررسی صحت نتایج بدست آمده از مدل با نتایج واقعی با مطالعاتی که در گذشته در این زمینه صورت گرفته است به قیاس گذاشته شده است .
مقدمه:
بدون شک دستیابی بشر به تکنولوژی بتن یکی از مهمترین جهش ها در فعالیتهای عمرانی محسوب می شود . مقاومت بالا و سهل الحصول بودن اجزاء تشکیل دهنده ، بتن را به عنوان یکی از اجزاء شاخص و کلیدی سازه و ابنیه معرفی می کند .
یکی از دغدغه های مهندسین سازه ، استفاده بهینه و ایمن از بتن است . در کنارتمامی ویژگیهای مثبت و منحصر به فرد بتن نیز مانند هرماده دیگری در جهان طبیعت دارای خواص و رفتاری است که منجر به بروز پاره ای چالشها در استفاده از آن میگردد . از جمله می توان به مواردی چون یخ زدگی ، سولفاته شدن ، انقباض ، خزش و فرسایش اشاره کرد . این عوامل می توانند باعث تغییر در خواص بتن شده و سبب پیدایش ترک و یا خرابی در سازه گردند . یکی دیگر از عواملی که در کنار عوامل فوق می تواند روی بهر برداری بهینه از بتن موثر باشد تورم سنگدانه های موجود در بتن تحت تاثیر پدیده ای به نام واکنش قلیایی سنگدانه است .
واکنش قلیایی سنگدانه ها پس ار آنکه دراوایل سال 1940 توسط (stanton) شناسایی شد ̨ تا کنون موضوع تحقیق دانشمندان بیشماری در سراسر دنیا بوده و هست . علت تحقیقات گسترده در این زمینه آن است که تاثیرات منفی این واکنش در برخی موارد بسیار جدی و خطرناک بوده و هزینه های زیادی ایجاد کرده است و عملکرد سازه ای متاثر را مختل نموده است . پاره ای از محققین در زمینه های آزمایشگاهی و رفتار سنجی بتن تحت تاثیر واکنش ̨ فعالیت داشته و بخش دیگری به یافتن مدلهای عددی جهت پیش بینی رفتار بتن تحت تاثیر واکنش قلیایی پرداخته اند . بعضی دیگر از محققین به یافتن استانداردهای مناسب ، برای آزمایشهای لازم در تعیین میزان قلیایت سیمان و واکنش پذیری سنگدانه ها و مواردی از این قبیل پرداخته اند و همین امر گستردگی زمینه فعالیت در خصوص این پدیده را نشان می دهد .
روش مستقیم جهت کاهش خرابی بتن توسط این پدیده شناسایی پتانسیل فعالیت سنگدانه ها و خودداری از استفاده از آنها می باشد . اما در بعضی اوقات به علت فقدان وجود منابع سنگدانه های غیر فعال و هزینه حمل و نقل سنگدانه های مناسب ، استفاده از سنگدانه های فعال اجتناب ناپذیر است . در یک چنین شرایطی استفاده از سیمان با قلیایی کم توصیه می شود که آن هم به علت در دسترس نبودن غیر ممکن است . بنا به دلایل ذکر شده وقوع این واکنش در داخل بتن در محیط های مستعد اجتناب ناپذیر است .
تیرهای بتنی در پل ها و قطعات خمشی تحت اثر واکنش قلیایی سنگدانه ها ، یکی از عناصر سازه ایست که می تواند مورد پژوهش باشد . دراین زمینه نیز تحقیقاتی انجام گرفته ولی اثر توام این پدیده با بارگذاری در نظر گرفته نشده است . هدف از این پژوهش ، بررسی اثر این پدیده همراه با بارگذاری با درصدهای مختلف آرماتور می باشد .
در فصل اول نگاهی گذرا به ماهیت پدیده واکنش قلیایی سنگدانه ها و نکات لازم در جهت مدیریت و علاج بخشی سازه های مبتلا به آن خواهیم داشت .
فصل دوم به مطالعات علمی وتجربی که در گذشته صورت گرفته می پردازیم . این مطالعات به دو صورت آزمایشگاهی و مدلسازی ارائه شده است.
در فصل سوم آزمایش مبناء و نتایج و ارزیابی آنها ارائه گردیده است .
در فصل چهارم مدل های عددی ارائه شده مورد بررسی قرار خواهد گرفت و نتایج حاصله از مدل با نتایج آزمایشگاه مقایسه می شود .