مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

Oil palm shellبرسی رفتارخمشی تیرهای بتنی مسلح سبک وزن ساخته شده از

Delsye C.L.Teo1,Md.Abdul Mannan2and john V.Kurian3

خلاصه:این متن یک تحقیق بر روی رفتار خمشی تیرهای بتنی مصلح تولید شده از سنگدانه های پوسته

آورده شده است. (oil palm shrllنخل روغنی(

(Ops)شکل (1)عکس از درخت

استفاده از پوسته نخل روغنی( )در تولید بتن نه تنها مشکل بی مصرفی این زایدات جامد را حل میکند بلکه به حفظ منابع طبیعی نیز کمک میکند.

شکل(2)عکس از میوه نخل روغنی

در این تحقیق تیرهای مسلح با نسبتهای مختلف تقویت شده (از0.52%تا3.90%)ساخته شده وآزمایش شد.

اطلاعات بدست آمده شامل مشخصات خیز( تغییر مکان)،شاخص های شکل پذیری وچرخش-حرکت وضعی است.

این تحقیق روشن میکند که تیرهای بتنی مسلح ساخته شده با پوسته نخل روغنی قابل مقایسه با انواع دیگر بتنهای سبک وزن است ومقایسه کردن نتایج آزمایش با آیین نامه های معمول بتن به خوبی این موضوع راقابل قبول میکندونشان میدهد که تیرهای با نسبتهای تقویتی کم همه نیازهای این آیین نامه ها مانند( )را مرتفع میکند.

1-مقدمه:

کشور مالزی معمولا بیشتر از نصف کل روغن نخل جهان را تولید میکند،درختان نخل سرتاسر4.05میلیون هکتار از سرزمینهای این کشور را پوشانده است ودرحدود18.88تن در هر هکتار خوشه میوه تازه محصول میدهد.( )1

در مکنهیی که فرایند استخراج روغن از خوشه میوه تازه انجام میشود،مواد زاید جامدومایع زیادیمعمولا وجود دارد.

این زایدات شامل خوشه های خالی میوه ها،فیبرها،میوه ها وفاضلاب حاصل از آنها است. در حقیقت خوشه های میوه تازه فقط شامل5.5%میوه می شود.( )وبیش از چهار میلیون تن از پوسته نخل روغنی( )در سال زباله جامد حاصل میشود این زباله ها معمولا بی مصرفندوهمواره در

پایان کار سوزانده میشوند.این پوسته در همه جا در دپوهایی مانند شکل (4)وجود دارد.

شکل(4)نمایی از دپوی پوسته نخل روغنی( )

این کاملا سبب آلودگی میشودو مضر برای محیط زیست است.

کنترل محیط زیست بسیار دارد سخت میشود واین زباله ها موجب پر هزینه بودن این موضوع می شوند.

شکل (5)جنگل انبوه درخت خرما

بنابراین بهره برداری ازاین مواد زباله به عنوان مصالح پر دوام ساختمان در صنعت ساختمان کمک می کند به حفظ منابع طبیعی و همچنین کمک میکند به ثابت نگه داشتن تعادل بومی.

در این تحقیق پوسته نخل روغنی( )در بتن به عنوان سنگدانه به کار رفته است.

شکل(6)پوسته نخل روغنی

ومیفهمیم که میتوان پوسته نخل روغنی( )بازیافت شده را به دعنوان سنگدانه در تولید بتن به کار برد. در عین حال تحقیقات بیشتری نیاز است که انجام شود تا بتن ساخته شده با پوسته نخل روغنی( )مورد تایید قرار بگیرد.

پوسته نخل روغنی در طبیعت سخت است وبه آسانی فاسد نمیشود ویک پیوستگی را در بتن ایجاد میکند وبنا براین خراب نمی شود یا ماده سمی تولیدی را عبور نمیدهد.( )

برخلاف سنگدانه های تولید شده مصنوعی یا تولیدات کارخانه ای،پوسته نخل روغنی( ) نیاز به اینکه عمل آورده شود یا نیاز به هیچ کار شیمیایی قبل از مصرف ندارد.

جرم واحد حجم پوسته نخل روغنی( )در حدود600تا500کیلوگرم بر متر مکعب است.جرم واحد حجم بتن تولید شده از پوسته نخل روغنی در حدود 1900کیلوگرم بر متر مکعب استکه موجب میشود این بتن در زمره بتنهای سبک وزن قرارگیرد.

بتن ساخته شده با پوسته میوه نخل روغنی( )به آسانی نیروهای بیشتر از (17 )17مگا پاسکال را تحمل میکند.( )که یکی از نیازهای لازم برای بتن سبک وزنساختمان براساس استاندارد( )است.وهمچنین میتواند نیروهای فشاری بالای 28مگا پاسگال را تحمل کند.( )

دوام واستحکام بتن ساخته شده با پوسته نخل روغنی( )نیز به دقت مورد مطالعه قرار گرفت،وقتی که با آب عمل آورده شد دیده شد که بتن ساخته شده با پوسته نخل روغنی( )جذب آب دارد ونفوذ پذیری آب در حدود 11%و پس از استراحت در یک دوره 28روزه ( )که قابل مقایسه با دیگر بتنهای سبک وزن مانند بتنهای ساخته شده از سنگدانه های پومیس است.( )

استفاده از بتنهای سبک وزن درصنعت ساختمان محبوبیت خوبی در مدت کمتر از 10سال پیدا کرده است. آگر چه هنوز کارهای زیادی وجود دارد که باید روی استفاده ساختمانی از بتن با سنگدانه های سبک وزن انجام شود.

شکل (7)تصویری از سنگدانه پوسته نخل روغنی

اگر بتوان بتن ساخته شده با پوسته میوه نخل روغنی( )را در صنعت ساختمان استفاده کرد آن نه تنها برای محیط زیست سودمند خواهد بود بلکه همچنین منافعی برای خانواده های کم درامد دارد از جمله اینکه این بتن میتواند مصرف شود برای ساختن خانه های ارزان قیمت به ویژه در مناطقی با پوشش درختی( )برای مصارف ساختمانی،رفتار خمشی تیرهای بتنی ساخته شده باپوسته میوه نخل روغنی( )از نزدیک به دقت مورد بررسی وبه طور واضح تحقیق گردید.

این متن ارایه میدهد نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی را روی رفتار خمشی تیرهای بتن مصلح ساخته شده با پوسته میوه نخل روغنی را( ).

تیرها بار گذاری شود و این بارها تدریجا زیاد شود تا آینکه رفتار شکست وقدرت تحمل آنها ،رفتار ترک خوردگی،رفتار تغییر شکل وشکل پذیری آنها امتحان شود.

در این تصاویر نمایی از گیاه نخل روغنی وگل آن وخوشه آنرا مشاهده میکنیم که خوشه آن دارای برامدگی های سوزنی است ودرآنها میوه نخل روغنی نمایان است.

shellدر شکل زیر میوه نخل روغنی را مشاهده میکنیم که از قسمت ساقه(که دارای روغن است)وپوسته(که درگونه پسیفرا وجود ندارد ودر گونه دورا این قسمت محکم است)و مغز میوه(که دارای روغن زیادی میباشد) تشکیل شده است.برای اینکه خوشه های نخل روغنی بیشتری داشته باشیم درخت نخل به مقدار زیادی پتاس نیاز دارد.

مصالح استفده شده ونسبتهای اختلاط:

جزء اصلی بتن پوسته نخل روغنی( )شامل سیمان پرتلند معمولی( ) ماسه رودخانه ای به عنوان ریزدانه وپوسته نخل روغنی( )وفوق روان کننده.

سنگدانه از آسیاب کردن خوشه نخل وپوسته میوه آن بدست می آید انواع درختهای نخل روغنی که بطور معمولی یافت میشود شامل الوفرا-دورا-پسیفراوتنرا میشود البته نوع پسیفرا پوسته برای محافظت مغز آن ندارد.(1)

معمولا این پوسته ها شامل تقریبا 10تا15%میوه نخل روغنی میباشد.این سنگدانه ها در شکلهای گوناگون گردگوشه-فلسی یا ورقه ای – کشیده باریک و دیگر شکلهای نامشخص وجود دارد که در شکل نشان داده شده است. معمولا بعضی پوششهای روغنی روسطح تازه وجود دارد.بنابراین تمیز کردن این پوشش روغنی لازم است که توسط طرق مختلف از قبیل هوادهی یا در معرض هوا قرار دادن وجوشاندن در آب وشستن با شوینده ها انجام شدنی است.در این پروژه از هوادهی استفاده شده است.قبل از اینکه به عنوان سنگدانه در بتن استفاده شود الک میشود وفقط سنگدانه گذشته از الک 12.5 ومانده روی4.75 میلیمتراستفاده میشود.قسمتهایی از توزیع ماسه رودخانه ای و در جدول (1)نمایش داده شده است.

جدول(1)مشخصات ماسه رودخانه ای و پوسته نخل روغنی

براساس اطلاعات بدست آمده از سنگدانه درشت وریزدانه قسمتهای اختلاط تقریب زده میشود واین توسط اصلاح مخلوطهای آزمایشی ادامه می یابد تا به کارایی نهایی دست یابد.

این سنگدانه علاوه بر داشتن سازه ای ایده آل، مقرون به صرفه تر از سایر سنگدانه های مصرفی است که امروزه در صنعت سبک سازی سازه ها به کار برده میشود.

اختلاط قابل قبول شامل 510 -848 ماسه با آب به سیمان 0.38میباشد.مقدار سیمان استفاده شده در این مطالعه در حد این ظرفیت برای بتن سبک بود. مقدار فوق روان کننده مورد استفاده 1.41 به ازای 100کیلوگرم سیمان بود که در حد مجاز توصیه شده توسط کارخانه سازنده آن قرار داشت. نسبت مخلوط در تمام تحقیق دست نخورده باقی ماند.

دستورآزمایش:

بر روی بتن چندین آزمایش انجام شد تا مشخصات سازهای پوسته نخل روغنی تعیین شود.آزمایشهای فشاری روی نمونه های 100میلیمتری طبق( )بلوکهای استوانه ای 300*150طبق( )انجام شد.

مقاومت کششی بتن( )توسط انجام یکسری ازآزمایشات روی سیلندرهای 200*100 انجام شد.آزمایشات خمشی روی نمونه های اصلی تیر در مقیاس متوسط ثبت گردید.

عملیات اختلاط توسط استفاده از یک همزن استوانه ای دوار بزرگ مطابق با ( قسمت125 بند 6.3 برای سنگدانه انجام پذیرفت.)

3نمونه برای هر آزمایش آماده گردیده بود وثبت آزمایش به صورت متوسط انجام پذیرفت. به منظور جلوگیری از تبخیر بیش از اندازه آب از بتن تازه بلافاصله بهد از ریختن یک پوشش پلاستیکی روی قالب قرار داده شد ونمونه ای برای 3+-24ساعت در آزمایشگاه در شرایط محدود(دمای5-+28درجه سلسیوس ورطوبت نسبی 91-68%)نگه داری گردید. سپس همه نمونه های مکعبی واستوانه ای تازمانی که آزمایش شروع شود به ظرف آب 30-26 درجه انتقال یافتند.

برای تیرهای اصلی نمونه ها به مدت 6روز بطور مداوم مرطوب در همان شرایط نگه داری شد تا زمان آزمایش فرا برسد.چسبندگی بین میلگرد وبتن از طریق رابطه سعی وخطا مورد مطالعه قرار گرفت. تست کششی روی میلگردهای درون بتن با قطرهای10-12و16 میلیمتر وباسنهای3-7-28-56-90و80 روز انجام شدورابطه مقاومت چسبندگی( )توسط فرمول محاسبه میشود.

بحث ونتیجه گیری از آزمایش:

اسلمپ بدست آمده از بتن در حدود50تا70میلیمتر بود.این نشان میدهد که بتن دارای درجه متوسط کارایی است.میزان هوا در حدود4.8تا5.5%بودواین خیلی زیاد است.آن میتوانست با شکل غیر منظم ارتباط داشته باشد که از فشردگی کامل جلوگیری میکند. بنابراین میزان هوا در بتن هنوز در حد میزان 4تا8% توصیه شده در آیین نامه میباشد. باتوجه به آین،وزن مخصوص بتن تازه از 2010 تا2065 دسته بندی شده است. جزئیات بتن سخت شده ودر سن 28روزه آزمایش شده در جدول 2آورده شده است.بتن سبک به طور عادی دانسیته های کمتر از2000 دارد ووزن مخصوص بتن در این محدوده است. بنابراین آنرا در دسته سبک وزنها قرار داده است. این بتن در مقایسه با بتن با وزن نرمال 2400 ؛20% سبکتر است.

ops(2) مشخصات بتن

این نشان میدهد وقتی بتن در ساختمان استفاده شود بار مرده 20%کاهش میدهد. توسط کم کردن وزن سازه نیروهای فاجعه انگیز زلزله و نیروهای اینرسی که بر سازه اثر میگذارند در نهایت کاهش می یابد. زیرا این نیروها با وزن سازه متناسب است.نمونه های مکعبی آزمایش شده در سن 28 روزه مقاومتهای 26.3 داشته است که تقریبا 65%بالاتر از مقاومت توصیه شده هب میزان 17 برای سازه های سبک وزن در آیین نامه می باشد.اگر چه پوسته نخل روغنی( )یک ماده آلی است. ولی آزمایشات نشان داد که خرابی وپوسیدگی زیست محیطی آشکار نیست. به عنوان مثال مقاومتهای بدست آمده حتی پس از 6ماه تغییر آشکاری نداشته است.

در سنهای بعدی(56تا180روز) پیوستگی میان سنگدانه و خمیر سیمان قوی تر است واز این جهت ترکها از سنگدانه ها عبور میکند.شکست ناگهانی بوده وبا تشکیل ترک طولی شروع عمل دو نیم شدن در شکستن وقتی اتفاق می افتد که شکل ترکهای محوری در جهت فشار تحمل شده توسط برآمدگی میله گردها روی بتن محاسره شده پیشرفت وقتی ترکها شروع به تشکیل شدن میکند بیروهای خمشی به خارج از سطح میلگرد هدایت میشود واین نیروها باعث شکست لنگر اندازی توسط ترک خوردن پوشش محصور شده بتن میشود.مقاومت خمشی بتن (26تا33%)مقاومت فشاری وقابل نقایسه با مقاومت خمشی دیگر بتنهای سبک مانند بتن خاکستر سوخت وبتن هوازا میباشد.

مدول الاستیسیته یکی از مهمترین مشخصات برای بتن سازه ای است.مانند وقتیکه ارزیابی تغییر مکانها خمشی وترکهای یک سازه مورد نیاز است.یکی از نگرانیهای ویژه برای بتن مقدار کم مدول الاستیسیته است وابن مجددا توسط آزمایش تیر اصلی تحقیق شد.همه تیرهای آزمایش شده نوعی شکست را در خمیدگی نشان داد .به طور تدریجی اتفاق افتاد از زمانی که تیر تحت تسلسم قرار گرفت وتسلیم کششی میلگرد قبل از شکستن بتن در ناحیه خمیدگی رخ داد.

نتیجه گیری:

با تحقیقات آزمایشی مشاهده شد که رفتا رخمشی بتن ساخته شده با پوسته نخل روغنی قابل مقایسه با انواع دیگر بتن های سبک وزن است واین تحقیقات به ما نتایجی میدهد که تشویق میکند مارا برای اینکه استفاده شود از پوسته نخل روغنی( )همانند سنگدانه های رودخانه ای در تولید بتن سبک وزن ساختمانی مخصوصا برای ساختن خانه های ارزان قیمت برپایه این تحقیقات نتایج بدست آمده به شرح زیر است

در28 روزگی بود که نیازها را برای بتن سبک ارضا میکند.28.1mpa ops1- مقاومت فشاری بتن

با دیگر بتنهای سبک قابل مقایسه است.ops2-خاصیت چسبندگی بتن

3-عرض ترک در مراحل بارگذاری بین 0.22میلیمترتا0.27نیلینتر واین قابل قبول بود براساس استاندارد . .bs8110

زیر بارهای Bs8110محاسبه شد براساس استاندارد(ops4خیز بتن ساخته شده با پوسته میوه نخل روغنی(

سرویس مطالب مهمی را برای ما روشن میکند. خیز ناشی از طراحی بارهای سرویس برای تیرهای ممسلح

(opsبود. برای تیرهای مسلح با مصلح اضافه شده(Bs8110با مصالح عادی در حد قابل مجاز استاندارد

خیز ناشی از بارهای سرویسی فراتر از حد مجاز بود وحکایت میکند که وسط تیرها میبایست افزایش یافته باشد.

5-تیر بتنی ساخته شده با پوسته نخل روغنی رفتار شکل پذیری خوبی از خود نشان داد.همه تیرها مقدار چشمگیری خیز ازخود نمایش دادند که هشدار شکست زودی را میدهد.