اصطلاحات کارگاهی و کارگری عمران

اصطلاحات کارگاهی و کارگری عمران

اصطلاحات کارگاهی

آب بندی : جلوگیری از نفوذ آب یا رطوبت

آب بندی : دوغاب ریزی بر سطح رجها

آب بندی : عایق نفوذ نا پذیر

آب چین : دوقاب ریزی اجرکارها با ملات ماسه و سیمان یا مانند ان

آجر چهارگوش : آجر مربع شکل

آجر سه قدی : 3/4 آجر قزاقی

آجر فارسی بُر : آجر لب پخ

آجر نبشی : اجر که در نبش دیوار به کار می رود

آجر نره : آجرهایی که طول یا عرض عمودی و افقی پهلوی یکدیگر قرار گیرند.

آچار F : وسیله ای به شکل F برای خم کردن میلگرد(آرماتوربنتدی)

آسفالت : شن و ماسه و قیر پخته شده

آسفالت سوخته: آسفالت بدون چسبندگی

آلو ئک : لب پر شدن آجر به وسیله آهک

آویز :در سقف تیرچه بلوک

آهن گُم : آهن سقف که روی آنها با آجر پوشانده اند.

اسپر : جرزهای طرفین یک تاقی یا قوس بالای در

الاستیسیته : کشسانی ، لم

اسکوپ : میخ سر کج

اسکوپ: میخ دو سر یا سه سر

اشپیل : میله ای که از شکاف عبور می کند

افت : نشست

اکسپوزه : فرم ، نمایش ، حالت

اورلپ : پوشش

ایزولاسیون : عایق ، آب بندی

ایزوله : عایق

بالشتک : آجر یا قطعه بتنی که زیر سر تیر آهن با مصالح پوششی دیگر قرار می دهند.

بلوکاژ : مراحل کف سازی

بند آجر : قطعه آجری که فاصله دو اجر را در سقف پُر می کند.

بند کلوکی : قطعه اجری است به اندازه کلوک

پاتاق : شروع تاق از روی پایه با دیوار

پاره اجر : قطعات مختلف آجر یا آجرهای شکسته

پاسنگ : پاخوری پای در یا دیوار

پاکار : محل شروع قوس

پالانه : آجر کاری که مانند فرش آجر بعد از ساختن سقف انجام می شود.

پخ : گوشه از اخر را فارسی بُر کردن یا در زاویه دیوارها ماهیچه بکاربردن

پشت بغل : لچکی بالای قوس

پشت بند : قطعات که پشت تخته های قاب میخ می کنند.

پکافته : دیوار تیغه ای که به دیوار اصلی چسبیده است.

پلیت : ورق

پمپ کردن : با فشار حرکت دادن

پوتر : تیر بتنی

پوست ساپ : سمباده

پوسته : روکشی است که روی آجر کاری ها یا در جاهای مختلف ساختمان بکار می رود.

پیستوله : دستگاه پاشنده مواد

تاج قوس : بالای قوس

تاریک کردن : اجر کاری سقف را به اتمام رساندن

تخته شدن : به انتها رساندن دیوار ، پایان دیوار چینی

تخماق : کوبه سنگین

تراورس : تخته های قطور و عریض

تماسه :وسیله ااجرای دیوار کله راسته

تنش : تنیدن

تنگ افتادن : درگیر شدن ف مهار شدن

توپی : شی کروی پلاستیک

توری فنسی : کلاف بندی مشبک از مفتول های 2 و 3 میلیمتری نرم که در حصارکشی بین وادار پروفیل به کار می رود.

تیر شاخص : تی عمودی وسط خرپا

تیزون : پر گیر ف زودگیر

تیغه : دیوارهای جدا کننده

جان پناه : دیوار جلوی بالکن یا دیوار اطراف بام

جان گچ گرفته شده : عدم خوردگی گچ

جرز : دیوار یا پایه ضخیمی است که باربر باشد

جُوَک : نوعی اجر کاری زیگزاگ

چارک : 1/4 آجر چهار گوش و 1/2 آجر قزاقی

چاه کور : مشخص نبودن محل چاه در سطح زیر بنا و حوالی پی ها

چاهک : چاهی به ارتفاع 1.5 الی 2.5 متر

چرخ چاه : وسیله چوبی و یا فلزی که به چرخش درون خزانه در پایه چرخ چاه و یا بلبرینگ سبب جابجایی مصالح به درون چاه و یا خارج آن می شود.

چهار دنگ : 3/4 آجر چهار گوش

الحاق : وصل

خاک شوره : خاکهای نمکی

خرپشته : سر پناه پله روی بام

خرک : برای نگه داشتن میلگردهای مش فوقانی فندسیون که خود با میلگرد درست می شود

خط کردن : نشان کردن

خمش : ممان ، سینه کردن

خیز : ارتفاع قوس

دج : زمین سخت

درپوش : قسمتی از روی دیوار آجری با دیوارهای دیگر می سازند.

دلیل گذاری : رج استاد ، رج اصولی

دوپوش : گنبدی که با یک سقف اضافه پوشش شده باشد.

دول:سطل بنایی

دیوار حائل : دیوار واسطه باربر

رایزر : کانال عمودی

رج بنا : ردیف های آجر کاری

روکار : نمای ساختمان

رومی : قوس نیم نیم دایره بالای درگاه

زمین زِِد : زمین سخت که مقاومت و فشردگی دانه ترکیبی آن در حد کمتر از مین دج است

زنجاب : آبخور

زنجاب : سیراب کردن آجرها

زیره : دانه های خشن

زیگزاگ : حرکت کنگره ای ( چپ و راست)

زیگزال : میلگرد های خرپایی تیرچه

سبدی : میلگرد بافته شده برای بالا و پایین شناژ فنداسیون

سپتیک تانگ : مخزن بزرگ فاضلاب (منایع و فضولات )

سر سفت : نسبت به خط قائم جلوتر باشد

سرگرداندن : سرو ته کردن

سروا افتاده : نسبت به خط قائم عقب تر باشد

سِله : پیش آمده

سنجاقی : میلگرد های برش گیر فنداسیون

سنگ دانه : سنگ های ریز

سیسپول تانک : مخزن بزرگ فاضلاب ( مایع)

سیلت : لای

سیلر : رنگ ثابت کننده

سیم آرماتور بندی : سیم با قطر 1.5

سیمان سنگ شده : پودر سیمان فشرده

شاقولی : قائم بودن

شتر گلو : زانوی مارپیچ

شکر سنگ : سیلت ریزدانه ، نرمه سیمان

شلاق زدن : با ضرب عمل کردن

شلنگ تراز: وسیله ای جهت تراز کردت سطوح

شمشمه ای : هم سصح کردن ، صاف کردن

شمع بندی : مهار سقف و دیوار ( درهنگام استفاده از قالب )

شوره شدن : فرسوده شدن

غوطه ای : آغشته کامل ، شناور

فتیله : گلوله گِل

فلنج چدنی : مخزن مخروط ناقص

فنجانی : پوشش کروی شیاردار

قوز : برجسته

کاربند کردن : بستن رج ها

کر گیری یا مغزه گیری: برای تعیین مقاومت فشاری بتن اجرا شده استفاده می شود.

کرم بندی : از جنس بتن است و برای هدایت آب استفاده می کنند.

کرمو : سوراخ سوراخ شدن

کش : تیر حمال زیر خرپا

کف سوز : گچ را با کف دست روی کار کشیدن

کف کش : با دست مالیدن

کفراژ : قالب بتن

کلاف مش : میلگرد مشبک

کلوک : 1/4 آجر قزاقی

کله و راسته : نوعی آجر کاری که یک کله و راسته پهلوی هم بکار می روند.

کمپرس هوا : ایجاد خلاء

کمچه ماله تیشه :ابزار ادوات بنا

کنسول : پیش امدگی

کونال : شانه

کونال سازی : تخت کردن شانه های کار

کیلر : رنگ براق کننده

گچ کشته : گچ بی جان (گچی که هیچ وقت سخت نمی شود و تا قبل از خشک شدن حالت پلاستیسیته خود را از دست نمی دهد.

گمانه زنی : نمونه برداری از عمق زمین

الگو : شابلن ، قالب

لت دادن : هم زدن یکنواخت

لز : کش آوردن ، قوام داشتن

لقمه : تکه ، قطعه

لولخ خرطومی : لوله های پلاستیکی برای عبور کابل و سیم

لیسه ای کردن : سطح بتن را آنقدر با ماله می کشند که صاف و یک دست شود یا با استفاده از پاشیدن سیمان خشک بر سطح بتن

لیکت کردن : چله کردن پی در پی

مجوف : توخالی

مشت بازو بسته: علامت شل و سفت کردن بتن

منهول : حوضچه بین دو لوله فاضلاب

میل چاه : راسته چاه ، چاه عمودی

میلگرد انتظار : قطعات مهار کننده

ناخشک : لبه آجر یا خشت

نازل : کلاهک سوراخ داری که بر دستگاه پیستوله نصب می شود و مواد از آن عبور می کند و بر سطح کار می نشیند.

نخاله آجر : خرده آجر ، زائده مصالح

نعل درگاه : چوب یا تیر آهنی که بالای در یا پنجره برای پوشش قرار می گیرد.

نفس کش : تهویه

نیزه : محل اتصال دو کمان قوس

نیمه،چارک،سه قدی : ابعاد مختلف آجر

وادار : تیرک عمودی

ورز دادن : مالش دادن ، پنجه کردن

ویبره : لرزش دادن

اصطلاحات کارگاهی و اجرایی

کرگیری یا مغزه گیری: برای تعیین مقاومت فشاری بتن اجرا شده استفاده می شود.
pg: پروفیل ساخته شده در کارگاه
پوتر: تیر بتنی
سبدی: میلگرد بافته شده برای بالا و پایین شناژ فنداسیون
نیمه (1/2 طول)، چارک (1/4 طول)، سه قدی (3/4 طول): ابعاد مختلف آجر
زیگزال: میلگرد های خرپایی تیرچه
آویز: مقدار تیر قابل مشاهده در زیر سقف
مشت باز و بسته: علامت شل و سفت کردن بتن
آچار F: وسیله ای به شکل F برای خم کردن میلگرد
خرک: برای نگه داشتن میلگردهای مش فوقانی فوندسیون که با میلگرد ساخته می شود.
کمچه، ماله، تیشه =ادوات بنا
کفراژ: قالب
کفراژبندی: قالب بندی
شتر گلویی: در زیر کاسه دستشویی، توالت و حمام برای جلوگیری از انتقال بو به بالا استفاده می شود.
گلویی: گلویی در رابیتس کاری، به قسمت های کناری سطوح رابیتس کاری در سقف گفته می شود که با دیگر قسمت ها اختلاف تراز دارند.
دول: سطل بنایی
شلنگ تراز: وسیله ای جهت تراز کردن
استانبولی : ظرفی که در آن ملات گچ ساخته میشود و گاهی برای حمل دیگر انواع ملات
آچار F یا آچار گوساله : نوعی آچار به شکل F که برای خم کردن میلگرد های انتظار استفاده میشود و گاهی برای چرخاندن تیرآهن .

نعل درگاه: چوب یا تیر آهنی که بالای در یا پنجره برای پوشش قرار می گیرد.
نفس کش: تهویه
ویبره: لرزش دادن
مجوف: توخالی
لوله خرطومی: لوله های پلاستیکی برای عبور کابل و سیم
کنسول: پیش آمدگی
شاقولی: قائم بودن
زنجاب: سیراب کردن آجرها

تنگ : اصطلاح کارگاهی خاموت

پین و گوه : دو قطعه ابزار فلزی که به صورت نر و ماده جهت بستن قالب بتن استفاده میشود .

آشنایی با وینیل، از مصالح جدید و مفید ساختمانی

آشنایی با وینیل، از مصالح جدید و مفید ساختمانی

---

0

0

تولید وینیل یک فرآیند تولید بسته اتوماتیک با تکنولوژی بالا است و تقریبا تمام ضایعات آن به چرخه تولید بازمی گردد. مطالعات نشان داده است که تولیدات وینیل تنها یک درصد آلودگی کل ناشی از مصارف گاز و نفت را تولید می کنند و انرژی مصرف شده برای تولید وینیل سه برابر کمتر از انرژی مصرف شده برای تولیدات آلومینیومی است.
همچنین مطالعاتی که توسط Principia Partners انجام گرفته است، نشان می دهد که بیش از 98 درصد وینیل موجود می تواند به چرخه تولید بازگردد.

وینیل در مقایسه با سایر مواد به کار رفته در ساختمان سازی دوام قابل قبولی دارد. یک مثال ساده در این مورد، پوشش های بام وینیلی می باشد. این پوشش های تک لایه وینیلی، بیش از 30 سال عمر می کنند. وینیل بهترین انتخاب برای پوشش کف ها و پوشاندن دیوارهاست، بخصوص در محل های پر رفت وآمدی همچون مراکز بهداشتی.
انتخاب لوله های PVC برای مواردی که لوله ها زیر خاک قرار می گیرند بسیار به صرفه است، چرا که بدون هرگونه نیازی به نوسازی، بدون ترک خوردن و زنگ زدن عمر می کنند.

صرفه جویی در انرژی
باتوجه به هدردهی انرژی کمتری که وینیل نسبت به سایر مواد مشابه دارد، از¬ این رو بیشترین مصرف را در زمینه ساخت درب و پنجره داشته است.

مقاومت در برابر آتش سوزی
معمولا استفاده از محصولات ساختمانی وینیل کمترین درصد ریسک را در بر دارد. وینیل نسبت به سایر مواد از مقاومت فوق العاده بیشتری در برابر آتش دارد.

سیستم های جدید ساختمانی تولیدشده از وینیل
ترکیبات جدیدی که از وینیل به دست می آیند، امکان عرضه سازه های جدیدی را می دهد که می توانند جای فلز و چوب را در بسیاری موارد بگیرند.
RoyalBuilding Systems یکی از این نوع سیستم های سازه ای جدید است که از پیوند وینیل های توخالی تولید می شود. داخل آن را با بتن پر نموده و به عنوان دیوار آماده عرضه می شود.



این سیستم، قابلیت آن را دارد که انجام هرگونه عملیات اجرایی در سطح آن انجام پذیر باشد. این سیستم در تمام دنیا، برای ساخت خانه های یک یا دو خانواری، ساختمان های اداری، صنعتی و تجاری به کار می رود. مزایایی که این سیستم دارد، باعث می شود که بتواند در کشورهایی که تغییرات دمای آنها در طی سال زیاد است و در معرض آسیب های طبیعی مثل زمین لرزه ، تندباد و سیلاب قرار دارند، بسیار مفید واقع شود.

دیوارهای به کار رفته در این سیستم، علاوه بر دارا بودن خاصیت های وینیل، در برابر موریانه نیز مقاومند.
امروزه، تولید محصولات متنوع تر تشکیل یافته از وینیل و کاربردهای تازه و مختلف آنها، امکان انتخاب و گزینش بسیاری را در اختیار معماران و طراحان قرار می دهد.

آشنایی با نرم افزار xsteel

آشنایی با نرم افزار xsteel

آشنایی با نرم افزار xsteel

نرم افزار Tekla Structures از جمله نرم افزار های قدیمی مدلسازی سازه و تهیه نقشه های کارگاهی (شاپ دراوینگ) می باشد. این نرم افزار ابتدا با نام تجاری Xsteel معروف بود و بیشتر افراد قدیمی نیز با همین اسم این نرم افزار را می شناختند اما با افزوده شدن قابلیت های تکمیلی به آن (از جمله مدلسازی سازه های بتنی) به نرم افزار Tekla Structures تغییر نام داد.

روند کارکردن در نرم افزار تکلا بدین ترتیب است که ابتدا بر اساس نقشه های سازه ای که طراحی شده و نقشه های آن در فرمت اتوکد موجود است، قطعات به صورت سه بعدی ترسیم می گردند و سپس مرحله به مرحله پروژه تکمیل می شود. یعنی تیر و ستون ها بر اساس پروفیل ها و طول های معینی که در نقشه سازه موجود است ترسیم می شوند و سپس اتصالات، راه پله ها، مهاربندها و... مدل می شوند. پس از تکمیل مدلسازی (و یا در حین مدلسازی) و کنترل صحت آن، نقشه های کارگاهی به سادگی از تک تک قطعات قابل استخراج است. این نقشه های کارگاهی شامل نقشه های قطعه زنی، نقشه های مونتاژ و نقشه های نصب می باشد. برخی از قابلیت هایی که می توان در نرم افزار تکلا از آن استفاده نمود عبارتند از:

1- مدلسازی انواع سازه های فلزی و بتنی با هر شکل و پروفیل دلخواه

2- استفاده از دیتیل ها و اتصالات آماده نرم افزار و یا تعریف اتصالات جدید در کاتالوگ

3- امکان شبکه کردن سیستم ها و فعالیت همزمان چند نفر تحت یک سرور (حالت Multi-user)

4- امکان فازبندی کردن هر قسمت پروژه بطوریکه هر فردی در سیستم خود بر روی فاز مشخصی کار کند و در نهایت فازها در یک سیستم تجمیع شوند.

5- تولید انواع نقشه های کارگاهی از جمله نقشه های قطعه زنی (درج جزئیات برشکاری و سوراخ کاری)، نقشه های ساخت، مونتاژ و نقشه های نصب سازه که بطور چشمگیری باعث کاهش خطاهای انسانی در حین تولید نقشه ها به روش سنتی و با نرم افزارهایی نظیر اتوکد خواهد شد.

6- گزارش خروجی دقیقی از مصالح، احجام و المان های استفاده شده در پروژه که کمک شایانی به تهیه لیستوفر بدون خطا خواهد نمود و می توان بر اساس آن برآورد اولیه صحیحی از لیست خریدهای پروژه داشت.

7- امکان فراخوانی نقشه های سازه از نرم افزار اتوکد و ارسال نقشه های شاپ به نرم افزار اتوکد

8- امکان ارائه توالی نصب بخش های مختلف سازه و بکارگیری تکنیک های مدیریت پروژه در حین عملیات ساخت.

آشنایی با نرم افزار FLAC 3D

آشنایی با نرم افزار FLAC 3D

FLAC یک برنامه تفاضل محدود دو بعدی برای محاسبات مهندسی می باشد. این برنامه رفتار ساختارهای خاک، سنگ و یا دیگر مواد را که ممکن است هنگام نزدیک شدن به محدوده شکست، رفتارهای گوناگون از خود نشان دهند را مدل سازی می کند که مواد به صورت اجزا یا مناطق نشان داده می شوند. این اجزا شبکه ای را که کاربر برای مدلسازی موضوع مورد نظر طراحی کرده است راتشکیل می دهند. اجزا می توانند بر طبق خواص داده شده، شکسته شوند یا جریان یابند و شبکه می تواند تغییر شکل دهد و یا جابجا شود.

اگرچه FLAC در اصل برای کاربردهای مهندسی عمران و معدن طراحی شده است، اما قابلیت زیادی برای حل مسائل مکانیک نیز دارد. ساختار های متعددی در این برنامه وجود دارند که مدل سازی موادی را که رفتارشان بسیار غیر خطی می باشد را ممکن می سازد. علاوه بر این FLAC امکانات خاص دیگری نیز دارد:

• مدل سازی صفحاتی که ممکن است در آنها لغزش یا جدایش اتفاق بیفتد.

• طرح های تنش و کرنش صفحه ای و مدل های هندسی.

• مدل المانهای ساختاری برای مدلسازی نگهداری.

• امکان رسم پلات و مشاهده چشمی تغییرات.

• امکان آنالیزهای دینامیکی.

• امکان مدلسازی خزش و رفتار ویسکوالاستیک.

• امکان مدل کردن تاثیر تغییرات حرارتی.

• امکان مدل کردن جریان آب زیر زمینی و توزیع فشار آن.

• امکان افزودن امکانات جدید مورد نظر کاربر با زبان C++ توسط کاربر.

نام FLAC مخفف عبارت «Fast Lagrangian Analysis Of Continua » می باشد. دکتر پیتر کاندال درسال 1986 نرم افزار FLAC را برای تحلیل برخی مسائل برروی یک میکروکامپیوتر IMB طراحی کرد. این نرم افزار برای محاسبات سریع مدل هایی که المانهای بسیار دارند طراحی شده است. با افزایش سرعت محاسبات کامپیوتر و امکان نصب RAM بالا با قیمت ارزان، مسائل بزرگتر و مشکل تری با FLAC قابل حل خواهد بود.این برنامه در سال‌های اخیر گسترش زیادی یافته است که توسط شرکت مشاوری Itasca انجام گرفته است.


FLAC توسط زبان ساخت‌یافته FISH حمایت می‌شود. به‌وسیله این زبان کاربر می‌تواند برنامه‌ها و توابع مورد نظر خود را برای افزایش کارآیی FLAC به آن بیفزاید.

FLAC می‌تواند به دو صورت مورد استفاده قرار گیرد: وارد کردن دستورات در خط فرمان و استفاده از رابط گرافیکی. رابط گرافیکی شرایط اجرای سریعتر فرمان‌ها را فراهم می‌کند. در حالت استفاده از خط فرمان، کاربر به اطلاعات بیشتری در مورد FLAC نیاز دارد که برای کاربران مبتدی می‌تواند مشکل‌ساز باشد. زبان ورودی خط فرمان بر اساس کلمات قابل فهم است که درک عمل آن را برای کاربر آسان می‌نماید.

هنگامی‌که از رابط گرافیکی برای مدلسازی استفاده می‌شود، متن دستورات در قسمت برنامه نویسی آن ثبت و ذخیره می‌شود. مرسوم است که در مرتبه نخست اجرای یک پروژه از دستورات گرافیکی به‌علت سهولت کار با آن استفاده‌شده و در مراحل بعدی که نیاز به دقت بیشتر در انجام عملیات می‌باشد، از بخش دستوری کمک گرفته می‌شود. اطلاعات یک فایل FLAC به آسانی از طریق تغییر متن آن تغییر می‌یابد و چند فایل را نیز می‌توان برای اجرای مراحل مختلف یک تحلیل به یکدیگر مرتبط ساخت. این کار برای مطالعات دقیق مناسب است.

علاوه بر موارد کاربردی که در بالا ذکر شد، این برنامه از قابلیت‌های دیگری نیز برخوردار می‌باشد که عمده‌ترین کاربرد آن در مسائل ژئوتکنیک می‌باشد. از این برنامه همچنین برای تحلیل و طراحی در مهندسی معدن و ساختارهای زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این برنامه روش حل معادلات جابجایی، امکان تحلیل شکست و ریزش را که پدیده مهمی در معدنکاری می باشد فراهم می‌سازد.


◄ چند مورد از کاربردهای نرم‌افزار FLAC در پروژه‌های کاربردی :

در اینجا به چند مورد از کاربرد‌های این نرم افزار که در پروژه‌های واقعی توسط اینجانب انجام گرفته است، اشاره می‌گردد:

• تحلیل پایداری شیب در معادن روباز

• بررسی نشست حاصل از حفر تونل‌های کم‌عمق در مناطق شهری

• تاثیر روش بازکردن تونل بر پایداری آن

• طراحی کارگاه‌های جبه‌کار طولانی در معادن زیرزمینی


◄ FLAC/Slope :


در بسته نرم افزاری FLAC نرم افزار پرکاربردی به نام FLAC/Slope وجود دارد که به تحلیل پایداری در شیب ها می پردازد. این نرم افزار توانایی مدل سازی شیب ها را داشته و منطقه را از لحاظ توزیع تنش، خصوصیات مکانیک سنگی و... مدل سازی می نماید. البته SLOPE نیز نرم افزاری بسیار کوچک بوده و توانایی مدلسازی مسائل پیچیده را ندارد. با خود نرم افزار FLAC می توان تمام کارهای FLAC SLOPE را با دقتی بیشتر انجام داد. دسترسی آسان به نرم افزار FLAC باعث کاربرد زیاد آن در تحلیل شیب پایدار معادن Open Pit گردیده است.

دانلود بالاترین ورژن نرم افزار FLAC 3D

Description: http://www.blogfa.com/layouts/sormeh/puce_menu.gif آشنایی با نحوه عملکرد سیستمهای کنترل موتورخانه

 آشنایی با نحوه عملکرد سیستمهای کنترل موتورخانه

 ۱- مقدمه                                                                            

 در حال حاضر میزان درجه حرارت آب گرم چرخشی و آب گرم مصرفی در موتورخانه ها بصورت دستی و تمام تنظیم درجه حرارت  ترموستات دیگ و یا پمپهای سیرکولاسیون انجام می گردد و معمولاً برای تمام مدت بر روی یک عدد ثابت قرار دارد. تغییرات دمای هوا  درطول روز موجب افزایش یا کاهش دمای داخل ساختمان شده که نتیجه آن انحراف دمای داخل ساختمان از محدوده آسایش و  مصرف بیهوده سوخت و انرژی می باشد. همچنین در بسیاری از ساختمانهای غیرمسکونی با کاربری اداری- عمومی- آموزشی- تجاری که از فضای ساختمان بصورت غیرپیوسته و تنها در بخشی از ساعات روز استفاده می گردد و نیازی به کارکرد موتورخانه پس از اتمام ساعت کاری وجود ندارد.

 روش فعلی تنظیم دستی ترموستات دیگها و پمپها، قابلیت اعمال خاموشی و یا کنترل تجهیزات در وضعیت آماده باش را ندارند. بنابراین با توجه به عدم کارآیی دقیق و محدودیتهای کنترلی ترموستاتهای دستی، ضرورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به  منظور :

·                راهبری و کنترل صحیح تجهیزات موتورخانه شامل مشعلها و پمپها

·                 بهینه سازی و جلوگیری از مصرف بیهوده سوخت و انرژی الکتریکی

·                 تثبیت محدوده آسایش حرارتی ساکنین ساختمان

·                 کاهش استهلاک تجهیزات و هزینه های مربوطه

·                 کاهش هزینه های سرویس- نگهداری تاسیسات حرارتی

·                 کاهش تولید و انتشار آلاینده های زیست محیطی

آشکار می گردد.

اصول بهینه سازی مصرف سوخت و انرژی توسط سیستمهای کنترل هوشمند موتوخانه مبتنی بر کنترل گرمایش از مبداء و محل تولید انرژی حرارتی (موتورخانه) می باشد. این سیستم با دریافت اطلاعات از سنسورهای حرارتی که در محلهای زیر نصب می گردند :

·            ضلع شمالی ساختمان جهت اندازه گیری دمای سایه (حداقل دمای محیط خارج ساختمان)

·             کلکتور آب گرم چرخشی

·             خروجی منبع آب گرم مصرفی

 لحظه به لحظه اطلاعات حرارتی موقعیتهای فوق را اندازه گیری و با تشخیص هوشمند نیاز حرارتی ساختمان تا برقراری شرایط  مطلوب در تابستان یا زمستان تجهیزات حرارتی موتورخانه شامل مشعلها و پمپهای آب گرم چرخشی را راهبری می نماید. بدین صورت  مصارف گرمایشی (گرمایش- آب گرم مصرفی) نیز متناسب با نوع کاربری ساختمان مسکونی یا غیرمسکونی (اداری- عمومی- آموزشی- تجاری) تامین و کنترل می شود. صرفه جویی مصرف انرژی حاصل از عملکرد سیستم به دو دسته تقسیم می شوند :

·             کنترل مصارف گرمایشی درزمان استفاده از ساختمان (مسکونی و غیرمسکونی)

·          خاموشی یا آماده باش موتورخانه پس از ساعت کاری ساختمان های غیرمسکونی (در ساختمانهای اداری-آموزشی- عمومی- تجاری)

هنگام استفاده از موتورخانه در ساختمانهای مسکونی و یا غیرمسکونی و با در نظر گرفتن شرایط کارکرد زمستانی تابستانی و برای کنترل گرمایش، مشعلها و پمپها توسط یک منحنی حرارتی کنترل می شوند. در این منحنی دمای آب گرم چرخشی در تاسیسات، تابعی از  درجه حرارت محیط خارج ساختمان می باشد و به صورت لحظه ای و خودکار متناسب با تغییرات دمای خارج ساختمان کنترل می  شود و باعث ایجاد دمای یکنواخت در داخل ساختمان می گردد. بدین صورت هنگام گرم شدن دمای محیط خارج ساختمان مشعلها و پمپها  به اندازه ای کار می کنند که گرمایش در حد مورد نیاز و در محدوده آسایش حرارتی تامین شود و از تولید بیش از حد حرارت که موجب کلافگی و باز شدن پنجره ها بمنظور تعدیل دمای اتاقها می گردد جلوگیری می نماید.

 برای تامین دمای آب گرم مصرفی مطابق با شرایط مطلوب تعریف شده نیز تجهیزات موتورخانه به اندازه ای کار می کنند که تنها دمای آب گرم مصرفی در ساعتهای مورد نظر به حد تعریف شده و مطلوب برسد و نه بیشتر.

 در ساختمانهای با کاربری غیرمسکونی نظیر ادارات، مدارس، مجتمع های تجاری و ... نیز بدلیل غیرپیوسته بودن ساعت بهره برداری از ساختمان، سیستم کنترل هوشمند موتورخانه توسط یک تقویم زمانی پس از ساعت کاری و تا زمان پیش راه اندازی موتورخانه در صبح روز بعد، موتورخانه را کاملاً خاموش و یا در وضعیت آماده باش (کنترل دمای آب گرم چرخشی در یک دمای ثابت و پائین) قرار می دهد. 

۲- ویژگیهای منحصربفرد استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در مقایسه با سایر روشهای بهینه سازی مصرف انرژی

 ویژگیهای منحصربفرد استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در مقایسه با سایر روشهای بهینه سازی مصرف انرژی :

1-2- مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان

با افـزایش مساحت زیربنـای ساختمـان، مصرف سوخت و انرژی آن نیز به نسبت ساختمانهای کوچکتر افزایش می یابد و موجب می شود تا اجرای روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمانهای بزرگتر، پر هزینه تر شود. بعنوان مثال درصورتیکه مساحت پنجره های هر ساختمان 15% مساحت کل ساختمان در نظر گرفته شود در یک ساختمان با مساحت 000/10 متر مربع، مقدار و هزینه اجرای پنجره دو جداره 5 برابر مقدار و هزینه اجرای آن در یک ساختمان با مساحت 2000 متر مربع می باشد و به همین ترتیب برای اجرای   روشهای دیگری مانند : عایق حرارتی، عایق های حرارتی دیوار و کف و سقف، شیرهای ترموستاتیک رادیاتور.

برخلاف روشهای فوق، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه دارای ویژگی منحصربفرد و متمایز "مستقل بودن عملکرد از مساحت بنای ساختمان" می باشند. به عبارت دیگر در موتورخانه هر ساختمان، صرف نظر از مساحت آن، تنها با نصب یک دستگاه با هزینه ای ثابت و حداقل، موتورخانه هوشمند می گردد. دلیل این ویژگی منحصربفرد در تعداد مشعلها و دیگهای هر موتورخانه است. تعداد و ظرفیت حرارتی مشعلها و دیگهای تاسیسات حرارتی هر ساختمان (مصرف کنندگان سوخت) با مساحت آن نسبت مستقیم دارد و همواره تعداد مشعلها و ترکیب ظرفیت حرارتی آنها به نحوی است که علاوه بر تامین بار حرارتی مورد نیاز ساختمان، موجب افزایش هزینه های اجرایی نیز نگردند. طبق تحقیقات انجام شده در سطح موتورخانه های کشور در بیش از 99% ساختمانهای موجود تعداد دیگها و مشعلها حداکثر 3 دستگاه می باشد. در ساختمانهای کوچک با مساحت زیر 2000 مترمربع، ظرفیت حرارتی مشعلها و دیگها پائین و در حدود kcal/h 150000 – 100000 می باشد و با افزایش مساحت ساختمان با ثابت ماندن تعداد دیگ و مشعل، ظرفیت حرارتی آنها افزایش می یابد و حتی به حدود kcal/h 1000000 و یا بیشتر نیز می رسد.

عملکرد هر خروجی مشعل یا پمپ در سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به شکلی است که بصورت سریال (سری) در مدار برق این تجهیزات قرار گرفته و صرف نظر از ظرفیت جریانی و آمپراژ آنها با فرمان ON/OFF در زمانهای مقتضی آنها را کنترل می نماید.

بنابراین با توجه به توضیحات فوق سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه با قابلیت کنترل تا 3 مشعل دارای ویژگی منحصربفرد مستقل بودن عملکرد از مساحت بنای ساختمان می گردد.

2-2- پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما :

اوج مصرف گاز در فصل سرما از ساعت 17 تا ساعات اولیه بامداد می باشد. این محدوده زمانی مقارن با غروب خورشید و کاهش دمای هوا و نیاز به افزایش فرآیند گرمایشی ساختمان می باشد (افزایش درجه حرارت بخاریهای گاز سوز، افزایش درجه ترموستات دیگ در ساختمانهای دارای موتورخانه مرکزی و یا افزایش تعداد رادیاتورهای فعال در هر واحد ساختمانی). نکته قابل توجه دیگر، زمان پایان ساعت کاری ادارات، مجتمع های عمومی و تجاری و مدارس می باشد که دقیقاً همزمان با ساعت اوج مصرف گاز می باشد. این مهم در کنار قابلیت ویژه و منحصر بفرد سیستمهای کنترل هوشمند که توانایی خاموشی و یا اعمال دمای آماده باش مصرف موتورخانه ساختمانهای غیر مسکونی پس از پایان ساعت کاری را دارند مفهوم ویژه ای را پدید می آورد : پیک زدایی مصرف در اوج سرما

از مصرف گاز سالانه تاسیسات حرارتی هر ساختمان در حدود 20%  آن مربوط به فصل گرما (متوسط 7 ماه سال) و در حدود 80% آن مربوط به فصل سرما (متوسط 5 ماه یا 150 روز در سال) می باشد.

همچنین در بسیاری از ساختمان های اداری و مدارس، موتورخانه در تابستان خاموش و تنها در زمستان مورد بهره برداری قرار می گیرد. بنابراین در این دسته از ساختمانها عملاً 100% صرفه جویی حاصل از عملکرد سیستمهای کنترل هوشمند موتورخانه مربوط به فصل سرما خواهد بود. که طبیعتاً میزان اثر بخشی آن بر روی جبران پیک مصرف نیز بسیار محسوس و قابل تامل می باشد.

 درحدود 80% از حجم گاز صرفه جویی شده حاصل از عملکرد سیستمهای کنترل هوشمند موتورخانه در فصل سرما مربوط به خاموشی یا دمای آماده باش موتورخانه پس از پایان ساعت کاری ساختمانهای غیرمسکونی و از ساعت 17 تا ساعتهای اولیه بامداد می باشد که همزمان با ساعت اوج مصرف گاز است.

پیک های مصرف گاز در ساختمانهای غیرمسکونی و اداری طی دو نوبت یکی صبحها به هنگام شروع کار اداره و دیگری در هنگـام  ظهر و موقع نماز و ناهار و استفاده از آب گرم مصرفی می باشد که البته اثرات آن بر روی مصرف گاز شبکه ناچیـز می باشـد ولی با این وجود در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه با توجه به افزایش دمای هوا به هنگام ظهر و نیاز گرمایش کمتر  در این مقطع زمانی نیز پیک زدایی صورت می پذیرد.

3-2-کنترل مستقیم و از مبداء تجهیزات حرارتی ساختمان :

با اجرای روشهای مختلف بهینه سازی در ساختمانهایی که دارای سیستم حرارت مرکزی می باشند، فرآیند صرفه جویی و کاهش مصرف سوخت نهایتاً منجربه تقلیل زمان کارکرد مشعل ها به دو صورت مستقیم و یا غیر مستقیم می گردد.

 در تمامی روشهای بهینه سازی مصرف سوخت، به استثناء سیستمهای کنترل هوشمند، کاهش زمان کارکرد مشعلها بصورت غیرمستقیم و با :

کاهش نرخ افت دمای آب گرم چرخشی، مانند استفاده از عایق های حرارتی در بدنه دیگها، منابع آب گرم مصرفی و سیستمهای لوله کشی گرمایش از کف، مشعل پربازده

کاهش حجم آب گرم چرخشی در ساختمان، مانند شیر ترموستاتیک رادیاتور

کاهش توام موارد فوق، مانند پنجره دوجداره، عایق کاری حرارتی سقف و کف دیوارها می باشد.

 در صورتیکه سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بطور مستقیم علاوه بر کنترل زمان روشنی-خاموشی مشعلها، پمپهای آب گرم چرخشی را نیز با منطقی هماهنگ و سازگار با برنامه کارکرد مشعل ها، متناسب با تغییرات دمای خارج ساختمان و شرایط مطلوب  دمای آب گرم مصرفی کنترل می نماید.

این ویژگی منحصربفرد (کنترل تجهیزات در مبداء) باعث می گردد تا دمای آب گرم چرخشی تنها به اندازه مورد نیاز و تا برقراری شروط مصارف گرمایشی افزایش یابد. در غیراینصورت همواره دمای آب گرم چرخشی در بالاترین حد خود بوده و با اجرای روشهای بهینه سازی در محل مصرف می بایست از اتلاف آن جلوگیری نمود. علاوه بر آن کنترل مستقیم پمپهای آب گرم چرخشی به میزان قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی الکتریکی، صرفه جویی شده و هزینه های استهلاک و سرویس-نگهداری نیزبه شدت کاهش می یابند.

4-2- بهینه سازی مضاعف مصرف سوخت در ساعتهای تعطیلی ساختمانهای غیرمسکونی :

قابلیتهای کنترلی سیستم های هوشمند موتورخانه موجب صرفه جویی در مصرف سوخت به دو صورت زیر می گردند :

الف- کنترل مصارف گرمایشی در زمان کارکرد و بهره برداری از موتورخانه

ب- امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه در دمایی ثابت و پائین پس از ساعت کاری در ساختمانهای غیرمسکونی

ساختمانها به لحاظ کاربری به دو دسته مسکونی و غیرمسکونی (اداری- آموزشی- عمومی- تجاری) تقسیم می شوند در ساختمانهای مسکونی از موتورخانه بصورت پیوسته و دائم به منظور تامین مصارف گرمایشی استفاده می شود و صرفه جویی ناشی از عملکرد سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در این دسته از ساختمانها صرفاً به لحاظ اعمال تغییرات دمای خارج ساختمان و کنترل دمای آب گرم مصرفی می باشد و صرفه جویی در این ساختمانها تا 20% امکان پذیر است.

درساختمانهای غیرمسکونی مانند ادارات و مدارس بدلیل استفاده منقطع و غیرپیوسته از ساختمان امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه پس ازساعت کاری نیزوجود دارد. بهره برداری ازاین پتانسیل تنها توسط سیستمهای کنترل هوشمند امکان پذیر می باشد. بعنوان مثال در مدرسه ای که ساعت کاری آن از ساعت 7 صبح تا 16 عصر می باشد و جمعه ها نیز تعطیل است، تنها از محل خاموشی موتورخانه پس از ساعت کاری بیش از 55% صرفه جویی حاصل می شود و در صورتیکه صرفه جویی زمان کارکرد موتورخانه نیز به آن اضافه گردد این رقم صرفه جویی به حدود 65% افزایش می یابد.

 در سایر روشهای بهینه سازی، صرفه جویی در مصرف سوخت تنها درزمان کارکرد موتورخانه ممکن می باشد و قادر به استفاده از پتانسیل بالای صرفه جویی زمان تعطیلی در ساختمانهای غیرمسکونی نمی باشند.

  5-2- صرفه جویی هوشمنـد در پیش راه انـدازی و تسـریع در خـاموشی (یا دمـای آماده باش) موتورخانه ساختمانهای غیرمسکونی:

یکی دیگراز پتانسیلهای قابل ملاحظه صرفه جویی در مصرف سوخت ساختمانهای اداری-آموزشی، استفاده از قابلیتهای هوشمند پیش راه اندازی و تسریع در خاموشی یا آماده باش سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در ساختمانهای غیرمسکونی می باشد. با توجه به اطلاعات ارسالی از سنسور حرارتی که در ضلع شمالی ساختمان نصب شده است، سیستم های کنترل هوشمند قادر می باشند طبق برنامه جدول زمانی و متناسب با سردی هوای خارج ساختمان موتورخانه ها را از چندین ساعت زودتر از ساعت شروع به کار ساختمان روشن و یا از دمای آماده باش به شرایط تابع حرارتی برسانند. همچنین با توجه به دمای هوای خارج ساختمان و در ساعات انتهایی کار ساختمان، تا 1 ساعت زودتر موتورخانه راخاموش و یا به دمای آماده باش می برند که موجب صرفه جویی هوشمند در مصرف سوخت میگردد.

6-2- دوره موثر صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت (12 ماه سال) :

سیستم های کنترل هوشمند بر خلاف سایر روشهای بهینه سازی (به استثناء عایق کاری موتورخانه و سیستم های لوله کشی) که تنها در دوره سرما و پنج یا شش ماه سال قادر به صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت ساختمان می باشند، بدلیل کنترل دمای آب گرم مصرفی با دو دمای حداقل و حداکثر در طی شبانه روز در تابستانها نیز به میزان قابل ملاحظه ای مصرف سوخت را کاهش می دهند و بدین ترتیب بصورت لحظه ای در 12 ماه سال فعال می باشند.

 7-2-زمان مناسب نصب و بهره برداری از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه :

 مدت زمان نصب و راه اندازی سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بسیار کوتاه و بطور متوسط در حدود 3 ساعت می باشد که بدون انجام هیچگونه تغییرات مکانیکی در موتورخانه انجام می گردد.

بهمین علت این روش در هر زمان از سال قابل اجرا می باشد و هیچگونه وقفه ای در تامین مصارف گرمایشی ساختمان بوجود نمی آورد.

در دیگر روشهای بهینه سازی این فاکتور عامل محدودکننده ای برای زمان اجرای پروژه می باشد. بعنوان مثال پنجره های دو جداره را نمی توان در فصل سرما و در ساختمانهایی که از آن بهره برداری شده است اجرا نموده یا تعویض شیرهای ترموستاتیک رادیاتور با شیرهای قدیمی در زمستان موجب اختلال چند روزه در گرمایش ساختمان می گردد.

8-2-تثبیت محدوده آسایش حرارتی در ساختمان :

 در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بدلیل لحاظ نمودن تغییرات دمای خارج ساختمان بر فرآیند کنترل دمای آب گرم چرخشی دمای داخل ساختمان با دامنه نوسانات محدودی کنترل شده و موجب تثبیت نسبی آسایش حرارتی ساکنین می گردد. البته این ویژگی بصورت دقیق تر در شیرهای ترموستاتیک رادیاتور نیز وجود.

آشنایی با کامپوزیت ها

آشنایی با کامپوزیت ها

 
در کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است.  به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد.  به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و...

از آنجا که نمی توان ماده‌ای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود.  کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیتهاست.  کامپوزیتها موادی چند جزیی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.  ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند.  اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی در اینجا ما تنها به کامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم.

در کامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده می‌شود:

1.        فاز تقویت کننده که درون ماتریس پخش شده است.

2.        فاز ماتریس که فاز دیگر را در بر می‌گیرد و یک پلیمر گرماسخت یا گرمانرم می‌باشد که گاهی قبل از سخت شدن آنرا رزین می‌نامند.

خواص کامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آنها، شکل و آرایش تقویت کننده و اتصال دو جزء به یکدیگر بستگی دارد. از نظر فنی، کامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع کامپوزیتها می باشند که خود به دو دسته الیاف کوتاه و بلند تقسیم می‌شوند.  الیاف می‌بایست استحکام کششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد.  در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل می‌شود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیکی و شیمیایی، کار انتقال نیرو به الیاف را انجام می‌دهد.  ضمناً ماتریس الیاف را به مانند یک چسب کنار هم نگه می‌دارد و البته گسترش ترک را محدود می‌کند.  مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد.  خواص کامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و کیفیت اتصال رزین و الیاف دارد.  اگر الیاف از یک حدی که طول بحرانی نامیده می‌شود، کوتاهتر باشند، نمی‌توانند حداکثر نقش تقویت کنندگی خود را ایفا نمایند.  الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده می‌شوند به دو دسته تقسیم می‌شوند:
 الف)الیاف مصنوعی ب)الیاف طبیعی.

کارایی کامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود.  اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریسهای پلیمری قرار داده شدهاند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد. ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیتهای پلیمری است.  این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد.  اول اینکه به عنوان یک بایندر یا چسب الیاف تقویت کننده را نگه میدارد.  دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل میدهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل میکند. 
سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش میشود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود میبخشد. تقویت کننده ها معمولاً شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر ترکهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع در یک صفحه شود.  بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده درکامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیکهای تجاری موجود میباشد.  در تیوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند.  در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند. در میان پلیمرهای گرماسخت پلی استر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزینهای پلی آمید بیشترین کاربرد را دارند.  در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، PEEK، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند.  همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشأ طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است.  از الیاف متداول در کامپوزیتها می‌توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود.  در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. 

برچسب‌ها: کامپوزیت

بررسی اجمالی سیستم های سازه ای ساختمانی در ایران

موقعیت 

بررسی اجمالی سیستم های سازه ای ساختمانی در ایران

سیستم های سازه ای مورد بررسی
1- قاب فولادی مفصلی با بادبند
2- قاب فولادی مفصلی با دیوار برشی
3- قاب فلزی صلب جوشی
4- قاب فلزی صلب پیچ و مهره ای
5- قاب صلب بتنی
6- قاب صلب بتنی با دیوار برشی
7- سیستم نوین سوپر پانل
8- سیستم نوین  ساندویچی با بتن پاششی
9- سیستم نوین قاب فولادی سرد نورد شده جدار نازک
10- سازه بتنی پیش ساخته
11-سیستم بتنی تونلی

قاب فولادی مفصلی با بادبند
مزایا:
الف – سرعت برپایی این نوع ساختمانها و در مقایسه با نوع بتنی آن زیاد بوده و با توجه به سرعت کار، این امکان بوده که با برنامه صحیح قطعات را در محل دیگری ساخت وسریعا در محل نصب کرد.
ب – با توجه به الاستیک بودن فولاد و شکل پذیری بالا درمقابل زلزله مقاومت و عملکرد مناسبی خواهد داشت .
ج- در سایزهای پائین و مقاطعی عمومی به وفور در بازار موجود بوده ولی برای مقاطع خاص نیاز به تامین از مبادی متفاوت و صرف زمان و هزینه زیاد دارد.
از طرفی می توان با توجه به تولید ورق فولادی درکارخانه نورد کاویان وفولاد مبادله می توان از تولیدات آن کارخانه نیز در ساخت تیرها وستونهای ورقی ویا ترکیب مقاطع نورد شده و ورق بهره گرفت.
معایب و محدودیت ها:
الف - کیفیت اجرای جوشکاری اسکلت فلزی در مشهد پایین است و کنترل کمی و کیفی آن ضروری بوده و نیاز به کنترل مستمر به خصوص در اتصالات دارد.
ب – مقاومت سازه ای فولادی در مقابل آتش سوزی کم است . در دمایی حدود 700 درجه سانتیگراد از بین می رود و خرابی و خسارات در بر خواهد داشت. البته می توان با ایجاد پوشش هایی از رنگ خاص و نیز سیمان و مصالح بنایی این مقاومت حرارتی را بالا برد اما این امر به دقت بیشتر در طراحی اجرا و نظارت نیاز دارد.
ج -  استفاده از اسکلت فلز نیاز به تامین سرمایه زیاد در ابتداء پروژه میباشد که معمولا با ساختار دریافت وام از طرف تعاونی مسکن ها از بانکها مغایرت دارد. ولی به لحاظ پائین بودن قیمت آهن آلات در مقطع کنونی مناسب می باشد.
د: با افزایش طبقات و ارتفاع ساختمان مقاطع ستون و بادبند و کف ستون افزایش زیادی یافته و نیاز به تعداد زیادی بادبند دارد که با محدودیت های معماری ممکن است قابل اجرا نباشد.

قاب فولادی مفصلی با دیوار برشی
مزایا:
الف – سرعت برپایی این نوع ساختمانها و در مقایسه با نوع بتنی آن زیاد بوده و با توجه به سرعت کار، این امکان بوده که با برنامه صحیح قطعات را در محل دیگری ساخت وسریعا در محل نصب کرد. ولی در مقایسه با سیستم بادبندی سرعت کمتری دارد.
ب – با توجه به الاستیک بودن فولاد و شکل پذیری بالا درمقابل زلزله مقاومت و عملکرد مناسبی خواهد داشت .
ج- در سایزهای پائین و مقاطعی عمومی به وفور در بازار موجود بوده ولی برای مقاطع خاص نیاز به تامین از مبادی متفاوت و صرف زمان و هزینه زیاد دارد.
از طرفی می توان با توجه به تولید ورق فولادی درکارخانه نورد کاویان وفولاد مبادله می توان از تولیدات آن کارخانه نیز در ساخت تیرها وستونهای ورقی ویا ترکیب مقاطع نورد شده و ورق بهره گرفت .
معایب و محدودیت ها:
الف - کیفیت اجرای جوشکاری اسکلت فلزی در مشهد پایین است و کنترل کمی و کیفی آن ضروری بوده و نیاز به کنترل مستمر به خصوص در اتصالات دارد.
ب – مقاومت سازه ای فولادی در مقابل آتش سوزی کم است . در دمایی حدود 700 درجه سانتیگراد از بین می رود و خرابی و خسارات در بر خواهد داشت. البته می توان با ایجاد پوشش هایی از رنگ خاص و نیز سیمان و مصالح بنایی این مقاومت حرارتی را بالا برد اما این امر به دقت بیشتر در طراحی اجرا و نظارت نیاز دارد.
ج -  استفاده از اسکلت فلز نیاز به تامین سرمایه زیاد در ابتداء پروژه میباشد که معمولا با ساختار دریافت وام از طرف تعاونی مسکن ها از بانکها مغایرت دارد. ولی به لحاظ پائین بودن قیمت آهن آلات در مقطع کنونی مناسب می باشد.
د: سرعت اجرا با توجه به نیاز به قالب بندی طبقه به طبقه دیوار برشی نسبت به سیستم بادبندی کمتر بوده و نیز دیوار برشی بار مرده بیشتری را به سازه تحمیل می نماید.
و: از طرفی با معماری قابلیت وفق بهتری با معماری برای ایجاد دیوارهای برشی دارد از طرفی ضخامت و بسته بودن دیوار مشکلاتی را برای معماری ایجاد می نماید.

قاب خمشی فولادی با اتصالات جوشکاری
مزایا:
الف: کلیه مزایای بیان شده برای سیستم های قبلی را دارد.
ب: نیازی به در نظر گرفتن فضای اختصاصی برای بادبند و دیوار برشی نداشته و قابلیت انطباق بیشتری با معماری دارد.
ج: به علت مشارکت بیشتر اعضا در تحمل بارها و درجه نامعینی بالاتر از اطمینان بیشتری برخوردار است.
معایب و محدودیت ها:
الف: در مقابل آتش سوزی نیاز به محافظت بیشتری دارد.
ب: مقاطع ستونها و تیرها عموما بزرگ شده و باعث اشغال معماری ساختمان و افزایش ضخامت سقف می گردد.
ج: قیمت تمام شده آن با توجه مصرف زیاد آهن آلات و نیاز به صرف وقت بیشتر در ساخت بالاتر است.
د: نیاز به عوامل اجرایی کارآزموده تر دارد. 

قاب خمشی فولادی با اتصالات پیچ و مهره ای
مزایا:
کلیه مزایای قاب صلب با اتصالات جوشی را دارد ضمن اینکه قابلیت پیش ساخته سازی بیشتری داشته و سرعت اجرای بااتری دارد.
معایب:
مشابه سیستم جوشی بوده ولی نیاز به دقت بالاتر در ساخت داشته که هزینه بیشتری را به سازه تحمیل می نماید.

قاب خمشی بتنی
مزایا:
الف – در این نوع سازه ها با استفاده از مقاومت فشاری بتن و مقاومت کششی فولاد از مصالح استفاده بهینه می شود .
ب – شن، ماسه و سیمان که عوامل اصلی تشکیل دهنده سازه اند و به وفورو قیمت مناسب ولی با کیفیت نه چندان مناسب یافت می شوند
ج – با توجه به اجرای یکپارچه این سیستم اتصالات استحکام و عملکرد بهتری دارند.
د- در مقابل زلزله و آتش سوزی مقاوم بوده ودوام مصالح فولادی با پوشش بتنی خود بخود تامین می شود .
ه – هزینه نگهداری و حفاظت سازه آن گونه که در اسکلت فلزی مصالح است در اینجا مطرح نیست
و- فولاد که مصالح گرانتری است در این روش کمتر مورد نیاز است ضمن اینکه استفاده از فولادهای اعلاتر با قیمت یکسان که در کشور به صورت میل گرد و نه پروفیل در اختیار می باشد ممکن است که بالطبع باعث کاهش وزن فولاد مصرفی می گردد سرعت اجرایی آن نسبتا کم است و به زمان بیشتری برای انجام بتن ریزی از مرحله یک به مرحله دیگر نیاز است .
معایب:
الف: ابعاد زیاد تیرها و ستونها محدودیت هایی برای معماری و نیز عبور لوله های تاسیساتی ایجاد می نماید.
ب- وزن این نوع ساختمان در مقایسه با سیستمهای فولادی و یا مرکب و نیمه مرکب بالاست این اضافه وزن می تواند خود در بارگذاریهای عادی و زلزله اثرات شدیدتری در افزایش نیروهای داخلی در طرح و نیز ابعاد اعضا ایجاد کند .
ج – سرعت اجرایی آن نسبتا کم است و به زمان بیشتری برای انجام بتن ریزی از مرحله یک به مرحله دیگر نیاز است. ضمن اینکه در صورت نبود سیستم مناسب اجرا و کنترل نسبت به تامین کیفیت مناسب و یکنواخت نمی توان اطمینان داشت.

قاب خمشی بتنی با دیوار برشی
مزایا:
کلیه مزایای قید شده برای قاب صلب بتنی را دارد ضمن اینکه سیستم از نظر طبقه بندی آئین نامه زلزله سیستم دوگانه بوده و برای ساختمانهای بلندتر از 50 متر قابل استفاده می باشد.
مقاطع در این سیتم از سیستم قبلی کوچکتر شده و باعث کاهش هزینه ها می گردد.
معایب:
مشابه سیستم قاب صلب بتنی بوده و وجود دیوارها باعث ایجاد محدودیت هایی در بازشوها می گردد.

سیستم نوین دیوار باربر بتنی با قالب ماندگار (سوپر پانل)
مزایا:
الف- مزایا بیان شده برای سیستم های قاب بتنی با دیوار برشی را دارد.
ب - سرعت اجرای بالایی را دارد.و در شرایط آب و هوایی سرد امکان کار بیشتری نسبت به سایر سیستم ها دارد.
ج- تبادل حرارتی آن در قیاس با سایر سیستم ها بسیار کمتر می باشد.
معایب:
الف- تمامی محدودیت های بیان شده برای سیستم بتنی با دیوار برشی را در بر دارد.
ب- ابعاد دیوارها به علت وجود قالبها در سازه و نیز نازک کاری خشک بر روی آن بیشتر خواهد شد و لازم است دیوار‌های طبقات مختلف درست در یک راستا قرار داشته باشند. این امر محدودیت در زمینه معماری محسوب می‌شود.
ج- مجری و تولیدکننده آن محدود بوده و وابستگی به کانال خاص تامین آن را ایجاد می نماید.
د- استفاده بیش از حد از میلگرد برای هم‌پوشانی میلگرد‌ها از دیگر محدودیت‌هایی است که این محصول را برای انبوه‌سازی نامناسب می‌کند. با توجه به این نکته که برای سهولت اجرا، میل‌گرد‌های عمودی کوتاه و با هم‌پوشانی متعدد در نظر گرفته می‌شوند، دور ریز میلگرد و آن به طور محسوسی بیش از روش‌هایی مانند روش تونلی است.

سیستم نوین ساندویچی با بتن پاششی(3D پانل)
مزایا:
الف: وزن تمام شده کمتری نسبت به سیستم های قاب بتنی دارد.
ب- مشارکت دیوارهای جدا کننده در تحمل بار باعث صرفه جویی در فضا و مصرف مصالح و نهایتا قیمت تمام شده دارد.
ج- تبادل حرارتی پائینی دارد.
معایب:
الف - فضاهای بیشتری برای تامین دیوارهای باربر مورد نیاز است.
ب- تعداد طبقات قابل اجرا با این سیستم محدودیت دارد.
ج- به علت نبود ماشین آلات بتن پاشی مناسب و عدم تراکم بتن پاششی سازه دچار ترک و چروک در اثر افت بتن در دراز مدت می گردد.
د- فوم داخلی در دراز مدت در اثر عوامل مختلف ثبات نداشته و مشکلاتی را ایجاد می نماید.


سیستم قاب سبک فولادی
مزایا:
الف- سبکی بسیار زیاد سازه
ب- سرعت بالای نصب
ج- مقاومت زیاد سازه در برابر رطوبت
معایب:
الف- محدودیت در تعداد طبقات : 2طبقه با اعضای مهاربند قطری و5 طبقه با دیوار برشی بتنی
ب- محدودیت در معماری به لحاظ محدودیت دهانه تیرها و نیز وجود دیوارهای باربر فلزی میانی
ج- نیاز به تکنولوژی ساخت بالا و نبود تولید کنندگان زیاد در حال حاضر
د- صداهای ناشی از انقباض و انبساط فولاد ناشی از عدم اجرای کامل دتایلها و حساسیت به نحوه ساخت و نصب
و- مقاومت کم در برابر اتش سوزی
ز- وجود فضاهای خالی و امکان لانه گیری حشرات و حیوانات موذی در این فضاها

سیستم های پیش ساخته بتنی در انواع مختلف
مزایا:
الف- تمامی مزایای عمومی ساختمانهای بتنی
ب- سرعت بالا در ساخت و نصب با توجه به امکان ساخت همزمان قطعات در مکانی دیگر
ج- امکان بازرسی و کنترل بیشتر روند ساخت
معایب:
الف- نیاز به ماشین آلات پیشرفته تر
ب- اشکالات در طراحی و اجرای اتصالات قطعات به هم
ج- نبود امانات کافی در کشور

سیستم بتنی تونلی
مزایا:
الف- مقاومت و شکل پذیری مناسب در برابر زلزله و بار قائم
ب- سرعت بالاتر نسبت به اسکلت بتنی ضمن داشتن عمده مزایای ساختمان بتنی
معایب:
الف- فقط برای سیستم معماری با مدول مکعب مستطیل قابل اجرا بوده و دیوارهای زیاد سازه ای برای معماری مزاحمت دارند.
ب- هزینه نسبتا بالای تامین قالب و امکانات اجرایی و مواد افزودنی بتن مثل روان کنندها و تسریع کننده گیرش بتن
ملاحظات خاص معماری جهت بستن و باز کردن قالبهای تونلی و محدودیتهای اجرا در خصوص ابعاد قالب و قالب گذاری

مقایسه سیستم های مختلف سقف

1- طاق ضربی
2- تیرچه بتنی
3- تیرچه فولادی با جان باز
4- مرکب بتن و فولاد (کامپوزیت)
5- دال بتنی درجا
6- دال بتنی پس کشیده

تاق ضربی
مزایا:
الف- استفاده از مصالح سنتی و آشنایی عوامل اجرایی
ب- هزینه اجرایی متوسط
معایب:
الف- عدم یکپارچگی مناسب و محدودیت های آئین نامه زلزله
ب- وزن زیاد
ج- مقاومت کم در مقابل آتش و انتقال حرارت زیاد
د- محدودیت در دهانه های بزرگ از نظر اقتصادی و ضخامت بالای تیرها

تیرچه و بلوک با تیرچه پاشنه بتنی
مزایا:
الف- پیوستگی و صلبیت مناسب سقف
ب- فراوانی مصالح مربوطه و آشنایی عوامل اجرایی
ج- سبک بودن و عایق حرارتی و صوتی مناسب در صورت استفاده از بلوک پلی استایرن
معایب:
الف- نیاز به شمع بندی و زمان بری ناشی از آن
ب- سنگینی سقف برای بلوک های سفالی و سیمانی
ج- مقاومت کم در برابر آتش سوزی برای بلوک های پلی استایرن
د- ضخامت نسبتا زیاد سقف

تیرچه فولادی با جان باز
مزایا:
الف- فراوانی و در دسترس بودن مصالح
ب- سرعت اجرای نسبتا مناسب با توجه به عدم نیاز به شمع بندی
ج-سایر مزایای سقف تیرچه و بلوک بتنی
معایب:
الف- کیفیت بسیار نامناسب تیرچه های فولادی و تهیه با مصالح نامرغوب و مستعمل توسط افراد بی تجربه که برطرف کردن این موارد موجب افزایش هزینه ها خواهد شد.
ب- وزن نسبتا زیاد در صورت استفاده از بلوک سفال و سیمانی
ج- مقاومت کم در برابر آتش سوزی بخصوص در صورت استفاده از بلوک پلی استایرن
د- ضخامت نسبی زیاد سقف
و- عمر مفید کم به علت کاربرد ورق فولادی نازک بدون محافظت در مقابل رطوبت

مرکب بتن و فولاد (کامپوزیت)
مزایا:
الف- یکپارچگی و صلبیت مناسب سقف
ب- استفاده بهینه از ظرفیت مصالح بتنی و فولادی
ج- سرعت مناسب اجرایی بخصوص در طراحی بدون شمع بندی و نیز استفاده از قالب ماندگار سازه ای
د- امکان عبور تاسیسات از زیر سقف و کاهش بار مصالح پرکننده کف
و- مقاومت مناسب در برابر آتش سوزی و حرارت
ز- امکان پوشش دهانه های بزرگ
معایب:
الف- لزوم اجرای سقف کاذب در زیر سقف
ب- ضخامت نسبتا زیاد سقف
ج- ارتعاش زیاد در صورت طراحی نامناسب
د- سرعت کم در صورت طرح بهینه با شمع بندی

دال بتنی دو طرفه درجا
مزایا:
الف- یکپارچگی و صلبیت مناسب
ب- ضخامت نسبتا کم در قسمت دال
ج- مقاومت بالا در برابر آتش سوزی
معایب:
الف- سرعت اجرایی پائین و ضرورت قالب بندی کامل سقف
ب- هزینه اجرایی بالا
ج- عمر مفید مناسب
د- وزن نسبتا زیاد سقف بخصوص برای دهانه های بزرگ

دال بتنی درجا با مفتول های پس کشیده
مزایا:
الف- کلیه مزایای بیان شده برای دال بتنی درجا
ب- امکان پوشش دهانه های بزرگ با ضخامت کم دال
معایب:
الف- نبود تکنولوژی در دسترس و انحصاری بودن نسبی روش
ب- هزینه اجرای بالا

بررسی سیستم های مختلف دیوار
1- تیغه سفالی
2- دیوار ساندویچی با بتن پاششی
3- دیوار خشک
4- دیوارچینی با بلوک بتن سبک

تیغه  سفالی
مزایا:
الف- در دسترس بودن مصالح مورد استفاده و عدم نیاز به نیروی تخصصی
ب- وزن نسبتا مناسب و ضخامت قابل قبول
ج- تبادل حرارتی و صوتی کم مناسب برای تیغه چینی دیوارهای داخلی
د- مقاومت موضعی کافی در برابر نیروهای ضربه ای
معایب:
الف- نیاز به کلاف بندی مناسب فولادی برای رعایت ضوابط لرزه ای
ب- سرعت نسبتا کم اجرا
ج- ضریب انتقال حرارتی نسبتا بالا که برای دیوارهای پیرامونی با ضخامت کم قابل اجرا نمی باشد.

دیوار ساندویچی با بتن پاششی
مزایا:
الف- یکپارچگی و مقاومت بسیار مناسب و عدم نیاز به کلاف بندی فولادی خاص
ب- مقاومت خوب در برابر انتقال صورت و حرارت
ج- سرعت اجرای بالا
د- موجود بودن نسبی مصالح
و- امکان کاهش ضخامت دیوار بخصوص برای دیوارهای خارجی
معایب:
الف- نیاز به تجهیزات برای اجرای مناسب بتن پاشی
ب- ضرورت در نظر گرفتن تاسیسات قبل از اجرای بتن پاشی و قبل از اتمام سفت کاری
ج- هزینه اجرایی نسبتا زیاد
د- از بین رفتن لایه پلی استایرن میانی در حرارت بالا به خصوص در اطراف دودکش ها و اشکالات ثانوی ناشی از آن

دیوار خشک
مزایا:
الف- سرعت بالای اجرا
ب- وزن کم
معایب:
الف - مقاومت به نسبت کم در مقابل عوامل محیطی و ضربه
ب- احساس ناخوشایند استفاده کننده
ج- انتقال صوت

دیوار چینی با بلوک بتن سبک
مزایا:
الف- وزن نسبتا کم و سرعت نسبی بالا در اجرا
ب- ضریب انتقال حرارتی پائین تر از بلوک سفال
ج- عدم نیاز به عوامل اجرای با تخصص ویژه
د-برش آسان بلوک جهت اجرای تاسیسات برقی
ه –نیاز به ضخامت کم جهت انجام نازک کاری
معایب:
الف- عدم یکپارچگی همانند سیستم های ساندویچی
ب- نیاز به کلاف بندی فولادی و در نتیجه افزایش قیمت
ج- افت بتن در طول زمان در نمونه های تولیدی در استان
د- هزینه بالا در نمونه های تولیدی در خارج استان و هزینه حمل بالا
و- ضخامت زیاد برای دیوارهای محیطی

مقایسه بین سیستم های مختلف دیوارچینی
برای دیوارهای محیطی خارجی ساختمان ها و دیوارهای بین واحدی و نیز دیوارهای داخلی واحدها  اهمیت پارامترهای مختلف متفاوت می باشند لذا در ادامه با تفاوت وزن پارامترها به جدول مقایسه هر یک از روشها پرداخته می شود.

نتیجه گیری
ا- برای سیستم سازه ای مناسب ترین گزینه قاب ساده فولادی با دیوار برشی و سپس همین سیستم با گزینه بادبندی حائز بیشترین امتیاز گردید. که می توان سیستم جوشی و یا سیستم پیچ و مهره را نیز با اولویت جوشی اختیار نمود. پس از آن قاب خمشی بتنی با دیوار برشی مناسب ترین گزینه تعیین شد.
2- در گزینه های مختلف سقف ها سقف مرکب بتن و فولاد یا کامپوزیت مناسب ترین گزینه بوده و سپس تیرچه و بلوک سقف دارای امتیاز بالاتر بعدی می باشد.
3- برای گزینه های مختلف دیوارها برای دیوارهای خارجی و بین واحدی دیوار ساندویچی با بتن پاششی و برای دیوارهای داخلی دیوار خشک انتخاب شده است. گزینه دوم در این بین می تواند دیوارچینی با بتن سبک باشد.
4- امکان ترکیب در برخی گزینه های برتر سازه ای و سقف با هم در برخی موارد وجود ندارد بطور مثال در صورت انتخاب سیستم بتنی امکان اجرای سقف کامپوزیت نمی باشد و باید الزاما به سراغ سقف تیرچه و بلوک رفت.

برج مراقبت پرواز فرودگاه

مراقبت پرواز سیستمی است که برای جلوگیری از تصادفات و ایجاد بستری مناسب و کارآمد برای حرکت روان ترافیک (عبور و مرور) هوایی، راهنمایی های لازم را به کلیه یگانهای پروازی (هواگردها) ارائه می‌دهد.

مراقبت پرواز به سه زیر مجموعه تخصصی عمده قابل تفکیک می‌باشد که می‌توان از آنها با عناوین واحد کنترل ترافیک فرودگاه و واحد کنترل تقرب و واحد کنترل مسیر پرواز نام برد. واحد کنترل ترافیک فرودگاه مسئول هدایت ترافیک هوایی در محدوده 5-7ناتیکال مایلی هر فرودگاه می‌باشد، در حالیکه ترافیک موجود در مسیر بین پایانه‌های اصلی و همچنین نقاطی که به دلیل نداشتن ترافیک قابل توجه، نیازی به یک پایانه مجهز ندارند، توسط واحد مرکز کنترل (ACC)هدایت می‌شوند و هماهنگی بین مرکز کنترل و فرودگاهها یا در مناطقی که بدلیل وجود چند فرودگاه حجم ترافیک هوایی و درگیری ترافیک هوایی ایجاب می‌کند واحد کنترل تقرب مسول هدایت ترافیک هواییست.

افرادی که مسئول کنترل ترافیک پایانه‌ای هستند و بطور مصطلح آنان را کنترلر می‌نامند، در مجموئه اماکن و تأسیساتی مشغول به کار هستند که انها را بترتیب برج مراقبت پرواز یا بطور اختصار ( ATCTs ) و پایانه کنترل تقرب به‌وسیله رادار یا بطور اختصار ( TRACON )، می‌نامند. در بعضی از نقاط پرسنل مورد نیاز بطور مشترک و هم‌زمان در ATCT و TRACON با یکد یگر همکاری می‌کنند، در حالیکه در دیگر نقاط، برج مراقبت و TRACON کاملاً از یکد یگر جدا بوده و بطور مستقل عمل می‌کنند. برای مثال فرود گاه بین المللی هنولولو دارای تأسیسات مشترک می‌باشد، در صورتی که برج مراقبت فرود گاه اوهارای شیکاگو در محل فرودگاه واقع می‌باشد، ولی تأسیسات کنترل تقرب رادار آن در فاصله‌ای دورتر و در الجین ایلینویز واقع می‌باشد.

کنترلرهای یک پایانه موظف هستند با ایجاد جدایی بین یگانهای پروازی که در تاکسیرو ها taxiways) یا مسیرهای ارتباطی فرعی ) و باندهای پروازی یک فرودگاه در حال حرکت می‌باشند، و همچنین برای آن دسته از هواپیماهایی که در محدوده هوایی آن فرودگاه در حال پرواز می‌باشند، شرایطی ایجاد نمایند تا هواپیماهای مذکور بتوانند حرکتی روان و کارآمد داشته باشند. مناطقی که در نزد یکی محدوده فرود گاه واقع شده‌اند عمد تا از داخل سازه‌ای بلند، که دور تا دور آن تعدای پنجره تعبیه شده است ( برج مراقبت )، تحت نظارت قرار دارند. هماهنگ و مرتب کردن هواپیماهای ورودی برای نشستن د ر باند فرود گاه، و توضیع هواپیماهای خروجی وارجاع کنترل آنها به واحدهای کنترل مسیر پرواز، توسط واحد رادار انجام می‌پذیرد که در واحد TRACON واقع شده است.

تأسیسات و اماکنی که کنترلرهای ترافیک هوایی مسیر پرواز در آن مشغول به کار هستند، به ترتیب مرکز کنترل (مسیر) ترافیک هوایی ( ARTCCs ) و د یگری مرکز کنترل منطقه‌ای ( ACCs ) نامیده می‌شوند، که عموماً تمامی آنها به نام مرکز( کنترل ) شناخته می‌شوند. هر مرکز(کنترل) مسئولیت کنترل منطقه‌ای به وسعت هزاران مایل را به عهده دارد. مراکزی که کنترل هواپیماهایی را به عهده دارند که بر فراز اقیانوسها وبین قاره‌ها پرواز می‌کنند، منطقه وسیعی را تحت نظارت خود دارند. برای مثال مرکز کنترل ترافیک هوایی اوکلند واقع در ایالت کالیفرنیا مناطق زیادی از اقیانوس آرام را که مابین سواحل غربی آمریکا و گوام قرار دارند کنترل می‌کنند. در آنسوی مرز های ایالات متحده این گونه مناطق را به نام FIRs می‌شناسند.

مراکز کنترل عموماً ترافیک هوایی را به کمک رادار های دوربرد کنترل می‌کنند. در نقاطی که دسترسی به رادار میسر نمی‌باشد کنترل و ایجاد جدایی بین هواپیماها با بهره گیری از روش پیچیده و سنتی کنترل بدون رادار صورت می‌پذ یرد.

نرم‌افزارهای کنترل ترافیک هوایی

تا کنون مبالغ زیادی برای طراحی نرم افزار هایی که بتوان از آنها در بهینه سازی روش کنترل ترافیک هوایی استفاده کرد، هزینه شده است. ولی با این حال کماکان در برخی از مراکز کنترل ترافیک اطلاعات مربوط به هر پرواز بر روی نوار های کاغذی، که مخصوص این کار در اختیار کنترلرهای ترافیک می‌باشد، ثبت می‌شود، و در ادامه و تکمیل اطلاع رسانی در مورد مسیر پروازهای یاد شده برخی از اطلاعات مستقیما بین کنترلرها رد و بدل می‌شود. در مراکز کنترل جدید تر برای ثبت اطلاعات پروازی نشاندهنده‌های رایانه‌ای جایگزین نوارهای کاغذی شده اند. به همان سرعت که دستگاه‌ها ی جدید تر وارد سیستم کنترل ترافیک می‌شود مراکز کنترل ترافیک بیشتری نیز استفاده از نوارهای کاغذی ثبت اطلاعات را متوقف می‌کنند. تخصیص ونامگذاری خطوط هوایی مسافری، با بکارگیری علائم شناسائی خاص ( نام رادیوئی )، که حداکثر شامل چهار عدد می‌باشد که به دنبال نام اختصاصی خطوط هوائی قرار می‌گیرد، شرط لازم برای ایمنی پرواز و ایجاد جدائی کافی بین هواپیماها می‌باشد. دراین راستا همواره بهتر است که در برنامه پروازی هر هواپیما در طول هفته یک نام وعلامت شناسائی ثابت در نظر گرفته شود، حتی اگر زمان تعیین شده برای پرواز از فرودکاه مبداء در روزهای هفته به مقدار جزئی تغیر داشته باشد. در مسیر برگشت نیز غالبآ فقط آخرین عدد از علائم شناسائی هر پرواز، نسبت به پرواز رفت، تغییر می‌کند. در مراقبت پرواز قطعه یا بخشی از فضا که از نظر ابعاد مشخص می‌باشد و کنترل ترافیک هوائی آن به یکی از کنترلر ها سپرده شده اصطلاحآ sector ویا به عبارت دیگر" ناحیهٌ پروازی" اطلاق می‌شود. بر مبنای شرایط حاکم ( از قبیل حجم ترافیک و غیره... )، هر کنترلر می‌توان در مقاطع خاص مسئولیت کنترل یک یا دو ناحیه ( sector ) را راسآ در اختیار داشته باشد.

سیستم مراقبت پرواز همواره فن آوری های قابل توجه‌ای را مورد استفاده و بهره برداری قرار می‌دهد. بهره گیری از سیستم‌های رادار "اولیه" و رادار "ثانویه"، آگاهی و شناخت بهتر از موقعیت و محدوده فضای تحت نظارت هر کنترلر را مقدور می‌سازد. نحوه عملکرد سیستم های راداری بد ین گونه است که: امواج الکترومغناطیسی که توسط آنتن رادار ها ارسال می‌شود، پس از برخورد به پوسته خارجی بد نه انواع هواپیماها که اکثرآ از جنس فلز می‌باشد، منعکس شده، و به نسبت بزرگی بدنه هواپیماهای مذ بور بر روی صفحهٌ نمایشگر ( مانیتور) رادار به نحوی نشان داده می‌شود که برای کنترلر مراقبت پرواز قابل روئیت باشد، و هم‌زمان با این فرآیند هواپیماهائی که مجهز به سیستم پاسخگر (transponder) باشند توسط ردیاب ( interrogator) رادار ثانویه رد یابی شده، و اطلاعاتی از قبیل: کد معرف ( mode A )، ارتفاع ( mode C ) و علا ئم شناسائی و یا به عبارت دیگر نام رادیوئی ( mode S ) هر هواپیما بر روی صفحه نشاندهنده رادار نمایش داده می‌شود. انعکاس شرایط جوی خاص نیز معمولآ بر روی صفحه نشاندهنده رادار قابل روئیت می‌باشد.

با تلفیق کلیه اطلاعات دریافتی از رادارهای موجود در مناطق مختلف می‌توان هم‌زمان شمائی عمومی از کل فضای پروازی در اختیار داشت. برخی از اطلاعات در یافتی از رادارها قابل پردازش و محاسبه می‌باشند که از تبد یل آنها می‌توان مواردی چون سرعت هواپیما نسبت به زمین و سمت حرکت( مغناطیسی) هواپیما را بدست آورد.

با بهره گیری از" سیستم‌های نمایشگر عملیات پروازی" پیشرفته، کنترلها قادر به ایجاد ارتباط و کسب آگاهی از طرحهای پروازی الکترونیک، خواهند بود.

در مجموع لازم به یادآوری است که در مناطق مختلف همواره ابزار متفاوتی در دسترس هر کنترلر می‌باشد که می‌توان برخی از آنها را به ترتیب زیر نام برد

§         هشدار خطر تصادف ( CA) : وسیله ایست برای هشدار به کنترلر در صورت وجود احتمال برخورد در گذرگاههای هوائی.

§      اعلام خطر کاهش ارتفاع امن ( MSAW ) : سیستم اعلام خطری است که کنترلر به‌وسیله آن خلبان را در صورت کاهش ارتفاع، بیشتر از حد مجاز، آگاه می‌سازد.

§      سیستم هماهنگ کننده (SYSCO) : که کنترلر را قادر می‌سازد همآهنگی های لازم برای انتقال کنترل هواپیما از یک ناحیه (sector ) به ناحیه دیکر را انجام دهد.

§         اعلام خطر ورود به مناطق ممنوعه ( APW ) : برای آگاهی کنترلر در صورت ورود هواپیماهای غیرمجاز به مناطق ممنوعه.

§         مدیریت پروازهای ورودی و خروجی: برای مرتب و تنظیم کردن طرح ورود و خروج هواپیماها از یک فرودکاه.

برج‌های دوقلوی پتروناس در مالزی

برج‌های دوقلوی پتروناس در مالزی از بلندترین برج‌های جهان به شمار می‌آیند که در ساخت آنها سبک خاصی از معماری به کار گرفته شده است. این برج‌ها در واقع به دلیل تلفیق معماری مدرن سنتی منحصر به فرد بوده و نماد کشور مالزی هستند.  شاید این مساله خیلی رایج نباشد که یک بنا، نماد یا سمبل یک کشور یا ملت محسوب شود، اما بناهایی همچون برج ایفل در فرانسه ، ساختمان امپایراستیت در ایالات متحده و برج‌های پتروناس در مالزی این گونه هستند.  برج‌های دوقلوی مالزی همزمان با شکوفایی اقتصادی قاره آسیا در مالزی واقع در کرانه اقیانوس آرام ساخته شدند. شرکت ملی نفت مالزی برای توسعه عملیات اجرایی خود نیاز به مقری جدید داشت که این امر در نهایت منجر به ساخت این برج‌ها شد.  به خاطر سبک خاص و جالب توجهی که در معماری این برج‌ها به کار رفته است، تصاویر آنها در فیلم‌ها، تلویزیون‌ها، کتاب‌ها و حتی بازی‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار گرفته است. این برج‌ها به دلیل شیشه‌ای بودن دیواره‌شان ظاهری پرزرق و برق دارند، اما در عین حال از ستون‌هایی کنگره‌دار تشکیل شده‌اند که به آنها جلوه‌ای زیبا و ملموس می‌دهند. برج‌های دوقلوی پتروناس با یک پل هوایی که در طبقه 42 نصب شده است به یکدیگر مرتبط می‌شوند.

تعداد طبقات	88
ارتفاع	451.9 متر از سطح خیابان
ارتفاع بدون قسمت راس	378 متر
محل پل هوایی	طبقات 41 و 42
طول پل هوایی	58.4 متر
ارتفاع پل هوایی	170 متر از سطح خیابان
ارتباط عمودی	29 آسانسور سریع در هر برج
تعداد پله برقی	10 عدد در هر برج
روکش فولاد ضد زنگ	65000 متر مربع
بتن	160000 متر مکعب در کل سازه
فولاد	36910 تن
پی	4.5 متر ضخامت و زیر هر برج با 104 شمع 60 تا 115 متری حمایت شده

این پل 192فوت طول (58.5 متر) و از سطح زمین 558 فوت (170 متر) ارتفاع دارد و دو پایه موقعیت آن را ثابت حفظ می‌کند. فضایی که برج‌های پتروناس اشغال می‌کنند به شکل یک ستاره 8 گوشه با برجستگی‌های دایره مانند است که در آسیا و اسلام متداول است و در واقع سمبل صلح و رستگاری محسوب می‌شود. برای ساختمانی با این ویژگی‌های خاص چگونگی رفت و آمد مردم در اطراف آن مساله‌ای است که توسط طراحان این برج‌ها مورد توجه قرار گرفته است.

از ورودی اصلی این برج‌ها، افرای که قصد دارند به طبقات زوج بروند می‌توانند سوار آسانسور شوند، کسانی هم که قصد رفتن به طبقات فرد را دارند می‌توانند با پله برقی یک طبقه بالا رفته تا سوار سری دوم همان آسانسورها شوند. به این ترتیب یک مجموعه آسانسور به دو طبقه همزمان می‌تواند سرویس دهد.

هر یک از این برج‌های 88 طبقه، فضایی معادل 218 هزار متر مربع را به خود اختصاص داده‌اند که در فاصله سال‌های 1992 تا 1998 ساخته شده‌اند. طراحان این برج‌ها «سزار پلی» و شرکایش بودند که پروژه ساخت این دو برج دوقلوی منحصر به فرد را در مرکز کوالالامپور پایتخت مالزی به مرحله اجرا درآوردند. 

ساخت این برج‌ها هزار و 600 میلیارد دلار هزینه در برداشته است. این دو برج با 32 هزار پنجره و 1483 فوت (452 متر) ارتفاع بلندترین بناهای دنیا به شمار می‌روند که البته در این مورد اختلافاتی وجود دارد. اگر بر بالای بالاترین طبقه برج سیرز (Sears) در شیکاگو بایستیم 200 فوت (70 متر) بالاتر از آخرین طبقه برج‌های پتروناس خواهیم بود. 

بلندترین طبقه برج‌های پتروناس 1242 فوت(378.5 متر) از سطح زمین ارتفاع دارد و بقیه بنا یک اثر معماری مخروطی شکل است. در حالی که ارتفاع بلندترین طبقه برج سیرز از سطح زمین 1450 فوت (442 متر) است، اما بالای این برج تنها آنتنی که ارتفاع برج را به 1730 فوت (527.5 متر) می‌رساند، قرار گرفته است.

آشنایی با تونل توحید و مشخصات فنی آن

آشنایی با تونل توحید و مشخصات فنی آن

حمل‌ونقل عمومی معضل بزرگ و پیچیده شهرهای بزرگ دنیاست.  گسترش معابر شهری و بزرگراه‌سازی‌ در دهه‌های 70‌و‌80 میلادی نهضتی بزرگ در میان شهرهای بزرگ به‌وجود آورد اما با گسترش شهرها و ازدحام خودروها خیلی زود بزرگراه‌ها در شهرها به شاهراه‌هایی بدل شدند که مملو از خودروها بودند.  از ابتدای دهه 90 مسئولان شهرها به ‌تدریج به فکر گسترش حمل‌ونقل عمومی در شهرهای بزرگ افتادند.
تلاش متفکران عرصه شهرنشینی بر این بود تا حمل‌ونقل را از حوزه عمومی شهر خارج کنند. اما بزرگراه‌ها و معابر گسترده شهری که هر روز عرصه‌ای از شهر را به‌خود می‌گرفت این امکان را از آنان ربود. بنابراین خیلی زود آنان به این نتیجه رسیدند که هم برای ایجاد معابری جدید و هم بازگرداندن روح زندگی به شهر، بخش عمده‌ای از حمل‌ونقل درون‌شهری را به زیر زمین منتقل کنند. مترو بزرگ‌ترین مصداق این نظر بود اما تونل‌های بزرگ شهری به‌تدریج با تکیه بر این نظریه در شهرهای بزرگ جهان گسترش یافت و به رؤیای شهرسازان تحقق بخشید که حمل‌ونقل باید به زیر پوست شهر منتقل شود.
تونل توحید بعد از تونل رسالت دومین اقدام مدیران شهری برای تحقق این نظریه است؛ اینکه فضای بیرونی شهر در اختیار زندگی شهروندان قرار گیرد و بخشی از حمل‌ونقل به زیر زمین برده شود. اگرچه این تلاش‌ها با احداث تونل‌هایی مانند امیرکبیر، نیایش- صدر و حتی امام علی(ع) در آینده رنگی جدی به‌خود می‌گیرد اما تونل توحید شاید نقطه عطف تلاش مدیران شهری برای بردن خودروها به زیر عرصه شهری است.     
 به‌ دلیل واقع شدن این منطقه در قلب شهر تهران، تونل توحید دارای جایگاه استراتژیک و مهمی است و به حق می‌توان گفت که این سازه موجب خلاصی شهروندان از فشار ترافیک فشرده در پایتخت ایران خواهد شد.
وقتی درصدد مقایسه تونل توحید با تونل‌های مشابه در مناطق شهری اروپا مثل پاریس، مادرید و وین برمی‌آییم، می‌توانیم مدعی شویم که تونل توحید در زمره تونل‌های زیرزمینی پیشرو و برتر شهری دنیاست و به راستی می‌توان آن را نقطه عطفی در تاریخ تونل‌سازی مدرن به حساب آورد.
از نظر فنی سازه تونل طوری طراحی شده است که بسیار ایمن است. از نظر مهندسی به لحاظ برخورداری تونل از سیستم تهویه مناسب، دارا بودن 3 ‌لاین مجزا و یک ‌لاین اورژانس، در هر جهت شرایط ایمن و آسانی برای استفاده‌کنندگان تونل از شمال به جنوب و از جنوب به شمال فراهم شده است.
از آنجایی که هر تونل تحت شرایط خاص خود از لحاظ ژئومتری، ژئولوژی و ژئومکانیک ساخته می‌شود، باید تونل‌ها را نسبت به وضعیتی که در منطقه احداث دارند، سنجید. البته طی چندین دهه تاریخ طولانی تونل‌سازی، رکوردهای متعددی به ثبت رسیده است و پس از پایان ساخت هر تونل رکورد زمانی آن به ثبت می‌رسد که موسوم به record tunnels است اما در یک نگاه کلی می‌توان گفت تونل توحید یکی از رکوردداران مبحث تونل‌سازی در دنیا خواهد بود.
 پس از بازدیدهای مکرر از محل احداث تونل توحید در مراحل مختلف حفاری و نصب حائل برای حمایت از خاک سست ، ساخت تونل توحید تحت اصول پذیرفته‌شده کنوانسیون روش‌های تونل‌سازی ساخته شده و مورد تایید انجمن بین‌المللی تونل‌سازی  (ITA) است. با درنظر گرفتن این ملاحظات، تونل توحید هم در مرحله ساخت و هم به هنگام بهره‌برداری امن و ایمن است.
 پیچیدگی خاصی در مدیریت فنی احداث تونل وجود دارد زیرا از طرفی ماهیت مهندسی تونل و از طرف دیگر نوع مهندسی ژئوتکنیکی، چنین شرایطی را ایجاب می‌کند. مدیران تونل‌سازی باید در شناخت رفتار زمین در هنگام حفاری و حائل‌گذاری به‌ویژه در خاک‌های سست در محیط شهری تبحر داشته باشند.
احداث تونل توحید برای مهندسان ایرانی یک چالش به حساب می‌آمد اما آنها بالاخره توانستند با اتکا به دانش فنی و ظرفیت‌های مهندسی متخصصان خود بر آن چالش فائق آیند و از این نظر باید به آنها تبریک گفت.
هزینه کارهای عمرانی در کشورهای مختلف اروپا از کشوری به کشور دیگر اندکی متفاوت است. طی بحران‌های اخیر اقتصادی (سال‌های‌2008 و 2009) اغلب کشورهای آسیب‌دیده از رکود سعی کردند به جای کاهش هزینه‌های سازندگی، بودجه کارهای عمرانی را به سمت زیرساخت‌ها سوق دهند. بودجه این سرمایه‌گذاری‌ها به‌صورت عام، در سازه‌های زیرزمینی به‌طور اخص از محل وام‌های دولت به سرمایه‌گذاری‌های مستقیم دولت به انجام می‌رسد.
 با درنظر گرفتن اندازه شهر تهران و در مقایسه با شهرهای دیگر در سایر نقاط جهان، باید به این نتیجه رسید که اغلب تونل‌های جاده‌ای بخشی از حلقه جاده‌ای داخلی یا بیرونی شهر به حساب می‌آیند.
استفاده از حلقه‌های جاده‌ای شهری راه حل مناسبی برای خلاصی از شرایط ناهنجار و فشار ترافیکی است، به‌ویژه در مکان‌هایی که بتوان خط ارتباطی بین مبدأ و مقصد احداث کرد اما تصمیم بر سر اینکه در یک منطقه شهری تونل یا پل احداث شود، به شرایط خاص پروژه بستگی دارد. پل‌های درون‌شهری، سازه‌هایی سنگین، پرسروصدا و آلاینده محیط‌زیست هستند درصورتی که تونل‌ها دید برونی ندارند و در دید نیستند.
اصولا سرمایه‌گذاری در تونل و سرمایه‌گذاری در پل با هم قابل قیاس نیستند. احداث تونل هرگز صرف هزینه به حساب نمی‌آید بلکه همیشه از آن به  سرمایه‌گذاری برگشت‌پذیر تعبیر می‌شود. در مورد تونل توحید، هیچ مزیت یا برتری در احداث یک پل به جای تونل متصور نیست؛ همانگونه که در شهرهای دیگر می‌توان دید، یک پل ممکن است اراضی و محیط‌زیست با ارزش شهری را نابود کند اما تونل چنین معایبی ندارد.
این تونل با طول 2136 متر و 2 رشته تونل مجاورهم و هر رشته دارای 3 باند رفت و برگشت، با توجه به ترافیک سنگین و نیاز شدید بخشی از شهر به اتصال 2 بزرگراه چمران و نواب صفوی احداث شده است.
اتصال این دو بزرگراه (از میدان توحید تا میدان جمهوری) تا سال 1377 بلاتکلیف بود، اما با توجه به حساسیت، ترافیک سنگین و نیاز شدید شهر تهران به اتصال این دو بزرگراه، شهرداری تهران در سال 1377 اقدام به اتصال این دو بزرگراه کرد.
از ویژگی‌های مهم احداث این تونل، تلاقی تونل با خط 2  و 4  مترو است.
کارگاه اصلی احداث تونل توحید:
رمپ شمالی، ابتدای خیابان باقر خان 
میدان توحید 
نیایش، بین توحید و آزادی 
تقاطع خیابان آزادی و توحید 
میدان جمهوری 
تقاطع خیابان آذربایجان با نواب
استفاده از توانمندی فنی و تجربی 3 هزار و 400 نفر پرسنل اجرایی در تونل توحید و 708 دستگاه تجهیزات سبک و سنگین مدرن در روند اجرای پروژه، از نکات قابل تامل است.
برای احداث تونل توحید، از تکنولوژی و دانش فنی و مهندسی روز بهره گرفته شده است. از جمله:
- 70 عدد جت‌فن 
- 11 اگزوز فن برای تهویه و خروج هوای آلوده و ورود هوای تازه به تونل 
- ژنراتورهای اختصاصی و اضطراری برق که در صورت قطع برق تهران و شبکه سراسری به‌ صورت خودکار برق تونل را همواره روشن نگه دارد و جبران قطع برق کند و تأمین روشنایی استاندارد و پیش‌بینی تنظیم نور طبیعی بیرون و نور مصنوعی داخل تونل (عدم‌خیرگی(
- تعبیه شبکه‌های فاضلاب و همچنین نصب بیش از 3 هزار شمع و بیش از 25 هزار قطعه بتنی 
- نصب سیستم هوشمند و محاسبه دقیق و مقاوم‌سازی‌ تونل در مواجهه با زلزله و تکان‌های تخریبی ناشی از گسل‌ها
تونل توحید نخستین بزرگراه شمال به جنوب تهران است که 2 بزرگراه شهید چمران و شهید نواب صفوی را به یکدیگر متصل می‌کند.
با بهره‌برداری از تونل توحید، مشکل ترافیک در حدفاصل تقاطع خیابان باقرخان و بزرگراه شهید چمران و خیابان آذربایجان و بزرگراه شهید نواب صفوی رفع می‌شود که صرفه‌جویی در مصرف بنزین و کاهش آلودگی‌‌های هوا، صوتی و بصری از جمله اهداف احداث آن است.
 
مشخصات تونل توحید:
نوع: دوقلو 
طول: 2136متر 
شیب متوسط طولی تونل: 4 درصد 
تعداد خطوط عبوری از هر باند: 3 
عرض خارجی: 30 متر 
حداکثر عمق از سطح: سی و یک و نیم  متر
مشخصات فنی پروژه:
این تونل با 2 پرتال از شمال خیابان باقرخان تا خیابان آذربایجان در بزرگراه نواب احداث می‌شود و شامل 6 کارگاه جهت انجام بخش‌های مختلف پروژه است 
عملیات بازگشایی 2 رمپ ورودی و خروجی تونل از اهمیت بالایی برخوردار است به طوری که تأثیر عمده‌ای بر وضعیت ترافیک منطقه خواهد داشت 
تلاقی تونل با خطوط مترو باعث شده تا مطالعات فنی در سطح بالایی انجام پذیرد 
مسیر انحراف ترافیک شمال باقرخان با وجود معارض متعدد ملکی و تأسیساتی از اهمیت ویژه‌ای جهت عملیاتی شدن فعالیت‌های اصلی برخوردار است.

مزایای احداث تونل توحید:
- کاهش نیاز به رفع معارض ملکی و تاسیسات شهری 
- ارتقای عملکرد کریدور شهید چمران - شهید نواب در شبکه معابر شهر تهران از جاده دسترسی به بزرگراه 
- افزایش سرعت اجرای پروژه و  در نتیجه تسریع در بهره‌برداری از آن 
- کاهش زمان سفرهای درون شهری 
- کاهش مصرف سوخت وسایل نقلیه و جلوگیری از هدر رفتن سوخت 
- افزایش ایمنی عبور و مرور و در نتیجه کاهش حوادث، تصادفات و جرایم ترافیکی 
- کاهش آلودگی محیط زیست اعم از صوتی و هوایی 
- کاهش استهلاک وسایل نقلیه و هزینه‌های نگهداری و تامین قطعات یدکی 
- بالا رفتن امنیت فکری و کاهش اضطراب شهروندان

آشنایی با برج میلاد

مختصات: ‏۳۱٫۳۵″ ۲۲′ ۵۱°شرقی ‏۴۰٫۸″ ۴۴′ ۳۵°شمالی (نقشه)

برج میلاد
مکان	تهران، ایران
آغاز پروژه	۱۳۷۶
پایان پروژه	۱۳۸۶
گشایش	۱۶ مهر ۱۳۸۷
کاربری	توریستی، بازرگانی و مخابراتی
بلندی تا نوک آنتن	۴۳۵ متر
معمار	محمدرضا حافظی
پیمانکار	شرکت یادمان سازه
مدیر	شهرداری تهران
بودجه ساخت	۲۳۰ میلیارد تومان [۱]

برج میلاد نام برج مخابراتی چندمنظوره است که در شمال غربی تهران، پایتخت ایران قرار دارد. این برج با ارتفاع ۴۳۵ متر، بلندترین برج ایران، ۶اُمین برج بلند مخابراتی جهان و ۲۰اُمین سازهٔ بلند نامتکی جهان است.[۲][۳] این برج با ۱۳ هزار متر زیربنا از نظر وسعت کاربری سازهٔ رأس برج در میان تمامی برج‌های مخابراتی دنیا مقام نخست را دارد.[۴] این سازه به دلیل بلندی بسیار و شکل ظاهری متفاوتش، تقریباً از همه جای تهران نمایان است و از این رو، یکی از نمادهای پایتخت ایران به شمار می‌آید.

پیشینه

بخش پایینی برج

سکوی دید باز[۵]

نمای گرفته شده از پایین برج

پیشنهاد ساخت یک برج و تالار نمادین برای شهر تهران در سال ۱۳۷۰، در زمانی که مسعود رجب پور شهردار تهران بود، مطرح شد و در پایان سال ۱۳۷۲، محل کنونی از میان ۱۷ نقطه پیشنهادی ساخت آن برگزیده شد. گفته می شود که برج میلاد و مجموعه یادمان بخشی از طرحی بزرگ به نام شهستان پهلوی هستند که پیش از انقلاب اسلامی ایران طراحی شده و در دست احداث بود.[۶]

ساخت

کلنگ ساخت این برج در سال ۱۳۷۶ به مناسبت یکصدمین زادروز حضرت امام خمینی (ره) بنیانگذار جمهوری اسلامی ایران با نام میلاد به زمین زده شد.[۷] ساخت این برج ۱۱ سال به درازا انجامید. در ۸ سال نخست تنها ۴۰ درصد از برج تکمیل شده بود، اما با سرعت بخشیدن به پروژه توسط محمدباقر قالیباف، شهردار تهران، ۶۰ درصد بعدی در ۳۰ ماه ساخته شد.[۸]

گشایش

پس از ۱۱ سال از آغاز ساخت و در روز ۱۶ مهر ۱۳۸۷؛ برج میلاد با حضور نمایندگان مجلس شورای اسلامی، اعضای شورای اسلامی شهر تهران و محمدباقر قالیباف، شهردار تهران با شعار «آسمان نزدیک است» گشایش یافت.[۹] این مراسم را بیش از ۲۵۰ خبرنگار ایرانی و خارجی پوشش دادند.[۱۰]

جایگاه جغرافیایی

برج میلاد، میان تپه‌ای با مساحت تقریبی ۱۴ هکتار واقع در جنوب محله شهرک غرب و شمال کوی نصر (گیشا) در منطقه ۲ شهرداری تهران قرار دارد. از نظر مختصات جغرافیایی، سازه برج در ۵۱ درجه، ۲۲ دقیقه و ۳۲ ثانیه طول شرقی و ۳۵ درجه، ۴۴ دقیقه و ۴۰ ثانیه عرض شمالی قرار گرفته‌است.

این محل پس از بررسی و مطالعه ۱۷ نقطه مختلف شهر تهران توسط یک گروه شامل تیم شهرسازی، تیم مطالعات تلویزیون، مخابرات، راه و ساختمان، اقتصادی، معماری، هواشناسی، تیم مطالعات ترافیک و تیم ژئوتکنیک برگزیده شده‌است.

• دسترسی همگانی با سطح سرویس‌دهی مطلوب
• قرارگیری در مرتفع‌ترین نقاط شهر
• اشراف بر زیباترین مناظر و نقاط شهر
• فضائی لازم جهت عملکردهای پیشنهادی و توسعه آتی
• مجهز بودن به تاسیسات زیر بنایی
• فاصله مناسب با پایانه‌های مهم مانند فرودگاه و ایستگاه راه‌آهن
• ایجاد پوشش تلویزیونی
• قابلیت ارتباط و دید مستقیم با ایستگاه‌های مخابراتی
• استقرار در میان کاربری‌های هماهنگ و غیر مزاحم
• استقرار در امتداد محورهای عمده شهر
• پتانسیل برقراری ارتباط بصری با دیگر نشانه‌ها و فضاهای شهری
• قابلیت برخورداری از فضاهای سبز و یا دیگر عناصر طراحی محیطی

راه‌های دسترسی

از دیدگاه راه‌های دسترسی و حمل و نقل، برج میلاد دارای شرایط بسیار مطلوب و استثنایی است.

این مجموعه در میان چهار بزرگراه اصلی تهران یعنی بزرگراه‌های همت، چمران، حکیم و شیخ فضل‌الله نوری قرار دارد، همچنین خط اختصاصی از یکی از ایستگاه‏های مترو و تدارک امکانات حمل و نقل هوایی برای ارتباط سریع با فرودگاه نیز برای آن پیش‌بینی شده‌است.

کاربری‌ها

برج میلاد با هدف احداث سازه‏ای به یاد ماندنی و به عنوان نمادی برای شهر تهران و به منظور رفع نیازهای مخابراتی و تلویزیونی تهران ساخته شده‌است.

کارکردهای عمده این برج به شرح زیر است:

• ایجاد و گسترش شبکه دسترسی بدون سیم
• ایجاد زیرساخت مناسب برای سیستم‌های جدید تلویزیونی
• بهینه‌سازی پوشش رادیو و تلویزیونی
• کاربری‌های هواشناسی و کنترل ترافیک
• گسترش و بهینه‌سازی پوشش شبکه‌های بی‌سیم و پی‌جو
• ایجاد جاذبه گردشگری و بهره‌مندی از فضاهای گردشگری، تجاری و فرهنگی (رستوران گردان، سکوی دید، نگارخانه هنری، گنبد آسمان، موزه انقلاب اسلامی)

کاربری فرهنگی

در ۲۵ شهریور ۱۳۸۷، دوازدهمین جشن سینمای ایران با حضور ۵ هزار نفر در پای برج میلاد برگزار شد.[۱۱] در ۲۳ و ۲۴ آبان مسابقات بین‌المللی قرآن تهران و در ۲۹ و ۳۰ آبان نیز همایش شهرداران کلانشهرهای آسیا در این برج برگزار شد.[۱۲] تالار این برج اغلب اوقات به خصوص روزهای پایان هفته میزبان اجراهای هنرمندان ایرانی است.

ویژگی‌های فنی

این برج سازه‌ای است بتنی با کاربردهای متنوع، ۴۳۵ متر از سطح زمینهای مجاور ارتفاع دارد که ۳۱۵ متر از آن مربوط به شفت بتنی و ۱۲۰ متر دیگر مربوط به آنتن برج است.

وزن برج میلاد ۱۶۱٬۰۰۰ تُن و زیربنای آن ۵٫۵ برابر یک زمین فوتبال است.[۱۳]

پایهٔ اصلی برج بتن آرمه است. ارتفاع آن ۳۱۵ متر از روی زمین‌طبیعی با مقطع حجره‌ای (سلولار) است. حدود ۳۳۰۰۰ متر مکعب بتن در آن مصرف شده‌است. این بدنه شامل هسته مرکزی و چهار عدد باله‌است.

درون هسته مرکزی ۳ حجره به آسانسورها و یک حجره به راه پله اضطراری اختصاص یافته‌است. باله در تراز صفر برج به‌صورت ذوزنقه در چهار طرف قرار دارد و تا ارتفاع ۲۴۰ متری به‌صورت هرمی شکل کاهش مقطع دارد. هسته مرکز از این تراز به تنهایی تا ۳۱۵ متر ادامه می‌یابد. از تراز ۲۴۵ تا ۳۱۵ متر سازه رأس برج قرار دارد.

گفته میشود برج میلاد قادر است زلزله هایی تا بزرگی 8 ریشتر را تحمل کند. هر چند به گفته سایت تخصصی مهندسی عمران سیویلتکت, چنین ادعایی با توجه به اینکه سازه ها بر حسب شتاب زلزله طراحی میشوند و نه مقیاس ریشتر, اشتباه بوده و صحت مهندسی ندارد.[۱۴]

ویژگی‌های معماری و کاربردی سازه بالای برج میلاد

ساختمان بالای برج میلاد مجموعه‌ای از ۱۲ طبقه با کاربردهای مختلف در طبقات است. این ساختمان پس از اجرای بدنه اصلی برج تا تراز ۳۱۵+ ساخته و در بالای بدنه اصلی نصب می‌شود. قسمت مرکزی سازه رأس برج بتنی است که قبلاً در امتداد بدنه اصلی برج و از تراز ۲۴۷+ تا ۳۱۵+ اجرا شده‌است.

سه طبقه تأسیساتی به ترتیب در ترازهای گوناگون وجود دارد که مساحت هر طبقه ۷۰ متر مربع است. سازه فلزی رأس مشخصاتی به شرح ذیل را داراست:

• به‌طور کلی سازه رأس به دو قسمت عمده شامل سبد فلزی و قسمت فوقانی تقسیم می‌شود.

این برج از ۳ قسمت تشکیل شده‌است : لابی، شفت، سازه راس که لابی تشکیل شده‌است از ۷ طبقه و شفت در هر ۱۲ متر یک طبقه برای کارهای خدماتی و دسترسی برای کارهای محافظت و سازه راس از ۱۳ طبقه تشکیل شده‌است .

امکانات ویژه آسمانخراش

• بالابرها: برج دارای شش بالابر (آسانسور) اصلی است که به‌صورت زیر جدا می‌شوند:

• بالابر میهمان ۲ دستگاه
• بالابر خدماتی ۱ دستگاه
• بالابر خدماتی و تلویزیونی و مخابراتی ۱ دستگاه
• بالابر رستورانِ گردان ۱ دستگاه
• بالابر گنبد آسمان ۱ دستگاه
• علاوه بر این‌ها یک بالابر میان طبقه‌های راس حرکت خواهد کرد.

• رستوران گردان
• محیط‌های رو باز و سر بسته برای بازدید از شهر
• نمایشگاه دفاع مقدس در سرسرا (لابی)
• امکانات ویژه مخابراتی
• امکانات ویژه تلویزیونی
• دکل مخابراتی با آنتن های متفاوت
• کافه‌تریا در راس
• نگارخانه آزاد هنری
• امکانات فروشگاهی در سرسرا (لابی)
• فضاهای خدماتی

جایگاه برج میلاد از دیدگاه بلندی در جهان

نمودار ۷ برج مخابراتی بلند جهان:
۱.برج توکیو اسکای تری ۶۳۴ متر
۲.برج گوانگژو و سیجسین ۶۰۵ متر
۳.برج سی ان ۵۵۳٫۳ متر
۴.برج اوستانکینو ۵۴۰ متر
۵.برج ارینتال پیرل ۴۶۷ متر
۶.برج میلاد ۴۳۵ متر
۷.برج کوالالامپور ۴۲۱ متر

• فهرست‌های زیر آخرین بار در تاریخ ۱۷ اکتبر ۲۰۱۱ (‎۲۵ مهر ۱۳۹۰) به‌روزرسانی شده است.

در میان برج‌های مخابراتی جهان

نوشتار اصلی: فهرست برج‌های بلند مخابراتی جهان

برج میلاد از دیدگاه بلندی، ششمین برج مخابراتی بلند جهان است. ۷ برج مخابرتی بلند جهان به ترتیب زیر می‌باشد:

1.      توکیو اسکای تری در توکیو، ژاپن

2.      آسمان‌خراش کنتون در گوانگ‌ژو، چین

3.      آسمان‌خراش سی‌ان در تورنتو، کانادا

4.      آسمان‌خراش اوستانکینو در مسکو، روسیه

5.      برج ارینتال پیرل در شانگهای، چین

6.       برج میلاد در تهران، ایران

7.      برج کوالالامپور در کوالالامپور، مالزی

در میان سازه‌های نامتکی جهان

برج میلاد ۲۰اُمین سازهٔ بلند نامتکی (سازه‌هایی که بدون هیچ نگه‌دارنده‌ای همانند سیم و دکل سرپا هستند) جهان است.

برج میلاد بلندترین آسمان‌خراش ایران و چهارمین برج مخابراتی بلند در جهان است. این برج مخابراتی و چندمنظوره، در مجموعه مرکز ارتباطات بین المللی تهران، در شمال‌غربی شهر تهران، میان تپه‌ای با مساحت تقریبی...

برج میلاد بلندترین آسمان‌خراش ایران و چهارمین برج مخابراتی بلند در جهان است. این برج مخابراتی و چندمنظوره، در مجموعه مرکز ارتباطات بین المللی تهران، در شمال‌غربی شهر تهران، میان تپه‌ای با مساحت تقریبی ۱۴ هکتار واقع در جنوب شهرک‌قدس و شمال کوی‌نصر در منطقه ۲ شهرداری تهران قرار دارد.[استان تهران]

                                                                             
این سازه که به خاطر ارتفاع بلند و شکل ظاهری متفاوتش، تقریباً از همه جای تهران نمایان است، یکی از نمادهای پایتخت به شمار می‌آید.

ارتفاع برج میلاد 435 متر است که پس از برج سی‌ان تورنتو کانادا با 3/553 متر ارتفاع، برج مسکو با 3/533 متر ارتفاع و برج شانگهای چین با 500 متر ارتفاع در مکان چهارم برج‌های مخابراتی جهان قرار دارد.

برج میلاد از 5 قسمت اصلی شامل، شالوده، ساختمان پای برج (لابی)،‌ بدنه اصلی برج، سازه راس و دکل تشکیل شده است که ساختمان راس آن یکی از بزرگ‌ترین ساختمان‌های راس در برج‌های مخابراتی دنیاست.

مرکز ارتباطات بین المللی تهران، که با هدف رفع نیازهای مخابراتی و تلویزیونی تهران ساخته شده است، از چهار بخش اصلی شامل: برج مخابراتی - تلویزیونی، مرکز همایش‌های بین‌المللی، هتل پنج ستاره بین‌المللی و مرکز تجارت جهانی تشکیلشده است.

کارکردهای عمده برج

• ایجاد و گسترش شبکه دسترسی بی‌سیم به اطلاعات Wireless Access Network
• زیر ساخت مناسب برای سیستم های جدید تلویزیونی دیجیتال
• بهینه سازی پوشش رادیو تلویزیونی FM,UHF,VHF

• کاربری‌های هواشناسی

• گسترش و بهینه سازی پوشش شبکه های بی سیم و پی جو
• ایجاد جاذبه گردشگری و بهره مندی از فضاهای گردشگری، تجاری و فرهنگی (رستوران گردان، سکوی دید،گالری هنری،

(گنبد آسمان و موزه انقلاب اسلامی)

مشخصات فنی برج:

 این برج سازه‌ای است بتنی که پایهٔ اصلی برج بتن آرمه است. ارتفاع آن ۳۱۵ متر از روی زمین‌طبیعی با مقطع حجره‌ای (سلولار) است که حدود ۳۳۰۰۰ متر مکعب بتن در آن مصرف شده‌است.
بدنه برج، شامل هسته مرکزی و چهار عدد باله‌است که درون هسته مرکزی ۳ حجره به آسانسورها و یک حجره به راه پله اضطراری اختصاص یافته‌است.
6 آسانسور شیشه‌ای در سه طرف بدنه برج، هر یک با ظرفیت 25 نفر قرار داردکه با سرعت متوسط 7 متر بر ثانیه، بازدید کنندگان را به بالای برج منتقل خواهد کرد.

سازه راس برج از جنس فولاد و از 12 طبقه با زیربنای بیش از 15000 مترمربع با حداکثر قطر 60 متر که یکی از بزرگترین سازه راس برج‌های مخابراتی تلویزیونی دنیاست، ساخته شده است. عملکرد سازه راس شامل رستوران ویژه و گردان، سکوهای نمایش، گنبد آسمان است.
دکل آنتن برج با ارتفاع بیش از 120 متر به منظور نصب آنتنهای مخابراتی و تلویزیونی پیش بینی شده است.

آشنایی با بتن

آشنایی با بتن

بتن در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد، گفته می‌شود. این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمان‌های هیدرولیکی و آب است.

حتی امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده‌های مختلف استفاده شود.

مواد تشکیل‌دهنده بتن:
سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن و ملات سیمان و آب یک چهارم آن را تشکیل می‌دهند.
آب
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورد. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور شود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیونppm خواهد بود، به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان است. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد، می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند.

مقدار آب مصرفی
مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد، قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود، پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است.

عمل‌آوری
با ادامه یافتن Hydration، مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل‌آوری یا ادامه یافتن فرآیند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل 80 درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود، عمل‌آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای 80 درصد ، فرآیند هیدراسیون دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی میماند. پس از بتن‌ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل‌آوری معطوف گردد. عمل‌آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد، حداقل زمان عمل‌آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

سنگدانه‌ها
سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند، از این رو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تاثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند.

اندازه دانه‌های سنگی
بتن عموما از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطرآن بین ۱۰ میلی‌متر و۵۰ میلی‌متر و به طور متوسط از سنگدانه‌هایی با قطر ۲۰ میلی‌متر استفاده می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام "دانه‌بندی سنگدانه" مرسوم است. به طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی‌متر به نام شن و کوچک‌تر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک ۵ میل‌یمتری یا نمره چهار مشخص می‌گردد. حد پایین ماسه عموما ۰٫۰۷ میلی‌متر یا کمی کمتر می‌باشد. مواد با قطر بین ۰٫۰۶ میلی‌متر و ۰٫۰۲ میلی‌متر به نام لای (سیلت)‌ و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌اند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتا مساوی ماسه و لای و رس می‌باشد.

کانیهای مهم
کانیهای مهم و متداول سنگدانه‌ها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانی‌های سیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت)، فلدسپاتها، کانیهای میکا، کانیهای کربناتی، کانیهای سولفاتی، کانیهای سولفور آهن، کانیهای فرومنیزیم، کانیهای اکسیدآهن، زئولیت‌ها و کانیهای رس.

افزودنی‌ها
معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمان‌های معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه این که نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی" با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی اساسا عبارتند از: تقلیل‌دهنده‌های آب، کندگیر کننده‌ها و تسریع کننده‌های گیرش که در آیین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C،B،A ‌بندی شده‌اند. افزودنی‌های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آن‌ها محافظت بتن از اثرات زیان‌آور یخ‌زدگی و ذوب یخ است.

تسریع‌کننده‌ها
افزودنی‌هایی هستند که سخت‌شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع‌کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم.

کندگیر کننده‌ها
افزودنی‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از گیرش در بتن‌ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند. به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌ها می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد. به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق ۰٫۰۵ وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آن‌را به تاخیر می‌اندازد. مصرف ۰٫۲ تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌آورد.

تقلیل دهنده‌های آب (روان کننده‌ها)
این افزودنی‌ها به سه منظور به کار می‌روند:

۱- رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان
۲- رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتا کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.
۳- سادگی بتن‌ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالب‌هایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

افزودنی‌های تقلیل‌دهنده آب تحت عنوان تیپA دسته‌بندی می‌شوند؛ لیکن اگر افزودنی‌ها همزمان با کاهش نیاز به آب باعث تاخیر در گیرش نیز بشوند تحت عنوان تیپD طبقه‌بندی می‌شوند. اگر این روان‌کننده‌ها باعث تسریع در گیرش شوند، تیپ E نامیده می‌شوند.

فوق روان‌کننده‌ها
این مواد از قوی‌ترین انواع تقلیل‌دهنده‌های آب هستند که در آمریکا به عنوان روان کننده قوی و درASTM به عنوان تیپ F نام‌گذاری شده‌اند. افزودنی‌هایی نیز هستند که ضمن تقلیل شدید آب باعث مقداری تاخیر در گیرش می‌شوند و به عنوان تیپ G طبقه‌بندی شده‌اند. دو نمونه از روان کننده‌های قوی: ملامین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده و یا (نفتالین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده) می‌باشند. اساسا استفاده از اسیدهای سولفاته شده باعث تسریع عمل پراکنش می‌شود. چون در سطح ذرات سیمان جذب شده و به آنها بار منفی می‌دهند واین باعث دفع ذرات از یکدیگر می‌شود. این فرایند کارایی را در یک نسبت آب به سیمان مشخص افزایش می‌دهد.

آشنایی با انواع راهها و حریم آن

آشنایی با انواع راهها و حریم آن

·         تعریف حریم راهبه کل اراضی طولی و عرضی که برای جاده سازی و تعریض و اقدامات راهداری و ایمنی بین حد نهائی تا محور راه (آکس راه) در طرفین با رعایت قوانین و مقررات اختصاص می یابد حریم راه گفته می شود. 
لازم به ذکر است ایجاد هرگونه دیوارکشی، ساختمان و تأسیسات تا شعاع 100 متری از انتهای حریم قانونی راهها برابر ماده 17 قانون اصلاح راهها و راه آهن بدون کسب مجوز از وزارت راه و ترابری ممنوع می‌باشد. 
انواع راهها و درجه حریم
1- آزاد راه(حریم 60 متر از آکس به هر طرف مجموعاً 120 متر)
آزاد راه به راهی اطلاق می شود که معبر رفت و برگشت آن کاملاً جدا از هم فاقد تقاطع های مسطح بوده و ورود و خروج آن در نقاط معین و محدودی صورت می گیرد آزاد راه از چهار یا شش یا هشت خط تشکیل شده که به ترتیب در هر طرف از باند دو یا سه یا چهار خط به جزیره یا مانع وسط آزاد راه منتهی می گردد.
2- راه اصلی چهار خطه (یا بزرگراه) (حریم 38 متر از آکس به هر طرف مجموعاً 76 متر)
ساختمان و مشخصات فنی این راه همانند راه اصلی بوده و از تعریض یک راه اصلی بدست می آید.
3- راههای اصلی (حریم 5/22 متر از آکس به هر طرف مجموعاً 45 متر)
راههای اصلی درجه 1(عریض)
راههای اصلی درجه 2 (معمولی)
الف: راه اصلی عریض
مشخصات آن همانند راه اصلی معمولی و فقط عرض شانه ها 85/2 × 2 تا (3×2) متر می باشد.
ب: راه اصلی معمولی
راهی است که ساختمان آن طبق نقشه و مشخصات مورد قبول راه اصلی انجام شده باشد عرض آسفالت 3/7 متر و عرض شانه ها (85/1×2) تا (2×2) می باشد.
4- راههای فرعی
(حریم 5/17 متر از آکس به هر طرف مجموعاً 35 متر)
راههای فرعی به سه دسته بشرح ذیل تقسیم می گردند:
الف: فرعی عریض: راهی است با مشخصات راه فرعی درجه یک با این تفاوت که عرض کلی آن 9 متر می باشد.
(شامل 7 متر آسفالت و 1×2 متر شانه)

ب: راه فرعی درجه1: راه فرعی درجه 1 عریض مشابه راه فرعی درجه 1 معمولی با این تفاوت که عرض این راه 9 متر بوده که 7 متر آن آسفالت و 2 متر شانه راه می باشد.
راه فرعی درجه 1 معمولی عرضی راه 8 متر و معمولاً 5/6 متر آن قسمت آسفالت می باشد و 5/1 متر شانه راه است.
ج: راه فرعی درجه 2: راهی است با عرض 7 متر که چنانچه آسفالت باشد 5/5 متر آسفالت آن است و یک متر یا 5/1 متر شانه راه می باشد.
5- راههای روستائی (حریم راه روستائی 5/12 متر از آکس به هر طرف مجموعاً 25 متر)
راهی است با عرض 4 تا 5/6 متر که به درجات 1 و2 و 3 تقسیم می شود.
راه روستائی درجه یک تعداد وسائل نقلیه سنگین پیش بینی شده در این راه تا 5 سال آینده بطور متوسط از 80 دستگاه در روز کمتر و از 30 دستگاه بیشتر باشد.
عرض کلی راه 5/6 متر است.
راه روستائی درجه 2
تعداد وسایل نقلیه سنگین پیش بینی شده در این راه تا 5 سال آینده بطور متوسط از 50 دستگاه در روز کمتر و از 30 دستگاه بیشتر باشد عرض کلی راه 5/5 متر می باشد.
راه روستائی درجه 3تعداد وسایل نقلیه سنگین پیش بینی شده در این راه تا 5 سال آینده بطور متوسط از 20 دستگاه کمتر باشد .عرض کلی راه 4 متر است.
راه دسترسی آسفالته
راهی است که مسیر آن با نوارها (یا پیستهای) خاکی و شنی قدیمی منطبق بوده و بتدریج با عملیات راهداری تبدیل به محورهایی با نقش اصلی و فرعی شده است ولی از لحاظ مشخصات هندسی و ساختمانی به هیچ عنوان به تعاریف راهی اصلی عریض، اصلی معمولی راه فرعی عریض و راه فرعی درجه منطبق نمی باشد.
راه دسترسی خاکی:
راهی است که حاصل ادامه و استمرار حمل راهداری (شن ریزی-گریدر زنی) و بعضاً عملیات پلسازی بر روی نوارهای خاکی مالرو و قدیمی بوده و بهرحال ارتباط نقاط شهری یا روستائی را تأمین می کند و اصولاً با فلسفه رعایت مشخصات بیگانه است.
راههای متروکه
راههایی که متروکه اعلام می شود بر اساس مصوبه هیئت وزیران درجه حریم آن به 15 متر یا حریم درجه 4 تقلیل می یابد.

آشنایی با انواع ترمیم کننده ها در بتن

آشنایی با انواع ترمیم کننده ها در بتن

ترمیم کننده بتن یا بتونه اپوکسی dezosive a-100

شرح :

Dezosive A-100  چسبی خمیری و پایهاپوکسی است که به صورت دو جزئی تهیه شده و برای محدوده وسیعی از عملیات تعمیر و نصبقطعات قابل استفاده می باشد.

کاربردها :

    تعمیر سطوح کرمویبتنی افقی و یا عمودی

    نصب ضربه گیر تیرهایباربر

    نصب کاشی ، سرامیکو آجر

    کاشت میلگرد در دیوار

    به عنوان ملات اتصالیلایه های پر کننده

    نصب تجهیزات ویژهبرای تزریق مواد تقویت کننده   سازه ای

 خواص:

    مقاومت زیاد

    خمیری و فاقد ریزش

    چسبندگی قوی

    مقاومت ضربه ای زیاد

    بی نیاز از پرایمرزنی

    مقاومت شیمیایی خوب

    بدون جمع شدگی

    قابلیت پرداخت کاری

    استفاده آسان

بسته بندی :

 در بسته های  دو  قلو (  شامل رزین اصلی  Dezosive A-100

ترمیم کننده پایه سیمانی بتن dezosive 1020

شرح :

Dezosive  1020ترمیم ککنده بتن   ملات تعمیری بر پایه سیمان و آماده مصرف می باشدکه پس از افزودن آب لازم خمیر تعمیری دارای الیاف و با مقاومت بالایی بوجود می آورد.

Dezosive  1020 ترمیم کننده بتن  ملاتی بدون انقباض بوده که نفوذپذیری کم و دوامطولانی برخودار می باشد.

این ملات فاقد گرانولهای فلزی بوده و عاری از یون کلر می باشد.

Dezosive  1020ترمیم کننده بتن   جهت استفاده توسط سیستم پاششی و یا ماله کشی طراحیشده و در یک مرحله اجرا می تواند تا ضخامت 50 میلی متر را بوجود آورد . ضخامت های بیشتربا روش پاششی قابل استفاده خواهد بود .

موارد استفاده از ترمیم کننده: Dezosive 1020

    تمامی موارد تعمیرسازه ای که قابلیت استفاده پاششی یا ماله کشی را داشته باشند.

    تعمیر تمامی اجزایساختمانی که تحت بارگذاری مکرر می باشند.

    تعمیر تیر و ستونپیش تنیده یا مسلح شده .

    به منظور محافظت ازسازه های بتنی در معرض عوامل مهاجم چون کلراید و سولفات .

    تعمیرات سازه ای درمناطق صنعتی بویژه آنهایی که در معرض روغن های معدنی و روغن هیدرولیکی می باشند

    تعمیرات سازه هایدریایی .

خواص ترمیم کننده: Dezosive 1020

    بدون انقباض بودنملات موجب اطمینان از اتصال خوب به بستر بتنی و انتقال  نیروها در تعمیرات سازه ای می گردد.

ترمیم کننده پایه سیمانی بتن dezosive 1010

شرح:

Dezosive  1010   ملات تعمیری یک جرئی اصلاح شده با پلیمر آکریلیکیجهت صافکاری سطح بتن می باشد که پس از اضافه شدن آب به ملاتی قابله ماله کشی و خاکستریرنگ با قابلیت اجرا بر روی سطوح زبر بتنی و لایه های آسیب دیده سطحی تبدیل می گردد.

ازDezosive  1010 می توان به عنوانلایه تسطیح کننده قبل از اجرای پوشش های محافظ استفاده نمود.

Dezosive  1010 از فرمول ویژه جهتاستفاده در لایه های نازک برخودار می باشد که فاقد جمع شدگی و ترک خوردگی خواهد بود، همچنین از چسبندگی عالی و انعطاف پذیری خوبی برخوردار می باشد.

موارد استفاده :

    به عنوان لایه ترمیمبرای سطوح بتنی آسیب دیده و سطوح کرموی بتنی .

    آماده سازی سطوحیکه می بایست توسط پوشش های محافظ اندود شوند .

    برای ایجاد نمای یکنواختبر روی سطوح تعمیر شده .

خواص :

    فرمول دقیق و نتایجیکنواخت

    تنها نیاز به اضافهشدن آب در محل مصرف

    بدون انقباض

    چسبندگی عالی

    انعطاف پذیر

    سطح نرم ، قابلیتپرداخت کاری راحت

    نفوذپذیری کم

چسب بتن dezobond p-2200

شرح :

Dezobond P-2200   به عنوان یک افزودنی بر پایه لاتکس طراحی شده استکه همراه سیمان پرتلند و ماسه تشکیل ملات پرمقاومتی را برای نصب سرامیک روی دیوار وکف ، سنگ مرمر ، موزائیک ، کاشی معدنی ، آجر لعاب دار و سنگ های طبیعی  مهیا می سازند. DezobondP-2200 همچنین  به عنوان لایهپیوند زا در ترمیم سازه های به کار می رود.

مصارف اولیه :

Dezobond P-2200 در مکان هایی که نیاز به مقاومت در برابر آب ، مواد شیمیاییو سایش باشد به کار می رود . به عنوان مثال: مصرف در استخرها ، کارخانه های لبنیات، صنایع غذایی ، کشتارگاه و غیره . همچنین ممکن است برای بهبود خصوصیات ملاتهای سیمانیبرای نصب کاشی یا اضافه شدن به دوغاب و چسب های پایه سیمانی به کار می رود . زمانیکه به عنوان یک افزودنی به همراه چسب های پودری مصرف می شود باعث ایجاد انعطاف می گردد.همچنین می توان از این محصول به عنوان لایه پیوندزا در ترمیم سازه های بتنی استفادهکرد.

امتیازات :

    افزایش چسبندگی

    بهبود انعطاف پذیری

    مقاومت شیمیایی

    پایداری در برابرضربه و تغییرات دما

    آب بندی

    با صرفه

    غیرسمی

بسته بندی :

 در بسته های 3 کیلوگرمی شامل رزین پایه 

آشنایی با "آزمایش مغزه گیری از بتن ( core ) "

آشنایی با "آزمایش مغزه گیری از بتن ( core ) "

هدف اصلی از سنجش مقاومت نمونه های بتنی تخمین مقاومت بتن در سازه حقیقی میباشد ، در حقیقت امکان تعیین دقیق مقاومت بتن در سازه بستگی به تراکم و عمل آوری صحیح آن دارد .
•اگر چنانچه مقاومت نمونه های آزمایش فشاری کمتر از حداقل مقدار تعیین شده در مشخصات فنی کار باشد ، در اینصورت یا بتن واقع شده در سازه ضعیف است و یا نمونه های آزمایشی واقعا" معرف بتن در سازه نمی باشند . برای بررسی قسمتهای مشکوک سازه میتوان آزمایش مغزه گیری ( core ) انجام داد.دستگاه مغزه گیر از سه قسمت اصلی پایه – سر‌مته- الکترو موتور تشکیل شده است پایه آن توانایی نصب روی هر سطح صافی را دارد و با یک رول بولت دستگاه محکم در محل نصب می‌گردد تا از جابجایی دستگاه در هنگام مغزه‌گیری جلوگیری کرده و مغزه‌ایی سالم بدست آید. همچنین سر مته‌های آن که بصورت استوانه خالی می باشد و با طول حدود 60 سانتیمتر و قطر 1 تا 6 اینچ موجود می‌باشد بعلت الماسه بودن سر مته، مغزه‌گیری از بتن بسیار سخت بهمراه فولاد امکان‌پذیر می‌باشد.
این دستگاه با سرعت زیاد می چرخدو برای خنک کردن آنها حین کار از آب استفاده میشود . سرعت آب مورد نیاز بستگی به نوع دستگاه متفاوت بوده و متوسط سه لیتر در ثانیه میباشد . درصورتیکه بتن سخت شده دارای خلل و فرج باشد ، مته بخوبی عمل حفاری را انجام نداده و نمونه کامل بدست نمی آید . پس از نمونه برداری دو سطح بصورت مناسب برش ، صاف شده ، پس از وزن کردن و اندازه گیری ابعاد استوانه ای استاندارد و مغزه ها ، نمونه ها کلاهک گذاری میشوند . نمونه های استوانه ای فقط از یک طرف کپینگ میشود ، ولی مغزه ها از دو انتها کلاهک گذاری شده و طبق استاندارد ACI ضخامت لایه کپینگ باید در کمترین مقدار ممکن باشد ( درحدود 2 میلیمتر ) ولی متاسفانه بدلیل وجود مقداری زیادی ناخالصی ماسه در پودر کپینگ این ضخامت گاهی به پنج میلیمتر میرسد که ممکن است در نتایج آزمایشها تاثیر گذار باشد . نمونه ها پس از خشک شدن در هوای آزاد مطابق تمهیدات ASTM C42-90 شکسته میشوند

آشنایی با انواع ساختمانها

آشنایی انواع ساختمانها
	1ـ ساختمانهای بتنی :  ساختمان بتنی ساختمانی است که برای اسکلت اصلی آن از بتن آرمه (سیمان، شن،ماسه وفولادبصورت میلگردساده ویا آجدار) استفاده شده باشد. در ساختمانهای بتنی سقفها بوسیله دالهای بتنی پوشیده می شود ، ویا از سقفهای تیرچه وبلوک ویا سایر سقفهای پیش ساخته استفاده می گردد . وبرای دیوارهای جداکننده (پارتیشن ها) ممکن است از انواع آجر مانند سفال تیغه ای ، آجر ماشینی سوراخ دار، آجر معمولی کوره ای ویا تیغه گچی ویا چوب استفاده شده وممکن است از دیوار بتن آرمه هم استفاده شود درهر حال در این نوع ساختمانها شاهتیرها وستونها از بتن آرمه (بتن مسلح) ساخته می شود .  2ـ ساختمانهای فلزی :  در این نوع ساختمانها برای ساختن ستونها وپلها از پروفیلهای فولادی استفاده می شود . در ایران معمولا" ستونها را از تیر آهن های I دوبل ویا بال پهن های تکی (آهنهای هاش) استفاده می نمایندومعمولا" دوقطعه را بوسیله جوش به همدیگر متصل می نمایند.سقف این نوع ساختمانها ممکن است تیرآهن وطاق ضربی باشد ویا از انواع سقفهای دیگر از قبیل تیرچه بلوک و... استفاده گردد . برای پارتیشن ها می توان مانند ساختمانهای بتونی از انواع آجر ویا قطعات گچی ویا چوب یا سفالهای تیغه ای استفاده نمود .درهر حال جداکننده ها می باید از مصالح سبک انتخاب شوند . در بعضی از ممالک برخلاف مملکت ما برای اتصال قطعات از جوش استفاده نکرده بلکه بیشتر از پیچ وپرچ استفاده می نمایند وبرای ستونها می توان به جای تیرآهن از نبشی ویا ناودانی استفاده نمود .  3ـ ساختمانهای آجری :  ساختمانهای کوچک که از چهار طبقه تجاوز نمی نماید می توان از این نوع ساختمان استفاده نمود .اسکلت اصلی این نوع ساختمانها آجری بوده وبرای ساختن سقف ها در ایران معمولا"از پروفیلهای I وآجر بصورت طاق ضربی استفاده می گردد . ویا از سقف تیرچه وبلوک استفاده می شود . در این نوع ساختمانها برای مقابله با نیروهای جانبی مانند زلزله باید حتما" از شناژهای روی کرسی چینی وزیر سقف ها استفاده شود .در ساختمانهای آجری معمولا" دیوارهای حمال در طبقات مختلف روی هم قرار می گیرند واغلب پارتیشنها نیز همین دیوارهای حمال می باشند . حداقل عرض دیوارهای حمال نباید از 35 سانتی متر کمتر باشد .  4 ـ ساختمانهای خشتی وگلی :  این نوع ساختمانها در شهرها بعلت گرانی زمین کمتر ساخته می شود وبیشتر در روستاهای دور که دسترسی به مصالح ساختمانی مشکل تر است مورد استفاده قرار می گیرد .  اسکلت اصلی این نوع ساختمانها از خشت خام وگل می باشد وتعداد طبقات آن از یک طبقه تجاوز نمی کند ودرمقابل نیروهای جانبی مخصوصا" زلزله به هیچ وجه مقاومت نمی نمایند . باید از ساختن این نوع ساختمانها مخصوصا"در مملکت ما که از مناطق زلزله خیز دنیا می باشد جدا" جلوگیری بعمل آید .  بجز انواع فوق ساختمانهای دیگری مثل ساختمانهای چوبی وسنگی در مناطق جنگلی وکوهستانی به سبب دسترسی به مصالح فوق مورد استفاده قرار می گیرند .

اشکالات متداول در طراحی سازه های فولادی

اشکالات متداول در طراحی سازه های فولادی
·  دفترچه فولادی

اشکالات طراحی سازه آقای/خانم ....    ( .... )               فولادی                                 تاریخ: ../../92 طراح محترم سازه –  جناب مهندس ..... با سلام خواهشمند است ضمن بررسی موارد ذیل درصورت تأیید اشکالات مطروحه نسبت به اصلاح آن ها اقدام فرمایید: 1-      در مرحله تشکیل پرونده برای کنترل سازه فقط یک سری نقشه سازه به همراه سه سری معماری ارائه شود و فایل های سازه و معماری روی یک CD  بدون تکرار فایل ها ریخته  شود. در صورت ارائه نسخه های متعدد، بررسی پرونده با تأخیر مواجه می شود و به منظور حفظ حقوق سایر مراجعین تا رفع موارد به تعویق خواهد افتاد. 2-     نقشه معماری مصوب با فایل ارائه شده مطابقت ندارد. از نظر عملکرد ساختمان مشکلی نیست ولی به هر حال باید یکسان شود. ( اصلاح و تأیید دستی کافی است ) 3-     ستون گذاری سازه در طبقات مختلف با هم هماهنگ شود و تیپ بندی ستون ها با پلان ستون گذاری سازگار گردد. 4-     ستون گذاری و اجرای سقف خرپشته در نقشه مبهم است و با فایل آنالیز هم سازگار نمی باشد. 5-     در پلان جانمایی ستون ها مقاطع واقعی قرار داده شود تا امکان بررسی تطبیق سازه با پلان معماری میسر گردد. در حال حاضر با مقاطع ترسیم شده در پلان، موارد معدودی عدم تطبیق با معماری مشاهده می شود (درب پارکینگ و درز انقطاع ) 6-     رقوم سقف های طبقات در سازه با نقشه های معماری مصوب و فایل آنالیز سازه هماهنگ شود. 7-     مقاطع نشان داده شده در نقشه های اجرایی با مدل آنالیز هم خوانی ندارد. (بعضی موارد قوی تر از پاسخ طرح و برخی دیگر ضعیف تر از آن انتخاب شده است.) 8-    نسبت تنش مجاز در فایل سازه به عدد 1 (یک) محدود شود. در صورت اصرار به انتخاب حد بالاتر توجیه فنی مناسب ارائه گردد. 9-     لازم است که ضریب Aj در بسیاری از حالت بارگداری جانبی در مقدار خروج از مرکزیت اتفاقی لحاظ گردد. نسبت تغییر مکان حداکثر به متوسط در برخی حالات از 1.2 خیلی بزرگتر است و می تواند در پیچش طبقات اثر فاحش بگذارد. 10-    در مورد دیتایلهای ارایه شده برای اتصالات بادبند به تیر و ستون با توجه به اینکه اتصال تیر به ستون توسط نبشی نشیمن در بالا و پایین انجام می شود، بخشی از ورق به دلیل تداخل با نبشی باید بریده شود که این مساله از طول جوشهای اتصال میکاهد. توصیه میشود که در مورد این تیرها از ورق نشیمن و دو سخت کننده در پایین استفاده شود و ورق اتصال بادبند بین این دو ورق قرار گیرد. در بالا نیز به دلیل حضور ورق اتصال بادبند نیازی به نبشی اتصال نیست و در نبود آن هم می توان از نبشی جان استفاده کرد. به هر حال در صورت اصرار به استفاده از نبشی نشیمن و مونتاژ ، ابعاد ورقهای اتصال بادبند به تیر و ستون باید به میزان طول و عرض برش خورده از بادبند افزایش یابد. ( محاسبات مربوط به موارد بحرانی به عنوان نمونه ارائه شود ) 11-    جان پل های لانه زنبوری در محل اتصال تیرهای تودلی با ورق مناسب و متناسب پر شود و خمش ثانویه ناشی از برش نیز در مقطع T شکل کنترل شود. 12-   کف ستون ها دارای استیفنرهای پیوسته باشند و حد فاصل محوده پیرامونی مقطع ستون را پر کنند تا کمانش موضعی سخت کننده های پیرامونی با تداخل یکدیگر کنترل شود. دراین صورت می توان نبشی پای ستون را نیز حذف کرد. 13-  اتصالات تیر به ستون ها مطابق مبحث دهم طراحی شود و جزئیات مناسب ارائه گردد. 14-  بادبند کنار داکت به دلیل عدم انتقال مناسب نیروی افقی دیافراگم سقف مردود است مگر اینکه با تغییر جهت بادبند ردیف همکف و ایجاد کنج مشترک اتصال با بادبندی طبقه اول به نحوی انتقال مناسب نیروی افقی بین بادبندها و تیر سقف و ستون تأمین شود. 15-  اعمال بار MASS   در مورد نصف وزن دیوارهای پیرامونی و تیغه های میانی طبقه آخر انجام نشده است. 16-   تیپ بندی کف ستون ها با قرارگیری ستون های مربوط به هر تیپ (با ابعاد واقعی) ترسیم شود تا موقعیت و ابعاد ورق های سخت کننده از نظر شرایط ساخت و جوشکاری و نیز احتمال تداخل با بولت ها قابل بررسی باشد. 17-  در فایل آنالیز سازه بعد از نهایی شدن طرح، همه مقاطع استفاده نشده  از فهرست حذف شوند. 18-  مقاطع اعضای سازه توسط امکانات محیط نرم افزار ساخته شود تا هم طراحی توسط برنامه با دقت بهتری انجام گردد و هم کنترل ابعاد و مشخصات آن ها ساده تر شود. از معرفی مقاطع جنرال با نام گذاری مبهم و مشخصات نهایی محاسباتی پرهیز گردد. 19-   نحوه اتصال پای ستون ها و تیر به ستون در نقشه ها از نظر گیردار یا مفصلی بودن با مدل ETABS هماهنگ شود. 20-   در تنظیمات طراحی سازه ، اثر پی دلتا فعال شود و یا اینکه کنترل های لازم دال بر عدم نیاز به فعالسازی این بخش در دفترچه محاسبات ارائه گردد. 21-   با توجه به اینکه در نقشه سازه برای سقف ها سیستم کامپوزیت استفاده شده است لازم است طراحی آن ها نیز ارائه گردد. بهترین شیوه برای این منظور استفاده از امکانات نرم افزار ETABS  می باشد. در این خصوص توجه به ضریب 3 خزش در کنترل خیز و عدم اعمال پیش خیز در تیرها – با توجه به شرایط اجرای مشهود در همدان – نیز ضروری است. همچنین لازم است نیروی برشی قابل تحمل برشگیرها معرفی شود. به این ترتیب که ابتدا نیروی برشی مجاز هر برشگیر از مبحث دهم استخراج و سپس با انتخاب تمامی تیرهای کامپوزیت به قسمت تنظیمات طراحی تیرهای کامپوزیت در منوی Design/Composite Beam Design/View Revise Overwrites و تب Shear studes رفته و ضمن انتخاب گزینه Yes برای User Pattern فواصل برشگیرها در قسمت Uniform Spacingو مقاومت هر برشگیر در قسمت q وارد شود. 22-  بر اساس پلان معماری در قسمتهایی که تیغه بندی مناسبی جهت مهار ارتعاشات تیرها ندارد بهتر است که در طراحی تیرهای کامپوزیت گزینه Vibration فعال گردد و در بخش Consider Frequency گزینه Yes انتخاب شود. 23- به جهت رعایت حداقل پوشش بتن روی برشگیرهای سقف کامپوزیت که مطابق مبحث دهم برابر 2.5 سانتیمتر است استفاده از دال با ضخامت 8  سانتیمتر مناسب نیست و بهتر است حداقل یک سانتیمتر به این ضخامت افزوده شود. 24- نوع زمین جهت محاسبه ضریب B برابر II لحاظ شده که باید بر اساس بازدید از ساختگاه سازه توسط مهندس طراح تأیید شود.  در غیر این صورت توصیه میشود که نوع زمین III فرض گردد. 25- طراحی فونداسیون با نسخه 8.1 انجام شود. 26-  در فایل Safe باید ترکیب بارهای بهره برداری تولید و تنش در زیر پی تحت این ترکیب بارها کنترل و با مقدار مجاز مقایسه شود. 27- کنترل دستی برش پانچ فونداسیون ها در بحرانی ترین موارد ارائه شود. 28- در محدوده چاله آسانسور بهتر است نوارها در پیرامون چاله بسته شوند و یا اینکه کف چاله آسانسور با ضخامت کامل مدل شود و از ایجاد حفره در مدل آنالیز صرف نظر گردد. ( طبعاً نقشه ها هم به تناسب راهکار مورد استفاده توسط طراح محترم اصلاح شود. 29-  بار مرده و زنده معادل راه پله ها و پاگردهایی که در مدل آنالیز به صورت بازشو لحاظ شده اند بسته به شکل اجرای سازه راه پله ها به صورت دستی در محل ها و اعضای باربر مربوط اعمال شود. ( بار نقطه ای در تراز طبقات با واقعیت اجرا تفاوت دارد و مورد پذیرش نیست ) 30-  در ستون هایی که احتمال آپ_لیفت در آن ها وجود دارد، کفایت و تناسب قرارگیری بولت ها برای پیشگیری از عملکرد طره ای کف ستون کنترل شود. مثلاً کف ستون تیپ ..  حداقل یک بولت دیگر در وسط ستون نیاز دارد. البته این جانمایی نیاز به دقت زیاد حین اجرا دارد که به نظر می رسد رعایت بندهای 12 و 16 فوق به این مهم کمک کند.          ویژه طراحی به روش تنش مجاز AISC-ASD89 1-      ترکیب بارهای تشدید یافته برای کنترل ستون ها مطابق ضوابط ابلاغ شده طی نامه شماره 17148 مورخ 2/12/90 ( در فایلی جداگانه ) ساخته شود و در بخش طراحی نیز وارد گردد.    ویژه طراحی به روش حدی AISC360/IBC2006 1-      ضریب اضافه مقاومت 1.2 برابر اعمال شود تا ترکیب بارهای تشدید یافته توسط نرم افزار متناسب با مبحث دهم مقررات ملی ایران ساخته شود.  اعمال ضریب در هر دو بخش ( Options و Special Seismic ) توصیه می شود. 2-     روشهای آنالیزی که در مبحث دهم فعلاً در بخش LRFD وارد شده است شامل تمام روشهای مورد قبول در آیین نامه AISC360 نیست. به همین جهت در مورد انتخاب شیوه آنالیز سازه در قسمت Option/Preferences/Steel frame design در قسمت Design Analysis Methodاستفاده از گزینه  Direct Analysis به دلیل اینکه هنوز در مبحث دهم وارد نشده است گزینه مناسبی نیست و بهتر است از گزینه Effective Length استفاده شود. 3-     در روش طراحی LRFD برای تیرها در صورت استفاده از مقاطع General یا SD طراحی این تیرها بر اساس لنگر تسلیم مقطع (My ) انجام میگیرد. در حالی که در مبحث دهم در صورت وجود مهار جانبی کافی و فشردگی مقطع میتوان طراحی را بر اساس لنگر پلاستیک مقطع (Mp) انجام داد که این مقدار برای مقاطع I شکل به میزان قابل ملاحظه ای بالاتر از My بوده و باعث اقتصادی شدن طرح میشود.

اشکالات بتن

اشکالات بتن

1- ترکها:crackc

تغییر ترکها بتن احتمالاًعادی ترین کاراست.ترکها بوسیله عوامل مختلفی بوجود می آیند.دونوع ترک وجود دارد :فعال وغیرفعال dormant&active. ترک غیر فعال،مثل ترک انقباض وتکیدگی بتن در اثر از دست دادن آب drying shrinkage،بوجود می آید واز آن ترکهایی است که احتمال ندارد در وضع و خصوصیت تغییری کند، وممکن است نادیده گرفته شود. ترکهائیکه در طول وعرض افزایش می یابند یازیربارهاloadsحرکت یاجابجایی movement  نشان می دهندفعال درنظر گرفته می شوند. چنین ترکهایی می بایستی بمحض اینکه دیده شوندمرمت گردند،تا ازگسترش آنها بعنوان مشکل جدی درآینده فوراًجلوگیری شود.

الف- ترکها:علل،CRACKS:CAUSES

متاسفانه،ترکهابوسیله بسیاری شرایط مختلف که دلایلی برای پیدایش آنها براحتی تعیین نمی شودبوجود می آیند.بعضی ترکها هنگامی که بتن درحالت خمیری یا درزمان گیرش اولیه است.ایجادمی شوند.ترک خوردگی بوسیله یکی از عوامل دیل بوجود می آید:

1-نشست settlement ناشی از بستر کوبیده ناپایدارunslable

2-گسیختگی سطح زیراساسsubbase

3-اجرای غالب نامرغوب وبد

4-عدم وجود کافی میلگرد ویا مکان نامناسب آن

5-زنگ روی میلگرد فولادی

6-بتن یا اسلامپ بالا

7-ویبره زدن ناکافی یا نادرست

8-عدم عمل آوردن بتنcurinj

9-تغییرحجم ناشی از نشست دربتن خمیری

10-لرزاندی شدیدزمین در همان نزدیکی،مثل شمع کوبpile driver

11-برداشتن قالبهاقبل از اینکه بتن به اندازه کافی به عمل آمده باشد

12-فقدان یا ناکافی بودن درزهای کنترل و انبساطexpamsom

تصمیم درباره اینکه آیا بعضی از این ترکها ترمیم شوند یا خیر،تاحدودی ،به استفاده بعدی سطح بتن خراب بستگی دارد. بتن غیر فعال روی کف بتونی که به وسیله سرامیک یا رویه پوشیده می شودکمی یا هیچ مراقبتی احتیاج ندارد.همین نوع ترک که خارج از ساختمان پیدا می شود برای جلوگیری ازفعال شدن آن تحت شرایط عادی از ترکهای سطح خارجی که در معرض زیادتر تغییرات در حجم هستند،جدی تر شوند.

ب- ترکهای تنشی :stress cracks

گر چه بعضی ترکها در جریان یا کمی بعد ازریختن بتن به وجود می آیند،سایر ترکها هفته ها،یا ماهها،بعد از اینکه بتن سخت شده است ظاهر می شوند.

غالباٌ این ترکها ناشی از بارهای کاربردی هستند.پیش از اینکه بتن مقاومت کافی برای نگه داشتن تنش وارده را به دست آورده باشد.

وقتی که بتن 246 کیلوگرم بر سانتی متر مربع(3500psi )ریخته می شود،انتظار نمی رود که مقاومت فشاری تحت شرایط عادی تا یک ماده بعد به دست آید .در هوای سرد،که برای عمل آوردن درست بتن مساعد نیست، ممکن است زمان به مقاومت رسیدن بتن 6 هفته یا طولانی ترباشد.بتن دارای مقاومت خمشی پائینی low flexural می باشد،که به ندرت بالای 65 کیلوگرم بر سانتی متر مربع(650psi ) است،وتا اندازه ای به مقاومت فشاری ارتباط دارد. اگر هردوعامل بالا به خاطر سپرده شوند،به سادگی مشاهده می گردد که بار روی کف بتنی قبل از اینکه مقاومت کامل خودش را به دست آورده باشد ممکن است ترک خوردگی ایجاد کند.

بعد از تغییر حجم اولیه در بتن خمیری، که ناشی از مقداری نشست جامدات،و افت مقداری آب مخلوط به علت تبخیر است،بتن به تغیی حجم در حالت سخت شده ادامه خواهد داد.

تغییرات در درجه حرارت،یخ بستن وآب شدن،هوا دیدگی ، ودوران خیس شدن و خشک شدن تغییرات حجم بتن را ایجاد می کند. عدم وجود یا مکان نادرست درزهای کنترل و انبساط جایی که تغییرات حجم بیش از حد است ترکهای غیر ضروری را به وجود می آورد. بتن ریخته شده روی بستر یخ زده نزدیک جریانات سریع هوا blasts ویبره زدن نادرست،وسایر تاثیرات در ترکیب مشکلاتی دربتن سخت شده را سبب می شود.

2-مقدمه در مورد خوردگی

 هنگامی که از بتنی با کیفیت بالا که دارای پوشش کافی برای آرماتورها باشداستفاده شود،از پدیده خوردگی جلوگیری می شود.این محافظت به دلیل درصد بالای خاصیت قلیایی در بتن است(ph نزدیک 13)،که درلایه ی نازک خاکستر رنگ و تاثیر پذیری که بر روی سطح میلگرد است،ایجاد می گردد.اما محافظت از خوردگی،حل مساله به صورت دائمی نخواهد بود.محیط اطراف همیشه تمایل به تاغثیر برروی بتن ونهایتاًتخریب این لایه تاثیر پذیرخواهد داشت. که تخریب این لایه نیز ممکن است ناشیاز کلرایده های در اطراف آراماتورها وکربناسیون لایه پوششی بتن باشد . این مکانیزم وفرایند آن در قسمت بعد تشریح می گردد.

مدت زمانی که سپری می شود تا این لایه تاثیر پذیر تخریب گردد معمولا به پریود period of initiationمعروف است .این مدت زمان به عوامل زیر وابسته است :

1- ضخامت لایه پوشش بتن که هرچه کمتر باشد، این زمان کوتاهتر است .

2- کیفیت لایه پوشش بتن (وابسته به نسبت آب به سیمان )که این زمان با کم شدن کیفیت بتن ،کوتاهتر شده وهمچنین با افزایش مدت آب به سیمان این زمان کوتاهتر می گردد. در حالتهای ویژه وکیفیت ضعیف در اجرای این لایه ، فرایند خوردگی می تواند تسریع پیدا کند.

3- شرایط محیطی ، درجه حرارت ، رطوبت وسطح آلودگی سولفاتها،کلرایدهاونفوذ دی اکسید کربن

4- نوع واکنشی که باعث زوال می گردد(نفوذکربناسیون وکلرایدبه مراتب بسیار شدیدتری باعث مکانیزم خرابی ووال می گردد).

در طی زمان پریودمقدماتی ،فرایند خوردگی باعلائم غیر قابل روئیت به سوی زوال بتن پیش رفته ونه فقط در سطح بتن ، بلکه در محل آرماتورگذاری گسترش می یابد، بنابراین از خطر خسارت ناشی از خوردگی در آینده فقط با ارزیابی وانجام بررسی های ویژه می توان جلوگیری نمود.

1- سازوکار ترک خوردگی در بتن

الف – مقدمه

ازشروع این تحقیق برروی ترک در دانشگاه کرنل ،دراوایل دهه 1960،تاکنون اطلاعات زیادی درباره سازوکار ترک در بتن،دردوسطح میکروسکپی وماکروسکپی به دست آمده است در تحقیقات اولیه،آگاهی از این مطلب که رفتار بتن تحت بارفشاری وکششی،رابطه نزدیکی با نحوه ایجاد ترکها دارد،موجب جلب توجه گردید.با افزایش تنشهای فشاری ،ریز ترکها در مرز بین ملات و سنگدانه ها تشکیل و از آنجا به ملات اطراف سنگدانه ها تشکیل وازآنجا به ملات اطراف سنگدانه هامنتقل می شونددردهه اول تحقیقات،شناختی از رابطه بین گسترش ریز ترک ها ورفتارنیرو-تغییر شکل بتن به وجود آمد.

قبل از بارگذاری،تغییرات حجمی خمیرسیمان موجب ایجادترک هایی در بین سنگدانه های درشت ملات می گردد.تحت بارهای فشاری کوتاه مدت، با بارگذاری وتازمانی که بتن،تقریباٌ به30درصدمقاومت فشاری خود برسد،هیچ گونه ترکی در بتن ایجاد نمی شود.با افزایش باروارده وتقریباٌ تا زمانی که بتن به 70 درصد مقاومت فشاری خودبرسد،ریز ترک هایی ایجاد می شود که با افزایش بار تعداد آنها نیز افزایش می یابد.از این مرحله به بعد،ریز ترک های تشکیل شده در ملاتبتن گسترش می یابند.ترک ها در ملات به سرعت و به میزان زیادی افزایش یافته و در نهایت بتن را خرد می کنند.

تحقیقات تجربی نشان داده است که در بتن های با کشش های یک محوری هنگامی که بتن به 60 درصد مقاومت کششی حدی خود برسد،ریز ترک های اصلی ایجاد می شود.

مطالعه درباره رفتار تنش-کرنش وتغییرات حجمی بتن،نشان می دهدکه شروع تشکیل برک های اصلی،بستگی به افزایش ضریب پواسن بتن دارد.واژه تنش ناپیوستگی به تنش اطلاق می شودکه بر اثر این تنش،مصالح تغییر رفتارمی دهد.

شکل 2-1 شکل ترک خوردگی ومنحنی تنش-کرنش برای بارگذاری فشاری یک محوری بتن

عموماٌ این نظر پذیرفته شده است که ریز ترکهایی که قبل از بارگذاری ایجاد می شونددر مقاومت بتن،اثر بسیارکمی دارند.

تحقیقات انجام شده توسط بروکسونوئل نشان می دهد که تغییرات حجمی اولیه بتن،بر روی ریز ترکها اثر داشته و موجب کاهش مقاومت کشش وخمشی بتن خشک شده    می شود.در این خصوص مطالعات آنها نشان داده است که مقامت نمونه های آزمایشی بتن بر اثر خشک شدن،ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد.

 آنها فرض می کنند که افزایش اولیه مقاومت ناشی از افزایش مقاومت خمیرسیمان خشک شده بوده،وکاهش بعدی مقاومت ناشی از تشکیل ریز ترکهای مربوط به جمع شدگی است.کارهای تحقیقاتی مایریز ،اسلیت،وینتر،شاه وچاندرا  نشان می دهدکه مقدار ریز ترکها تحت بارهای دایمی وبارهای سیکری افزایش می یابد نیز مطالعات آنها نشان می دهد که مقدار کل ریز ترکها،تابعی است از کل کرنش فشاری در بتن و مستقل از روشی است که در آن کرنش اعمال                   می شود.استورمن،شاه ووینتر در مطالعات خود به این نتیجه رسیدند،هنگامی که بتن در معرض گرادیان کرنش قرار می گیرد مقدار ریز ترکها کاهش وکل ظرفیت کرنشی در فشار افزایش می یابد.تقریباٌ همزمان با این تحقیقات،مطالعات دیگری درباره ریز ترکها آغاز شد.پژوهشگران از نظریه ((مکانیک شکست))برای بتن در معرض بارگذاری استفاده کردند.

نظریه مکانیک شکست که توسط گریفیت درسال 1920 پایه گذاری شده است،به عنوان ابزار اولیه برای مطالعات در زمینه شکست تردبرای سازه های فولادی به کار گرفته می شود از آنجا که بتن سالها به عنوان یکی از مصالح ترد درهنگام کشش شناخته شده است مکانیک شکست،             ابزار تحلیلی مناسبی برای پژوهشگران بتن،محسوب می شوددر سال1961،نظریه مکانیک شکست ابتدا توسط کاپلان،در بتن به کار گرفته شد این نظریه انتقال ریزترکها را در مصالح ارتجاعی همگن وایزوتروپ پیش بینی می کند این نظریه از ضریب شدت تنش kl بر حسب مشخصات ترک و تنش است استفاده می کند.

وقتی kl به مقدار بحرانی خود می رسد،شکست رخ می دهد.این مقدار به عنوان kls ،ضریب شدت تنش حساس شناخته شده و تحت شرایطی است که بتن دارای کرنش سطحی است.

درنتیجه kls مقداری از دوام شکست مصالح است.برای سنجش صحیح kls در مصالح،نمونه های آزمایشی باید دارای ابعاد مناسبی باشد تا حداکثر موانع(کرنش سطحی) نقطه شروع ترک خوردگی

ایجاد شود.برای اینکه بتوان از مکانیک شکست خطی ارتجاعی(LEFM )به درستی ایجادنمود بایدklc در مصالح دارای مقداری ثابت ومستقل از شکل نمونه باشد،(نظریه مقاومت حدی جاری شدن که در مصالح مختلف مقداری ثابت است).در اولین کارهای تجربی ،از نمونه های شیار دار کششی وتیرهای ملاتی یا بتنی استفاده شده است مقاومت در برابر ترکها در هنگام رشد سریع آنها،بر حسب میزان آزاد شدن انرژی کرنشی(G )،بیان می گردد،که این میزان رابطه مستقیم یا طاقت شکست مصالح دارد.

در تحقیقات بعدی مقاومت خمیر،ملات وبتن،در برابر ترکها بر حسب طاقت ارزیابی شد.تحقیقات ناس ولوت نشان می دهد که طاقت شکست خمیر وملات با کاهش نسبت آب به سیمان افزایش می یابد،اما نسبت آب به سیمان اثر ناچیزی بر روی طاقت شکست بتن دارد.آنها متوجه شدند کهklc با مرور زمان افزایش وبا افزایش میزان هوادر خمیر،ملات ویا بتن، میزان کاهش  می یابد.طاقت شکست مؤثر ملات با افزایش میزان ماسه افزایش وطاقت شکست مؤثر بتن،با افزایش حداکثر اندازه درشت دانه افزایش می یابد .کارهای دیگری که توسط ناس انجام ودرست قبل از گزارش کمیته ارائه گردید نشان داد که طاقت شکست مستقل از شکل هندسی نمونه خمیر،ملات ویا بتن نبوده ومقدار آن به طول ترک بستگی داشته است این مشاهدات احتمالاً به نتایج نادرستی منجر    می شود که ممکن است با نظریه مکانیک شکست برای بتن،قابل تطبیق نباشد.

 چون نمونه تحت آزمایش باید ابعاد معینی داشته باشد تا بتوان نظریه مکانیک شکست را برآن اعمال کرد.نتایج حاصل ممکن است فقط حاکی از این مطلب باشد که نمونه های آزمایشی ،حداقل ابعاد لازم برای استفاده از نظریه مکانیک شکست ارتجاعی خطی را نداشته است. مکمل این فصل،برخی از مطالعات جدید مکانیک شکست بتن را تشریح می کندوتصویر تقریباً متفاوتی را نسبت به آنچه در گزارش قبلی کمیته224-acl ارائه شد ه بود مطرح می نماید .

ب-شکست

اززمان انتشار گزارش قبلی کمیته 224-acl تا کنون،تحقیقات زیادی رهگشای کاربرد نظریه مکانیک شکست در بتن و اجزای تشکیل دهنده ی آن بوده اند.

شاه ومک گری ازنمونه های خمشی بابارگذاری سه نقطه ای(یک بار مرکزی و دو تکیه گاه )استفاده کرده اند.کار تحقیقاتی آنها نشان می دهددر نمونه هایی که در لبه پایینی و در وسط آنها شکاف یا فرورفتگی ایجاد شده باشد،با افزایش عمق شکاف و پر کردن آن با خمیر سیمان مقاومت خمشی کاهش می یابد ولی اگر از ملات یا بتن استفاده شودتغییری در مقاومت خمشی مشاهده نمی شود.شاه ومک گری،آزمایش هایی برروی نمونه های شکاف دار، در معرض کشش                  (شکاف کششی)انجام داده اند.آنها در آزمایش های خود متوجه شدند که نمونه های با خمیر سیمان ونمونه های با ملات دارای ریزدانه(سنگدانه زیر الک شماره 30)در محل شکاف حساس اند،اما نمونه های با ملات دارای درشت دانه در محل شکاف حساس نیستند.

      اثر عمق شکاف در مقاومت خمشی

براون در آزمایشهای خود از نمونه های خمشی کنسول (طره)دو طرفه دارای شکاف استفاده کردوشکاف را با خمیر سیمان و ملات پر مرده و مورد آزمایش قرار دادآزمایشهای وی نشان می دهد که طاقت شکست خمیر سیمان،مستقل از طول ترک (شکاف)است و بنابراین طاقت شکست برای مصالح، یک عدد ثابت است.

در هر حال طاقت گسیختگی ملات با پیشروی ترک و رشدآن،افزایش می یابد و این بدان معنا است که استفاده از ملات دانه بندی با نرم موجب افزایش طاقت گسیختگی می شود.این رفتار مشابه فتار فولاد ساختمانی (سازه ای) است که حالت و رفتار تنش-کرنش ساده را از خود نشان مید هد .از آنجا که حالت تنش کرنش ساده در بتن،خارج از محدوده مکانیک شکست                             خطی –ارتجاعی(LEFM) صورت می گیرد،تحلیل آن پیچیده تر می شود.برای قابلیت به کاری گیری مجدد(LEFM)باید از نمونه های آزمایشی بیشتر و بزرگترومصالح سخت تری چون ملات استفاده شود.

میندیس و نادو اثر عرض شکاف برklc برای ملات و بتن بررسی کردندآنها با استفاده از تیرهای شکاف دار با طول و عمق ثابت و عرضهای متغییر،متوجه شدندکه هیچ گونه وابستگی بین طاقت شکست و عرض ترک وجود ندارد.از آنجا که نمونه های آنها کوچک و با عمق 50 میلی متر بوده است،احتمالاً آنها به جای اندازه گیری طاقت شکست،مدول شکست را اندازه گیری کرده اند.قابلیت کاربردی بودن این نتایج و بسیاری از تحقیقات انجام شده در مورد سازوکار شکست بر اساس کارهای تحقیقاتی آزمایشگاهی والش در نظر گرفته شده است. در تحقیقات جداگانه ای با استفاده از تیر های شکاف دار وتیرهای با شکاف های تورفته با زوایای 90 درجه،والش نشان داد که اندازه(ابعاد)نمونه هاتاثیرمعینی در کاربری روش مکانیکی شکست ارتجاعی خطی بر روی شکست نمونه های بتن غیر مسلح دارد همانطور که درشکل نشان داده شده است برای نمونه هایی با شکل هندسی مشابه ولی کوچکتراز اندازه بحرانی،ظرفیت مقاومتی نمونه مبتنی بر مدول با مقاومت گسیختگی بتن است که آنرا از طریق توزیع خطی تنش به دست می آورند.مقاومت نمونه های بزرگتر از این اندازه بحرانی مبتنی بر طاقت شکست است که مقدار آن،تابعی تقریبی از جذر مقاومت فشاری بتن است.والش نتیجه می گیرد که در یک آزمایش معتبر برای تعیین طاقت بتن،عمق تیرهای شکاف دار باید حداقل 230 میلی متر باشد این نوع رفتار درفلزات نیز مشاهده می شود.به عنوان مثال برای رسیدن به نتایج معتبر آزمایش مکانیک شکست،نمونه های آزمایشی باید دارای حداقل اندازه باشند(399E  ASTM).این اندازه ها وابسته به مربع سطح طاقت اندازه گیری شده است.بنابراین در مصالحی که طاقت آن دو برابر مصالح دیگر است(درصورتی که همه خواص دیگر یکسان باشد)،ابعاد نمونه باید 4 برابر باشد تا نتایج آزمایش بطور یکسان معتبر باشد.

ارتباط بین نتایج آزمایش برروی نمونه های بتنی شکاف دار ونظریه مربوط

جورو،سورنسن وآرنس، حساسیت شکاف درنمونه های خمیری ملاتی یا بتنی با سه نقطه خمشی ،مشابه نمونه های استفاده شده در آزمایش های شاه ومک گری را مورد بررسی قرار دادند همان طور که در شکل نشان داده شده است ،آنها تعیین کردندکه بتن وملات هر دو،نسبت به شکاف حساس اند،اما در مقایسه باخمیر سیمان حساسیت کمتری نشان می دهند.همچنین به این نتیجه رسیدندکه عدم توافق با تنایج اولیه تااندازه ای ناشی ازبهبود روش بارگذاری است. آنهادریافتندکه نظریه مکانیک شکست خطی برای نمونه های کوچک با خمیرسیمان قابل استفاده است،امانه برای نمونه های کوچک ملات وبتن،تا حدی نسبت به شکاف حساسیت دارندزیراشکست که براساس سطح مقطع خالص است،سازگاری ندارند.با این حال با استناد به کارهای اولیه والش آنها به توافق رسیدند که LEFM برای نمونه های بتنی بزرگ قابل اعمال است ولی برای نمونه های کوچکترکاربردی ندارد.

اثر عمق شیاربر مقدارمقاومت خمشی

هیله میروهیلد سدوف از بارگذاری نمونه های کششی (با مقاطع متراکم)در یک ناحیه شکاف خوردهبرای اندازه گیری طاقت شکست در خمیر سیمان-سنگدانه ودر ناحیه مشترک خمیر سیمان- سنگدانه، استفاده نمودند آنها به این نتیجه رسیدند در حالی که شکست بتن در کشش و فشار وتاثیر متقابل ترکها کنترل می شود،مکانیک شکست ابزار مهمی را برای ارزش یابی اجزای بتن ارائه میدهد.آنها دریافتند که خمیر سیمان یک ماده حساس نسبت به شکاف است وافزایش میزان هوا دهی یا ذرات نم اثرجزیی درمقدارklc دارد.کار تحقیقاتی آنها نشان میدهد که مقادیر klc برای مقاومت موضعی بین سنگدانه وملات فقط3/1 مقدارkls برای خمیر سیمان و عدد مشخصه kls برای سنگدانه حدود10 برابربه مقدارklc خمیرسیمان است.سوآرتز،هووجونز،برای مشاهده رشد ترک در تیر های بتنی شکاف داردر معرض بار سینوسی،از روش اندازه گیری استفاده کردندآنها نتیجه گرفتند که این روش برای مشاهده رشد ترکهای ناشی از خستگی ،بسیار مفید است. بر اساس ظاهر سطح ترک خورده که ترکیبی از شکست سنگدانه و جدا شدن آن از ملات است دریافتند که طاقت شکست جزء خصوصیات ثابت و دائمی مصالح نیست. اگر چه آنها اذعان می کنند که طاقت شکست موثراگر مربوط به یک مصالح مشخص و یک نمونه مشخص با متغیرهایی چون اندازه سنگدانه دانه بندی ونیز نسبت به اختلاط باشد،ودر محاسبات بازتاب غیر خطی بتن،درنظر گرفته شود می تواند یک مشخصه برای مصالح باشد. بی گمان شماری از پژوهشگران بر این عقیده اند که نظریه گریفیت،یعنی مکانیک شکست خطی مستقیمبرای همه نوع بتن،کاربرد ندارد(ASTNE 399). اما تصور برخی نظریه سوآرتز ودیگران بر این است که وقتی محدودیتها واثرهای ویژه یر همگن منظور شود این نظزیه کاربرد خواهد داشت .بدیهی است که باید به ابعاد مناسب برای نمونه ها توجه شود مشاهدات والش را می توان اساس کارهای تحقیقاتی در آینده دانست. این پژوهشگرطی آزمایشهای خود نشان داده است که اگر نمونه ها به اندازه کافی بزرگ باشند،اثر ناهمگنی ،بسیار کاهش می یابد و بتن ممکن است به مادهای تقریباً همگن تبدیل شود که در آن صورت،اصول مکانیک شکست برای آن قابل اعمال است.

الف- مقدمه

ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خشک مسئله ای است که معماران،مهندسان وپیمانکاران بدان توجه بیشتری به سایر مشخصات مبذول داشته اند.این یکی از مسائل جدی است که در اجرای کارهای بتنی مشاهده می شوند.با طراحی واجرای خوب می توان مقدار ترک خوردگی را به حداقل رساند و با فولاد گذاری کافی وایجاد دردهای انقباض می توان ترکهای بزرگ و قابل رویت را حذف نمود.گر چه جمع شدگی خشک یکی از عوامل اصلی ترک خوردگی بتن است،تنشهای حرارتی ،واکنشهای شیمیایی و یخبندان،بعلاوه تنشهای کششی زیاد ناشی از بارهای وارد بر سازه،اغلب موجب ترک خوردگی در بتن سخت شده می شوند.مطالب ارائه شده در این فصل فقط متوجه موضوعاتی چون ترک خوردگی بتن سخت شده ناشی از جمع شدگی خشک،عوامل مؤثر در جمع شدگی،کنترل ترک خوردگی واستفاده ازسیمان های منبسط شونده برای به حداقل رساندنمیزان ترک خوردگی است.

ب-شکل گیری ترک

چرا بتن بر اثر جمع شدگی ترک می خورد؟اگر جمع شدگی خشک آزادانه صورت بگیرد،بتن ترک نمی خورد.در یک سازه،بتن همواره در معرض قیدهای مختلفی،مثل پی،سایر بخش های سازه و فولاد تقویتی مدفون در بتن قرار دارد.این ترکیب جمع شدگی و قید به ایجاد تنش های کششی منجرمی شود.وقتی این تنش کششی به حد مقاومت کششی بتن می رسد،ترک می خورد.

                                                      ترک خوردگی بتن بر اثر جمع شدگی

نوع دیگر قید از اختلاف جمع شدگی در سطح و درون نمونه بتنی ، بویژه در آغازعمربتن ایجادمی شود.ازآنجا که همواره جمع شدگی خشک در سطح خارجی بتن بزرگتر است،قسمت داخلی قطعه بتنی از جمع شدگی سطح خارجی آن جلوگیری می کند،درنتیجه تنش های کششی توسعه می یابد.این حالت ممکن است به ایجادترک درسطح بتن منتهی شود، البته این ترک هادرعمق بتن نفوذنمی کنند.ترک های سطحی ممکن است براثرمرورزمان باعمق بیشتری قراردهند.برزگی تنش های کششی ایجاد شده هنگام خشک شدن بتن ،بستگی به عوامل زیر دارد:

الف)مقدار جمع شدگی

ب) میزان قید

ج) مداول ارتجاعی بتن

د) خزش یا آسایش تنش

بنابراین،جمع شدگی فقط یکی از عوامل کنترل کننده ترک خوردگی است. تازمانی که مسئله ترک خوردگی مطرح است،بتن باید دارای مدول ارتجاعی کم وخزش زیادباشد زیراعوامل مذکورمقدارجمع شدگی خشک کم وقابلیت انبساط پذیری زیاد(مدول کم،خزش زیاد)ودر عین حال دارای مقاومت کششی زیادی باشد .هرچندقابلیت کش آمدن زیادیک قطعه نتنی درمعرض خمش ،موجب بیشتری می شود.

ج- عوامل مؤثردرجمع شدگی خشک

عوامل اصلی مؤثردرایجاد جمع شدگی عبارتنداز :ترکیبات سیمان،نوع سنگدانه،مقدارآب ونسبت اختلاط مواد. سرعت ازدست دادن رطوبت یاجمع شدگی دریک بتن مشخص،بستگی زیادی به اندازه وشکل قطعه بتنی ،محیط وزمان خشک شدن دارد.این عوامل وسایرعواملی که درسرعت وبزرگی جمع شدگی اثر می گذارندبه شرح زیرمورد بحث قرارگرفته است:

ج-1 اثرسیمان

نتایج مطالعات وسیعی که توسط بلین،آرنی ووایوانز ازدفترملی استانداردبرروی تعداد زیادی سیمان های پرتلندانجام شده است ، نشان می دهد که نمی توان گفت سیمانی مطابق یکی ازسیمان های نوع استاندارد است،جمع شدگی کمتریانسبت به نوع دیگرسیمان استاندارددارد.نتایج آنهادرباره خمیرسیمان ،مقادیر جمع شدگی متنوعی را برای سیمان پرتلندبویژه نوع lنشان داده است. که ازآن میان کرنش جمع شدگی خشک به مدت 6ماه از15 00/0تاحتی بیش از60 00/0 بوده ومیانگین کرنش در182 سیمان آزمایش شده حدود30 00/0 است آنها متوجه شدند که جمع شدگی کمترخمیر سیمان بانسبت های زیرهمراه است :

آزمایش های برونوئر،اسکالنی ویودن فروند نشان داده است که عمل آوردن خمیر سیمان نوع llدرکوتاه مدت (تسریع شده) جمع شدگی بسیار کمتری نسبت به خمیرسیمان نوع lدارد.باوجوداین ،جمع شدگی درخمیر عمل آورده شده پس از28روزبرای هردوسیمان حدوداًیکی است . آزمایش های انجام انجام شده توسط اداره واحد اتوبان ها درکالیفرنیابرروی ملات یا خمیر سیمان به منظور بررسی رفتاربتن ،نشان می دهد که سیمان نوعllمعمولاً جمع شدگی کمتری نسبت به سیمان نوع lوجمع شدگی بسیار کمتری نسبت کمتری به سیمان های نوع lllدارد آزمایش های انجام شده توسط لرچ نشان می دهد که نسبت گچ درسیمان تأثیر عمده ای درجمع شدگی دارد تولید کننده های سیمان این تفاوت در جمع شدگی را که ناشی از ترکیبات سیمان است بابهینه کردن مقدارگچ تعدیل می کنند نرمی سیمان می تواند در جمع شدگی خشک تأثیرداشته باشد .آزمایش های انجام شده توسط اداره واحد اتوبان ها درکالیفرنیابرروی ملات یا خمیر سیمان به منظور بررسی رفتاربتن ،نشان می دهد که سیمان نوع ll معمولاً جمع شدگی کمتری نسبت به سیمان نوع lوجمع شدگی بسیارکمتری نسبت به سیمانهای نوع lllداردآزمایش های انجام شده توسط لرچ نشان می دهد که نسبت گچ درسیمان تأثیر عمده ای درجمع شدگی دارد. تولید کننده های سیمان این تفاوت درجمع شدگی راکه ناشی از ترکیبات سیمان است بابهینه کردن مقدارگچ تعدیل می کنند.نرمی سیمان می تواند درجمع شدگی خشک تأثیر داشته باشد. ازمایش های انجام شده توسط کارلسون نشان دادکه سیمان های نرم ترعموماًجمع شدگی بیشتری دربتن ایجادمی کنند ،اما افزایش نرمی سیمان زیادنیست . نتایج به دست آمده توسط کارلسون نشان می دهد که ترکیبات سیمان یک عامل بوده ودربرخی ازسیمان ها ،افزایش نرمی سیمان است تغییرات کمی رانشان دهد وحتی دربعضی ازحالت ها جمع شدگی کمتری نیز دربتن ایجاد نماید.

ج-2 اثرنوع سنگدانه

سنگدانه های ریزودرشت که بین 65تا75درصدکل حجم بتن را اشغال می کنند اثرعمده ای درجمع شدگی دارند. می توان فرض کردکه بتن دارای ساختاری ازخمیرسیمان است که وجود سنگدانه هاازشدت جمع شدگی درآن جلوگیری می کنند . جمع شدگی خشک دربتن ،فقط حدود(4/1تا6/1) جمع شدگی خمیر سیمان است. عواملی که درقابلیت جلوگیری ازجمع شدگی بتن دررابطه باسنگدانه هااثرمی گذارند،عبارتنداز:

الف)تراکم پذیری سنگدانه وانبساط پذیری خمیر

ب) چسبندگی بین خمیر وسنگدانه

ج) میزان ترک خوردگی خمیرسیمان

د) انقباض سنگدانه ها براثر خشک شدن

ازبین عوامل ذکرشده، تراکم پذیری سنگدانه مؤثرترین درجمع شدگی خشک بتن است. هرچه سختی یا مدول ارتجاعی سنگدانه بیشترباشد،اثرآن درکاهش جمع شدگی بتن بیشتر است.آب سنگدانه که نشانه تخلخل آن است ، برقابلیت تراکم پذیری آن اثر می گذارد. معمولاً مدول ارتجاعی پایین درسنگدانه باجذب آب زیاد همراه است. اثرزیادی که نوع سنگدانه درجمع شدگی خشک می گذارد توسط کارلسون نشان داده شده است. به عنوان مثال ،برخی ازاطلاعات او درباره جمع شدگی برای بتن های باسیمان مشابه در جدول نشان داده شده است. کوارتز،ماسه سنگ،دولومیت ،گرانیت،فلدسپار وبرخی ازبازلت ها عموماً می توانند تحت عنوان سنگدانه های جمع شدگی کم دسته بندی شوند.بتن های باجمع شدگی زیاد اغلب شامل سنگ آهک ،سنگ لوح،هرنبلند وبرخی ازانواع بازالت هستند. ازآنجا که سختی برخی ازسنگدانه ها نظیر گرانیت ،سنگ آهک یادولومیت می توانند تفاوت زیادی داشته باشند، تأثیرآنها درجلوگیری ازجمع شدگی خشک نیز متفاوت خواهد بود.

درصدافت دریک سال	درصد جذب	وزن مخصوص	سنگدانه
116/0	0/5	47/2	ماسه سنگ
068/0	3/1	75/2	اسلیت
047/0	8/0	67/2	گرانیت
041/0	2/0	74/2	سنگ آهک
032/0	3/0	66/2	کوارتز

گرچه قابلیت تراکم پذیری مهم ترین مشخصه سنگدانه است که جمع شدگی بتن را کنترل می کند ،خود سنگدانه نیز برحسب میزان خشک شدن آن می تواند به مقدارقابل توجهی منقبض شود.این برای ماسه سنگ وسایر سنگدانه های دارای میزان جذب آب زیادنیز صادق است . بنابراین به طورکلی ،سنگدانه های بامدول ارتجاعی زیادومیان جذب آب کم منجربه کم شدن جمع شدگی در بتن می شود . درهر حال ، برخی از انواع سنگدانه های سبک وزن سازه ای نظیر شیل منبسط  شده ، رس واسیلت که قابلیت جذب آب زیاد را دارند،بتن هایی با جمع شدگی کم تولید می کنند .

درشتی سنگدانه اثرزیادی در جمع شدگی خشک بتن دارد. یک سنگدانه بزرگ نه تنهاموجب استفاده آب کمتری درمخلوط می شود،بلکه دربرابر جمع شدگی خمیر سیمان نیزمقاوم است. درجه بندی سنگدانه نیزدرجمع شدگی بتن اثر دارد.

استفاده ازسنگدانه ای که (ریزدانه یادرشت دانه) به درستی دانه بندی نشده باشد ممکن است برای این که بتواند کارایی لازم را ایجاد نماید ، منجربه یک مخلوط پرماسه شود ودرنتیجه عدم استفاده ازحداکثرمقدار درشت دانه ، موجب افزایش جمع شدگی می شود.

ج- 3 اثرمقدار آب ونسبت های اختلاط

مقدار آب دریک مخلوط بتنی عامل مهم دیگری است که در مقدار جمع شدگی خشک اثر می گذارد. درآزمایش های انجام شده توسط دفترآبادسازی درآمریکا نشان داده شده است که با افزایش مقدار آب، جمع شدگی زیاد افزایش می یابد.

 نسبت واقعی بین مقدارآب وجمع شدگی خشک درشکل نشان داده شده است.افزایش مقدارآب نیز حجم سنگدانه هایی که نقش قیدرادارند، کاهش می دهد  ودر نتیجه جمع شدگی بیشتری ایجاد می شود . جمع شدگی بتن را می توان بابه حداقل رساندن میزان آب مصرفی خمیر سیمان وبا به حداکثررساندن کل مقدار سنگدانه مصرفی به حداقل رساند زیرا به حداکثر رساندن مقدار سنگدانه ها موجب می شود که به ازای هر واحد حجم بتن ،مصرف آب کمتر شده و درنهایت موجب کاهش جمع شدگی بتن گردد . کل حجم سنگدانه درشت عامل مهمی در جمع شدگی خشک است .

 بتنی که برای بتن ریزی باپمپ مخلوط شده ودارای مقدار ماسه زیادی است، جمع شدگی بیشتری نسبت بهمخلوط های مشابه بامقدار مناسب ماسه خواهد داشت.آزمایش ها یگزارش شده توسط ترمپر واسپلمن نشان می دهد که سیمان اثر ناچیزی درافت بتن دارد .اطلاعات آنها نشان می دهد که با افزایش مقدارسیمان از279 کیلوگرم برمترمکعب به 446کیلو گرم برمترمکعب ، مقدار آب تقریباً ثابت می ماند،درحالی که درصد ریزدانه کاهش می یابد.

شکل اثر میزان آب در جمع شدگی خشک بتن

مقدار آب مخلوط لازم برای ساخت بتن با افت مشخص بستگی زیادی به حداکثر اندازه سنگدانه دارد. سطح سنگدانه که باید توسط خمیر سیمان پوشیده شود ،با افزایش اندازه سنگدانه کاهش می یابد . اثر مهم تری که اندازه سنگدانه کاهش می یابد . اثرمهم تری که اندازه سنگدانه درمقدار آب بتن دارد درشکل نشان داده شده است .

اطلاعات ارئه شده دراین شکل ازکمیته 1- 211aclگرفته شده است به عنوان مثال برای بتن با افت 75تا100 میلیمتر،افزایش حداکثر اندازه درشت دانه از9میلیمتربه 38میلیمترموجب کاهش مقدار آب لازم از202کیلوگرم برمترمکعب به 78کیلوگرم برمترمکعب می شود این 24 کیلو گرم کاهش درمقدارآب ،جمع شدگی خشک دریک سال را تاحدود 15درصد کاهش می دهد.  درشکل همچنین اثرافت درمقدارآب مورد نیازنشان داده شده است .برای مثال آب لازم برای بتن ساخته شده باسنگدانه های حداکثر19میلیمتری وافت 75تا100میلیمتر202کیلو گرم برمترمکعب وبرای افت25تا50میلیمتر184کیلوگرم برمترمکعب است . این کاهش اساسی درمقدارآب ،جمع شدگی خشک راتقلیل می دهد.

اثر اندازه سنگدانه درمیزان آب لازم برای بتن غیر هوازا

 عامل مهم دیگری که درمقدار آب لازم دربتن ،ودرنتیجه درجمع شدگی آن اثرمی گذارد،دمای بتن تازه است اثردما درمقدارآب مصرفی توسط دفترآبادسازی آمریکا درشکل نشان داده شده است برای مثال اگر دمای بتن از38درجه سانتیگرادکاهش یابد،باحفظ افت موجب کاهش حداقل 20کیلوگرم اب می شود .

این کاهش اساسی درمقدارآب مصرفی ،جمع شدگی خشک رابه مقدارقابل توجهی کاهش               می دهد.ازبحث بالا این نتیجه به دست می آید که ،برای به حداقل رساندن جمع شدگی خشک دربتن باید مقدارآب درطرح مخلوط به حداقل برسد.هرعملی که موجب افزایش مقدارآب مصرفی دربتن تازه شود ،نظیرافت بالا،دمای زیادبتن تازه یا استفاده ازسنگدانه ی ریزتر،اساساًجمع شدگی وسپس ترک خوردگی بتن را به همراه خواهدداشت.

شکل اثر دمای بتن تازه برروی میزان آب لازم

ج- 4 اثرموادافزودنی شیمیایی

برای به دست آوردن بتنی با خواص مطلوب ،ازمواد افزودنی استفاده می شود متداول ترین آنها عبارتند از : مواد افزودنی هوازا،مواد افزودنی کاهش دهنده مقدارآب ،مواد افزودنی کندگیرکننده وتسریع کننده .

با استفاده از مواد افزودنی هوازاانتظار می رود که افزایش مقدارحباب های هوا،جمع شدگی ناشی ازخشک شدن افزایش یابد . هرچند به علت هوادهی دربتن ،بدون کاهش جمع شدگی تغییری نمی کند برخی از عوامل هوازا،کندگیرکننده های قوی ودارای تسریع کننده هایی هستند که جمع شدگی را 5تا10 درصد افزایش می دهند. اگر چه استفاده ازمواد افزودنی کاهش دهنده آب وکندگیرکننده درمخلوط بتنی ،کاهش مقدارآب را ممکنمی سازد ولی معمولاضموجب کاهش جمع شدگی خشک نمی شود .در واقع برخی ازاین مواد افزودنی ممکن است حتی موجب افزایش جمع شدگی درمراحل اولیه  خشک شدن شوند.گرچه جمع شدگی این بتن ها نظیر مخلوط های بدون مواد افزودنی است.استفاده ازکلرید کلسیم (یک تسریع کننده متداول) بخصوص درمراحل اولیه خشک شدن بتن ،موجب افزایش اساسی درمقدار جمع شدگی خشک خواهد شد. آزمایش های انجام شده توسط اداره ترابری کالفیرنیا نشان می دهد که جمع شدگی 7روزه بتن ،بایک درصد کلریدکلسیم حدوداًدو برابرافت درنمونه های مبنا(بدون موادافزودنی)است.گرچه پس از28روزخشک شدن جمع شدگی دربتن دارای کلرید کلسیم حدوداً40درصدبیشترازنمونه مبناست.

شکل سرعت خشک شدن بتن در هوای آزاد بارطوبت نسبی 50 درصد

ج-5 اثرپوزولان ها

خاکسترومعدودی ازموادازمواد ساختمانی طبیعی دیگر نظیرچرت اپالین،شیل ودیاتومه های زمینی ،توف،پومی سیت،پوزولان هایی هستند که در بتنهای ساخته شده از سیمان پرتلند استفاده می شود. با استفاده از برخی از این پوزولان های طبیعی می توان مقدار آب لازم و مقدار جمع شدگی خشک در بتن را افزایش داد.همچنین مشاهده شده است که استفاده ازبرخی از این پوزولان ها بدون ایجاد تغییری در مقدار آب مخلوط جمع شدگی خشک در بتن را افزایش می دهد.برخی از خاکسترها اثری در جمع شدگی خشک ندارند،در حالی که برخی دیگر ممکن است موجب افزایش جمع شدگی بتن شوند. همه این مشاهدات بر اساس آزمایشهای انجام شده بر روی نمونه های آزمایشگاهی است هر چه قطعه بتنی بزرگتر باشد،جمع شدگی آن کمتر است این ممکن است توجیهی برای تفاوت جزیی در ترکهای ناشی از جمع شدگی در سازه های با پوزولان ها ویا بدون پوزولان باشد،علی رغم اینکه بتنهای پوزولان دار در نمونه های کوچک آزمایشگاهی جمع شدگی بیشتری دارند.

اثر اندازه نمونه در جمع شدگی ناشی ازخشک شدن آن

ج-6 اثر دوره عمل آوردن مرطوب

کارلسون گزارش می دهد که عمل آوردن بتن در شرایط مرطوب اثر زیادی در جمع شدگی ناشی از خشک شدن ندارد این گزارش با نتایج آزمایشهای انجام شده در اداره ترابری ایالات کالیفرنیا نیز مطابقت دارد که اساساً مقدار جمع شدگی مشابه ای را در بتنی که قبل از مرحله خشک شدن برای مدت 7و14و28 روز به صورت مرطوب عمل آورده شده است ،نشان می دهد.تا آنجا که به ترک خوردگی بتن مربوط است،عمل آوردن بتن،در شرایط مرطوب وممتد لزوماً سودمند نخواهد بود.گر چه مقدار مقاومت با مرور زمان افزایش می یابد،مدول ارتجاعی نیز تقریباً با همان درصد افزایش یافته و نتیجه بدست آمده،افزایش جزیی در کرنش کششی است که بتن می تواند تحمل کند عمل آوردن با بخار در فشار اسمزی که عموماًدرساخت قطعات سازه ای پیش ساخته استفاده     می شود،جمع شدگی خشک را کاهش می دهد همچنین به علت اینکه عمل آوردن بتن یا بخار مقاومت زیاد وزودراس را در بتن ایجاد خواهد کرد تمایل به ترک خوردگی در بتن کاهش خواهد یافت زیرا قطعات پیش ساخته قید ندارد.

د-7 بتن تعدیل کننده ی جمع شدگی

بتنهای تعدیل کننده جمع شدگی را با استفاده از سیمانهای منبسط شونده و برای به حداقل رساندن یا از بین بردن ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی ، می توان تهییه نمود.مشخصات ونحوه استفاده از بتن های منبسط شونده در مقالات و گزارشهای مختلف منتشر شده است از بین انواع سیمانهای منبسط شونده،سیمان نوع k متداول ترین نوع سیمان تعدیل کننده جمع شدگی در آمریکا است.

دربتن مسلح،انبساط خمیرسیمان در روزهای اولیه عمل آوردن موجب پیش تنیدگی اندکی می شود که در بتن ،تنشهای فشاری و در فولاد،تنشهای کششی ایجاد می کند مقدارتنشهای فشاری ایجاد شده دربتنهای تعدیل کننده جمع شدگی از2%تا7% مگاپاسکال (24تا100 پوند براینچ مربع) است.

هنگامی که بتن در معرض جمع شدگی خشک قرار می گیرد انقباض بتن موجب کاهش یا عدم پیش فشردگی مجدد می شود .پیش فشردگی اولیه بتن مقدار تنشهای کششی نهایی ناشی ازجمع شدگی را به حد اقل می رساند و موجب کاهش یا عدم میل به ترک خوردگی در بتن می شود.استفاده از سیمانهای منبسط شونده که جهت تولید بتنهای تعدیل کننده جمع شدگی مصرف شده،در شکل نشان داده شده است .

در شکل تغییر طول بتن تعدیل کننده جمع شدگی با تغییر طول بتن ساخته شده از سیمان پرتلنددر شول زمان(سنین مختلف بتن)،مقایسه شده است از نظر قیود ارتجاعی،مقدار فولاد تقویتی مصرفی در بتن مسلح، با استفاده از سیمان پرتلند معمولاً بیشتر از مقدار میلگرد لازم برای بتن تعدیل کننده جمع شدگی است.

برای بهره برداری کامل از پتانسیل انبساطی بتنهای تعدیل کننده جمع شدگی و به حداقل رساندن یا پیش گیری ازترک خوردگی ناشی از جمع شدگی در سطوح بتنی سخت نشده لازم است که بلافاصله پس از پرداخت نهایی ،عمل آوردن با آب                                                           (پوشش مرطوب یا در حوضچه آب قرار دادن) شروع شود.

در دال هایی که زیر سازی آن کاملاًاشباع است عمل آوردن با استفاده از اسپری و یا پوششهای ضد رطوبت با موفقیت همراه بوده است چنانچه عمل آوردن بتن های تعدیل کننده به طور نادرست انجام گیرد،موجب می گردد که بتن انبساط لازم را نداشته باشد و ازد یاد طول فولاد به طور ناقص پذیرد که در این صورت در مرحله جمع شدگی خشک ترکهایی در بتن به وجود خواهد آمد.توصیه های خاص و اطلاعات مربوط به کاربرد بتنهای تعدیل کننده جمع شدگی در 223 ACL آمده است.

اصول اساسی در بتن های تعدیل کننده جمع شدگی

مشخصات تغییر طول بتن های افت پذیر سیمان پرتلند(بارطوبت نسبی 50 درصد)

3-اثر ترک خوردگی دراز مدت

الف-مقدمه

ترک خوردگی در بتن متاثر از شرایط زمان طولانی است که اجزاء بتنی با آن مواجه اند در بسیاری ازحالتها که بتن مسلح و غیر مسلح برای مدتی طولانی در محیط قرار می گیرندو یا بارگذاری می شوند عرض ترک افزایش می یابد.این فصل،خلاصه ای از عوامل اصلی و موثردراز مدت را برکنترل ترک درعملکرد بتن ارائه می کند.

ب-تاثیرات محیطی

اثر محیط نامناسب در دراز مدت می توانددرا یجادوتوسعه ترک ها موثر بوده وبرای بتن و فولاد مضر باشد اگر بتن به صورت بحرانی اشباع شده باشد ودربرابر یخبندان وآب شدن یخ مقاوم نباشد هنگام یخبندان ترک می خورد.نبودن چنین مقاومتی می تواند ناشی از استفاده ازسنگدانه های غیر مقاوم در برابر یخبندان ویا بر اثر نبودن یک سیستم مناسب از حفره های هوا باشد.

همچنین محافظت نکردن بتن در هنگام یخبندان قبل از اینکه آب قابل یخ زدن در بتن، به میزان مناسبی کاهش یافته و بتن مقاومت کافی را به دست آورده باشد،این ترک خوردگی در بتن آشکار           

می شود.در بتنهای غیر مقاوم در برابر یخبندان،رسیئن به مرحله اشباع بحرانی ممکن است بر اثر بروز ترکهای اولیه باشد که به سهولت امکان ورود آب بیشتری در مقایسه با حالت بی ترک بودن را فراهم می سازد.تشکیل ترکهای ((D )) شکل نزدیک به درزهایا ترکهای دیگر در رویه بتنی،مثال خوبی دراین زمینه است در اغلب موارد غیر معمول نیست که ترکهای حاصل از تنشهای حرارتی و یا جمع شدگی در مخلوط پر مایه لایه های رویی تاج صدها و یا دیواره کانالهای کشتیرانی بین دو راه آبی،بر اثر یخ زدن آبی که به داخل ترکها نفوذ می کند موجب ترکیدن بتن  شود.

این پدیده بدون توجه به مقاومت بتن در مقابل یخ زدگی اتفاق می افتد .از سوی دیگر ترک های موجود ممکن است قبل از رسیدن بتن به مرحله اشباع بحرانی و یخبندان،باعث خشک شدن بتن شوند،در صورت عدم وجود این ترک ها چنین حالتی اتفاق نخواهد افتاد.

بنابراین نقش ترکها از نظر عدم قابلیت مقابله بتن در برابر یخبندان بر حسب شرایط محیطی (مثلاً زمان لازم برای خشک شدن پس از تر شدن و قبل از یخبندان)،عرض ترک ،قابلیت تخلیه ی آب موجود در ترک و..... گوناگون خواهد بود اگر سنگدانه مصرفی در بتن تحت شرایط یخبندان –ذوب شدن،بادوام بوده ومقاومت بتن نیز بالا باشد، دوام بتن بهتر خواهد بود آزمایشهای انجام شده روی تیرهای بتنی مسلح درشرایط محیطی (در معرض یخبندان وذوب شدن درجوار آب دریا ) حاکی از این است که بتن های هوا داده شده (بتن با حباب هوا) دربرابر شرایط محیطی مقاوت بیشتری نسبت به بتن های معمولی از خود نشان داده است تیرهایی که با میلگردهای آجدار جدید ساخته می شوند نسبت به میلگردهای آجدار قدیمی ،دارای مقاومت بهتری هستند . براثر گذشت زمان، حداکثر عرض ترک هنگامی که تنش فولاد از210 مگاپاسکال کمتر باشد افزایش نمی یابد، اما طی 9 سال درمواردی که تنش فولاد 210 مگا پاسکال یا بیشتر باشد ،عرض ترک به میزان قابل توجهی (50تا100 درصد)افزایش می یابد.

ج- استفاده ازپلیمرهادربهبودمشخصات ترک خوردگی

کارها وسیعی درمورد استفاده ازپلیمردراصلاح وترمیم مشخصات بتن انجام شده است بتن های پلیمری- سیمان پرپلند ،ظرفیت تغییر شکل پذیری ومقاومت کششی وفشاری زیاد ونفوذپذیری ناچیزی دارند. مقاوت کششی دونیمه شدن دراین بتن ها10/vmp است پلیمر تزریقی روش دیگریست که می توان ان را به عنوان یک سیستم پلیمری مناسب برای بتن معرفی کرد دراین روش ،با تزریق عمقی پلیمر در بتن لایه ای با کیفیت بتن با کیفیت زیادایجاد می شود.

به دلیل این ویژگی های مطلوب انتظار می رود که قطعات سازه ای ساخته شده با بتن پلیمری،کارپذیری(عملکرد) فوق العاده ای با توجه به ترک خوردگی ،تغییر مکان(خمیدگی در ستون ها،افتادگی در تیرها ودال ها)،خزش،جمع شدگی و نفوذ پذیری از خود نشان دهند.

4-کنترل ترک در بتن ریزهای پر حجم

الف- مقدمه

با اقدامات مناسب برای کاهش مقداروسرعت تغییر دما،می تواناز ترک خوردگی ناشی ازپس سرد کردن ویاترکیبی از این دو می باشد.اخیراًازعایق حرارتی برای محافظت ستون نمایان نیز استفاده شده است . میزان کنترل دمای لازم برای پیشگیری ترک خوردگی های گوناگون بستگی زیادی   

000000000000000000به عواملی چون مکان ارتفاع وضخامت سازه،خصوصیات سنگدانه مشخصات بتن      وموانع خارجی دارد.

گرچه دراین فصل اطلاعات زیادی از سطح های بتنی پرحجم گردآوری شده است ،مطالب آن به خوبی برای سازه های بتنی دیگر نظیر مراکز نیروگاه بخار ،نیروگاه ها،     پی ساختمانها وپل ها وسدهای دریچه داربرای عبور کشتی قابل استفاده است . بتن ریزی ترمی یک نوع بتن پرحجم مخصوص است که به صورت کامل در فصل هشتم ازacl304ارائه شده است ودراین جامورد بحث قرار نخواهد گرفت.

محل سازه ها درمیزان کنترل دمای لازم آنها اثر می گذارد. معمولاًدرارتفاعات زیاد ،تغییرات دمابه جای روزانه بودن فصلی است. در موردسدها ،ارتفاع برنیاز کنترل ترک تأثیر می گذارد.در سدهای خیلی بلند،تنش های طراحی زیاد خواهد بود وسیمان بیشتری باید مصرف شود تاضریب ایمنی لازم به دست آید .

 دراین صورت گرمای زیادی ایجاد می گرددودرنتیجه موجب دمای داخلی بیشتری می شود به علاوه ،سدهای بلندتر بعد افقی بزرگتری بوده که بالطبع باعث حرارت داخلی بیشتری می گرددولزوم کنترل حرارتی را ایجاب می کند مشخصات بتن ،درمسئله کنترل ترک اثردارد. بتن ها نسبت به مقدارکرنش کششی که قبل از خوردگی تحمل می کنند ،متفاوتند برای کرنش هایی که به سرعت به بتن وارد می شود دو عامل که کنترل کننده کرنش بتن هستند عبارتنداز مدول الاستیسیته ومقاومت کششی . برای کرنشی کهبه کندی وارد می شود ،خزش یا (وادادگی )بتن مهم است .

 عواملی که در ظرفیت کرنشی بتن اثر می گذارند ونیز سرعت خزش بتن به طور کامل ،مورد بحث قرارگرفته شده است.مشخصه مهم دیگر بتن ،ضریب انبساط حرارتی آن است . مقدارکرنشی که دمای بتن را تغییر می دهد مستقیماًبا ضریب انبساط حرارتی آن متناسب است .ضریب متوسط انیساط حرارتی بتن پرحجم حدود 9میلیونیوم درهر درجه سانتی گراد به 7میلیونیوم دردرجه سانتی گراد برسد . بنابراین ،درحالتهای بحرانی ،که بتن دارای مقاومت کششی پایینی است .

 مدول الاستیسته وضریب انبساط حرارتی زیادوکاملاًگیرداراست. درصورت کاهش سریع دما، حتی به مقدار3درجه سانتی گرادممکن است بتن ترک بخورد .ازطرف دیگر ،برخی از بتن ها می توانند کاهش سریع دماتامیزان 10درجه سانتی گراد را،حتی وقتی گیرداری کامل است تحمل نماینداطلاعات بیشتردرزمینه انبساط حرارتی آن است. مقدارکرنشی که دمای بتن راتغییر می دهد مستقیماًبا ضریب انبساط حرارتی بتن در گزارش کمیته207-acl آمده است.

با توجه به این تکات ظاهراً میزان کنترل ترک لازم برای حذف کامل درزها ممکن است برای ساختن سدی در نزدیکی  خط استوا با سنگدانه های مناسب بدون هزینه باشد ودر محلی که تغییرات دما زیاد است و تنها سنگدانه های موجود دارای مدول الاستیسیته و انبساط حرارتی زیادی هستند ممکن است بسیار پر هزینه باشد.

در مورد اخیر نحوه کار مناسب پیش سرد کردن است،وپس سرد کردن است،وکاربرد عایق حرارتی برای سطوح در معرض هوای سردضروری است. عایق حرارتی اجازه میدهد تازمانی که دمای سطحی بتن به دمای محیط برسد،یا تا زمانی که بتن اضافی روی آن یا در کنار محلی که عایق شده ریخته شود،در جای خود باقی بماند.تحقیقات بیشتری در این زمینه با مؤثرترین نحوه استفاده از عایق حرارتی به ویژه درمناطق دارای آب و هوای شدید وخاص ضروری است.

دو اقدام برای ایجاد ایمنی دربرابر ترک خوردگی وجود دارد.نخست،بهینه کردن مصالح ونسبت های اختلاط برای ساخت بتنی که بهترین مقاومت در برابر ترک خوردگی و یا بیشترین ظرفیت کرنشی کششی را دارا باشد.این کار،مستلزم انتخاب دقیق سنگدانه،استفاده از حداقل سیمان برای بتن هایی که در محیط های داخلی مصرف می شوند،محدود کردن حداکثر اندازه سنگدانه و یا استفاده از روش های خاص دیگر است.

دومین اقدام برای پیشگیری از ترک خوردگی،کنترل ضرایبی است که ایجاد کرنش کششی می کنند.این کار ممکن است به معنای پیش سرد کردن یا پس سرد کردن عایق کاری              (احتمالاً گرم کردن) سطوح درمعرض هوای سرد و طراحی برای به حداقل رساندن کرنش اطراف راهروها وسایربازشوها باشد.

ب-کنترل ترک خوردگی

برای کنترل ترک خوردگی لازم است طراح،با در اختیار داشتن کرنش ها و درجه حرارتهای (دماها)احتمالی،معیارهای اجرایی می تواند به ترتیب از کم هزینه ترینتا پرهزینه ترینروش ها را،برای شرایط آب وهوایی ومصالح مناسب و شرایط نامناسب ونامطمئن،در بر گیرد.برخی از شرایطی که پیشگیری از ترک خوردگی را ممکن می سازند،عبارتند از:

1-بتن با ظرفیت کرنشی کششی زیاد.

2-تغییرات دمای جزئی شبانه روزو فصول

3-میزان سیمان کم(با تنش های کم در طراحی)

4-سیمانی که گرمای کم ایجاد می کند.

5-بلوک های (قطعات) کوچک

6-سرعت کم در ساختمان سازی هنگامی که از سرد کردن استفاده نشود.

7-میزان کم گیر داری،نظیر تسلیم شدن پی ها ویا بخش هایی از سازه که کاملاً از پی(گیرداری)جدا شده اند.

8-دمای متوسط زیاد سالیانه

9-عدم هوامل افزایش دهنده تنش،مانند سرسراها

10-دمای کم بتن ریزی

در این فهرست بسیاری از معیارهایی که برای پیشگیری از ترک خوردگی باید در نظر گرفته شوند پیشنهاد شده است.ابتدا باید سعی بر این باشدتابتنی با ظرفیت کرنشی کششی زیاد تولید شود.با محدود کردن حداکثر اندازه سنگدانه ها به کوچکترین حد ممکن می توان به اندازه ای که اقتصادی ترین حالت است دست یافت.در جایی که از نظر اقتصادی منابع زیادی برای دستیابی به سنگدانه وجود دارد،سنگدانه ای که بهترین مقاومت در برابر ترک را دارد،معمولاً ارجح است.معمولاً این مصالح سنگدانه شکسته شده و دارای انبساط حرارتی کم و نیزمدول ارتجتعی کم خواهند بود.

مشخصات گرمازایی سیمان،نقش مهمی درمیزان افزایش دما ایفا می کند.از سیمانASTM نوعII (گرمای معتدل) باید در ساخت بتن های پرحجم استفاده شود.(توجه:سیمان نوعIV با گرمای کم نیز توصیه می شود،ولی این سیمان به سادگی در دسترس نیست)                                      

پوزولان ها را می توان برای جایگزینی قسمتی از سیمان جهت کاهش دمای حداکثر ناشی ازگرمای هیدارسیون استفاده نمود.دربرخی موارد،تا 35 درصدویابیشتر از میزان سیمان را می توان با حجم معادلی از یک پوزولان مناسب جایگزین نمود.طوری که بتن همان مقاومت 90 روزه یا یک ساله را داشته باشد.برخی از پوزولان های متداول که در بتن ریزی های پرحجم استفاده می شوند،عبارتند از:رس کلسیم دار، خاک دیاترمه، توف آتشفشانی وپر میسیت و خاکستر بادی.پوزولان مصرفی معمولاً از طریق آزمایش،تعیین هزینه و موجود بودن انتخاب               می شود.برای کاهش گرمای هیدراسیون وتنش ها و کرنش های حرارتی ناشی از آن باید از کمترین مقدار سیمان ممکن ومجاز با توجه به ضوابط مقاومتی ودوام استفاده شود.استفاده از سیمان به مقدار بیش از حد مورد نیاز موجب زیان رساندن به بتن است،نه یک مزیت.

به طور کلی کاهش مقدارآب مصرفی دربتن،کاهش مقدارسیمان را ممکن می سازد.بتن با آب وسیمان کمتر،از دو حهت ارجح است:یکی این که تحمل تغییرات حرارتی مکتر و دیگر این که جمع شدگی ناشی از خشک شدنکمتر را دارا است.مقدار حداقل آب که با رعایت نکاتی چون استفاده ازویبره کننده های قوی که افت کمی را در بتن ایجاد می کند،استفاده از ماده افزودنی کاهش دهنده میزان آب،ویا بتن ریزی در درجه دمای کم،قابل دستیابی است.

پیش سرد کردن بتن درمرحله تولید وپس سرد کردن آن با قرار دادن سیستم های لوله کشی در داخل آن از نکات مؤثری است که در این زمینه می توان رعایت کرد.جزییات سرد کردن توسط لوله ها ارائه شده است. روش پیشنهادی که به نظر می رسد امیدوار کننده باشد،عبارت است از درجا ریختن بتن مقاوم در اطراف قطعه(لبه ها وسطح بالای قالب ها)باوجود آنکه استفاده از بتن هایی که در برابر ترک خوردگی مقاوم ترنددرکل سازه ممکن است بسیار پرهزینه باشند ،         اما می توان ازآن درمحدوده مطرح شده بدون تأثیرچندانی درهزینه نموداما لایه های نازک بتن ،درنزدیکی قالب ها با روش های بتن ریزی متداول که درحجم های بزرگ ساخته می شوندبه آسانی قابل اجرا نیست بنابراین ظاهراً استفاده از پانل های بتنی پیش ساخته به عنوان قالب که پس ازبتن ریزی به صورت قسمت دایمی ساختمان باقی می ماند،امیدبخش است.

این پانل هابایدبادوام وترجیحاًسبک وزن باشندتاعایق حرارتی خوبی برای بتن باشند.ازآنجاکه بیشترترک ها نزدیک لبه های بتن به وجود می آید این اقدام جزی ممکن است که سازه را بدون ترک نمایداطلاعات بیشتردرباره استفاده ازقطعات پیش ساخته برای محافظت بتن های پرحجم درقسمت IR347ACL قابل دست یابی است درهوای سرد اگر عایق حرارتی درسطوح نمایان وبه میزان کافی وبرای مدت زمان مناسب دراطراف بتن باقی بماندازترک خوردگی بتن محافظت می کند اگرعایق حرارتی به مقدارکافی برای سرد نمودن آهسته بتن وجود داشته باشد.

میزان تنش کرنشی هرگز از حد بحرانی بیشترنخواهد شدبتن می تواند با همان سرعتی به تنش کششی ایجاد می شود وارفته شود تاسرانجام به دمای ثابت برسد هرچند وقتی بتن دارای سرعت وارفتگی بسیار کمی باشد محافظت آن با مقدارزیادی عایق حرارتی برای مدت طولانی غیر عملی است.درشرایط محیطی نامناسب نظیر ماه های خیلی سرد نیاز به عایق حرارتی زیاد خواهد بود این عایق های حرارتی ممکن است لازم باشد که بانزدیک شدن ماه های گرم برداشته شوندبایدشرایطی فراهم شود که دمای داخل بتن درزیر محل عایق کاری شده آهسته به دمای محیط برسداین امربرای جلوگیری ازضربه حرارتی است که می تواند درسطح بتن ترک هایی ایجاد کندواحتمالاًاین ترک ها با عمق بیشتری درداخل بتن باقی بماندممکن است مرکز بتن به اندازه کافی

سرد نشودودربعضی ازمواقع حتی گرم تر شوددرحال حاضرعایق کاری متداول برای بتن به شکل های مختلف وبا استفاده از مصالح با ضرایب هدایت حرارتی مختلف از 3/6kg cal/m2/h/cتا0 /5kg cal/m2/h/c   قابل اجراست .این عایق ها رادرانواع مختلف مانند پانل های نیمه صلب لاستیک لوله شده قابل انعطاف یا به صورت کف افشانده شده که به مرور درحین عمل نصب به حالت نیمه صلب در می آیدمی توان تهیه نمودپانل های نیمه صلب معمولاًدرداخل قالب ها کارگذاشته می شوند مهارکننده های موقت رادربتن جدیدریخته شده قرارمی دهندتا عایق بتواندپس ازبرداشتن قالب ها بر روی سطح بتن نیزباقی بماندعایق به راحتی درزمان مورد نظر برداشته خواهد شدعایق های لوله شده به ویژه برای عایق کاری سطوح بتنی که قالب به صورت افقی جابه جا می شوند قابل استفاده انداین عایق ها به آسانی نصب وبرداشته می شوندوبه دفعات می توان از آنها استفاده کردعایق های افشانده شده برای سطوح افقی وهم چنین سطوح قائم قابل استفاده انداین نوع عایق کاری به ویژه برای افزایش ضخامت وتأثیرعایق که دراطراف بتنوجود داردبرای ساخت قالب های عایق کننده استفاده می شود تجربه نشان داده است ازعایقی که اشعه نور ازآن عبور می کند نباید استفاده شودزیراهنگامی که بتن درمعرض نور خورشید قرار می گیرد دمای بین بتن وعایق افزایش می یابد.

عایق حرارتی افشانده شده که معمولاًبرای محافظت گیاهان کشاورزی ودرخت ها در برابریخبندان برای زمان طولانی درمحل قرار می گیرندظاهراًبرای عایق کاری بتن درمحل درزه های قالب های بلند شونده درفصل ساختمان سازی نیز مناسب می باشد این نوع عایق را می توان پس اززمان مشخصی تجزیه کرد.بدین ترتیب می توان زمان بتن ریزی را طوری تنظیم کرد که عایق درزمان بین دونوبت بتن ریزی باقی بماند وبه اسانی بتوان آنها راقبل ازآخرین بتن ریزی باشست شو بیرون آورد.

قطعات پیش ساخته بتنی با بتن سبک ویابابتن معمولی که به همراه بتن متخلخل به صورت لایه لایه یا ساندویچی بتن ریزی شود.دارای ظرایب هدایت حرارتی کم بوده وبه عنوان عایق داخلی قابل قبول است این پانل ها همزمان به صورت قالب ونیزبه عنوان نمای بتن قابل استفاده اندنگهداشتن ضخامت لایه سطحی (خارجی )به حداقل 6/0مترویا کمتر ترک ها ی حرارتی ناشی ازبتن قوی درپیرامون بتن مرکزی به حداقل می رسد.

کنترل ترک خوردگی ازطریق اجرای صحیح ساخت وساز

الف- مقدمه

اجرای صحیح ساخت وساز که دراین فصل ارائه می شود،شامل ملاحظاتی درطراحی ،مشخصات مصالح ومخلوط وبه علاوه عملکرد صحیح درهنگام اجراست .قبل ازبحث درباره کنترل روش های اجرایی که درترک خوردگی اثرمی گذارند،ارزش آن راداردکه دلیل اصلی ترک خوردگی یاد آوری شود . گیرداری موجب ترک خوردگی می شود اگر همه قسمت های بتنی دریک سازه بتنی ،درهنگام انبساط وانقباض بتن ،بتوانند به راحتی جابجا شوند هیچ گونه ترک خوردگی ناشی ازتغییرات حجمی ایجادنخواهدشد.

آشکارا است که همه قستهای سازه بتنی آزاد نیستند واساساً نمی توانندآزادانه دربرابرتغیرات حجمی به میزان یکسانی واکنش نشان دهند.درنتیجه تغییرات کرنشی وتنش های کششی ایجاد می شود هنگامی که بازتابهای جزیی بیشترازمقداری باشدکه بتن درهمان موقع بتواند تحمل کندترک ایجاد می شوداین اشاره ایست براهمیت محافظت بتن تازه تازمانی که بتن دربرابرکاهش میزان رطوبت ودمامقاومت لازم راپس نماید.حاصل این ملاحظات ممکن است تنش هایی باشد            

که قادر به ایجاد ترک دربتن جوان بوده ولی ممکن است دربتن های با قدمت بیشترمسئله ای نباشدترجیحاًبتن بایددارای ظرفیت کرنشی کششی زیادی درهنگام شکست باشدسنگدانه هااثرزیادی دراین خصوص دارند مدول ارتجاعی کم درهنگام کشش مطلوب است.

ب- نشست

ترک های ناشی ازنشست یا ته نشینی زمانی تشکیل می شود که بتن پس ازارتعاش اولیه در وضعیت خمیری است. این نشست وترک ها را نمی توان ناشی ازموارد مطرح شده دربندهای بالا دانست ،بلکه ازته نشینی طبیعی ذرات جامد سنگین درمحیطی محلول گونه است . ترک ها ی ناشی ازنشست درجهت خلاف میلگردهای افقی دارای گیرداری بوده ودرمحل پیچ ها وسایر قطعات کارگذاشته شده دربتن ایجادمی شوند. بعضی مواقع ،امکان دارد بتن به قالب ها بچسبدبه ویژه اگرقسمت بالای قالب ها گرم ویا خاصیت جذب آب داشته باشد ،این احتمال وجود داردکه درچنین مواقعی ترک ایجاد شود. ترک ها اغلب دردرزهای افقی ساختمان ودردال های کف پل هادرقسمت بالای میلگردهاویا درمحل پیچ قالب ها،که فقط باچند سانتیمترپوشش بتن پوشانده شده اند،ایجاد می شوند. با افزایش پوشش بتن درکف پل ها می توان میزان ترک ها را کاهش داداجرای صحیح ارتعاش موجب می شود که ترک های ناشی ازنشست مسدودنشده وکیفیت بتن فوقانی ،حتی اگرنشست اتفاق افتاده وخاصیت افت نیز زایل شده باشد ،می تواند بهبود یابد.

ج- دستوالعمل های لازم برای به حداقل رساندن جمع شدگی خشک

برای رسیدن به کمترین جمع شدگی خشک درمدت اجرای طرح ساختمان ،باید طبق دستورالعمل های ازقبل تنظیم شده دردفترچه مشخصات فنی عمل نمود .مگر مواردی که در مناقصه مشخص وتعیین شده باشد ،ازپیمانکار نمی توان انتظار داشت که مصالح وروش های غیر معمول استفاده نماید . موارد زیر بایستی با دقت دردفترچه مشخصات فنی قید شود.

ج- 1 مصالح مصرفی درساخت بتن

این مصالح اثرمهمی درجمع شدگی خشک دارند.

1-    سیمان باید ازنوع l،ll،v،یاisبوده وترجیحاًازنوع lllنباشد

2- سنگدانه های مناسب که آب مخلوط کمی لازم دارند:(الف) دارای دانه بندی مناسب ،(ب) شکل مناسب (دراز، تحت یا تراشه دار نباشد)،(ج)ازخاک رس ،خاک آغشته به لای ،ریزدانه های بیش ازحدریزپرهیزشود.

3- سنگدانه بایستی ازنوع سنگ هایی انتخاب شودکه بتن باجمع شدگی کم تولید شود

4- استفاده ازکلرورکلسیم باید ممنوع شود.

ج- 2 مخلوط های بتنی

برای حداقل جمع شدگی ،نسبت اختلاط باید با عواملی که کمترین مقدار آب مصرفی را دربر می گیرد هماهنگی کافی داشته باشد.یعنی این که :

1- بیشترین اندازه سنگدانه قابل استفاده (MSA)

2- کمترین مقدار ماسه ممکن

3- کمترین اسلامپ اجرایی ممکن

4- کمترین دمای ممکن

5- مقدار سنگ دانه ریزکمتر ازنیمی ازمقدارمنحنی دانه بندی پیوسته باشد(75/4میلیمترتا5/9میلیمتر،یاتا19میلیمتر)به خصوص اگرسنگدانه شکسته باشد.

ج-3 جابه جا کردن بتن وبتن ریزی

تجهیزات (ناودان بتن ریزی ،تسمه، نقاله (ترابر)،پمپ ، قیف بارگیری ودریچه سطل)باید قادر باشند با افت کمتروحداکثراندازه سنگدانه (MSA)درهرجاکه مصرف آن مناسب وامکان پذیر باشد به طور مؤثر کار کنند (باید توجه داشت که اغلب ،برای تسریع درمرحله پمپ امکان پذیر باشد به طور مؤثرکارکنند.(بایدتوجه داشت که اغلب ،برای تسریع درمرحله پمپ کردن بتن عملیاتی (کارهایی) که به جمع شدگی خشک می انجامد ومنتج به ترک خوردگی می شود ، عبارتند از:ریزدانه بیشتر ،آب بیشتر، افت بیشتروسنگدانه کوچک تر. هنگامی که پمپ کردن بتن شروع می شود وعدم ترک خوردگی ناشی ازجمع شدگی مهم است ،باید بویژه درانتخاب مکان های مؤثرومناسب وتعداد کافی درزهای انقباض ناشی ازجمع شدگی تأکید شود . گذشته ازاین ،استفاده ازتجهیزات پمپ کردن که قادر باشندمخلوط های مناسب را باحداقل ترک خوردگی جابه جا کنند مورد نیاز خواهند بود).لرزاننده ها باید ازبزرگترین وقوی ترین نوع ممکن برای بتن ریزی باشند.

بالاترین لایه بتن ریزی شده دارای قالب بندی باید تازمانی که لرزاننده با وزن خودش دربتن رخنه می کند لرزانده شود.

ج- 4 پرداخت

پرداخت باید براساس توصیه R1- 302ACLباشد تااز هرگونه ترک خوردگی سطحی پیشگیری نماید. به ویژه مهم است که در کارهای  بتنی صاف ،درزهای شیار مانند دارای عمقی برابربا حداقل5/1 ضخامت دال بتنی باشند،ولی درهر حال نباید کمتراز4/25میلیمترباشد.

ج-5 قالب ها

قالب ها باید (محکم) باشندتابتوانند لرزش های زیاد وارد به بتن های با افت کم راتحمل کنند. اگر قرارباشد ازترک خوردگی ناشی ازجمع شدگی وحرارت جلوگیری شود ازقراردادن سطوح بتن گرم درمعرض شرایطی که به سرعت خشک می شوند،یا از قرار دادن آن سطوح درمعرض دمای پایین قبل ازعمل آوردن ودرخلال برداشتن قالب ها ، اجتناب کرد.

ج-6 درزهای انقباض

نقشه های اجرایی باید به قدر کافی دارای درزهای انقباض برای مقابله با جمع شدگی باشند شیارهایی که عمق وفاصله آنهاازیکدیگر برطبق مشخصات ارائه شده است،باید دردوطرف دیوارهای جداکننده دیوار حایل وسایر دیوارها تعبیه شود.

ج-7 عمل آوردن ومحافظت

عمل آوری ومحافظت بتن بایستی ازوجود رطوبت کافی اطمینان بدهندتا هیدراسیون و مقاومت ایجاد شده درسطح بتن را تقویت کنند. ازخشک شدن سریع سطوح بتنی درپایان دوره عمل آوری بایداجتناب کرد.بدین ترتیب ،زمان کافی برای تنظیم وتطویل تدریجی ،ترک خوردگی    

را به حداقل خواهدرساند.درعمل آوری باآب بایستی ازپوشش حداقل به مدت 7روز،درمحل خودباقی بماندتازمانی که سطح بتن خشک شود،به خصوص درهوای گرم وخشک .

درمناطق باخشکی کمتربرای بتن ریزی داخلی ،قالب های عمل آوری مناسبی برای بتن تهیه می کنند،واین درصورتی است که سطوح نماازخشک شدن محافظت شوندوقالب ها بتوانند باسطح بتن به مدت 7روزدرتماس باشند.

 پس ازآن ،بهتر است پیچ قالب ها را درجا شل کرد که سطح بتن اجازه دهد به تدریج خشک شود. روش غرقات کردن بتن رانمی توان روش مطلوب برای عمل آوردن درآب وهوای خشک دانست زیرا باقطع غرقاب کردن ،خشک شدن سریع اتفاق می افتد. به علت این که مرحله خشک شدن سطح بتن ،آهسته وطولانی است، درصورتی که ازترکیبات پوششی (عایقی)به نحوصحیح استفاده شود ،عمل آوری برای بتن ریزی سطحی روی بسترمرطوب وهم چنین برای بتن ریزی پرحجم به ترتیب مطلوب وکافی نیست .زمان استفاده ازترکیبات پوششی برروی سطوح بتنی قالب بندی شده موقعی است که قبلاً این سطوح به طور کامل خیس بوده وهنگام استفاده به صورت نم دارباشد.

6- نتیجه گیری

همان طور که درآغاز این فصل اشاره شد،مسئولیت طراحی مؤثروواضح وتعیین مشخصات فنی به عهده مهندس طراح است. برای اطمینان ازحصول رضایت مالک ومهندس ازنتایج کار،مهندس طراح ،یا مهندس طراح بایستی ترتیبی دهد که بازرسی توسط مالک یانماینده او صورت بگیرد . مهندس طراح ،یا مهندس ناظر قابل اعتماد بایستی اطمینان بدهندکه نحوه ساخت براساس همان پیشنهادهای ارائه شده درمناقصه انجام گرفته است.

 بدون جدیت وسعی وافردرتأییدمشخصات ونحوه دقت دراجرا، به طور جدی نتایج نامطلوبی به دست خواهد آمد. درصورت عدم بازرسی ونظارت کامل وهمچنین نبودن تفاهم روشن ازپیش نیازهای کاردردست اجراتوسط پیمانکار،احتمال زیادی وجود داردکه بتن ،بیشتر ازآنچه مقررشده است آب داشته باشد،عملیات نماکاری باآبساب(یالوله آبیاری) تسریع ،وعمل آوری قطع یا کمترازحدمعمول خواهدشد( اگرنخواسته باشیم موارد ناآشکاردیگری راکه اثرهای نامطلوب آنها مانند ترک های بدمنظره متعاقباً ظاهرخواهدشدتذکردهیم).

چنانچه روش های مورد بحث دراین فصل،به طورصحیح به کار برده شوند،بتن باکیفیت مطلوب وبا کمترین مقدار ترک خوردگی به دست می آید.

فهرست مطالب

عنوان

اشکالات بتن

1- ترک

الف- علت ترک

ب- ترکهای تنشی

2- خوردگی

- کنترل ترک خوردگی در سازه های بتن

1- سازوکارترک خوردگی در بتن

الف- مقدمه

ب- شکست

2- کنترل ترک خوردگی ناشی ازجمع شدگی خشک

الف – مقدمه

ب- شکل گیری ترک

ج- عوامل مؤثردرجمع شدگی خشک

د- بتن تعدیل کننده جمع شدگی

3- اثر ترک خوردگی دراز مدت

الف مقدمه

ب – تأثیرات محیطی

ج- استفاده ازپلیمرها دربهبود مشخصات ترک خوردگی

4- کنترل ترک خوردگی دربتن ریزیهای پر حجم

الف – مقدمه

1-کنترل  ترک خوردگی

5- کنترل ترک خوردگی از طریق اجرای صحیح ساخت وساز

الف – مقدمه

ب- نشست

ج- دستورالعمل های لازم برای به حداقل رسیدن جمع شدگی خشک

6- نتیجه گیری

اشتباه بزرگ مهندسین ناظر در مورد مسئولیتهای خود

اشتباه بزرگ مهندسین ناظر در مورد مسئولیتهای خود

تاریخ : جمعه ۱۳ بهمن ۱۳٩۱ | ۱۱:۳٧ ‎ب.ظ | نویسنده : مهدی محمدی

شاید تا به حال خبرهای زیادی درمورد ریزش ساختمانها مجاور محل گودبرداری شنیده باشید ولی قطعا کمتر کسی لحظه وقوع این حوادث را مشاهده نموده است.در این مطلب لینک سه کلیپ از حوادث واقعی که به دلیل گودبرداری در زمین مجاور منجر به ریزش ساختمانهایی شده است را معرفی نموده ایم تا مهندسین ناظر ساختمان به خطرات حرفه خود بیشتر توجه نمایند.

برای مشاهده کلیپ شماره یک: اینجا را کلیک نمایید.
شماره دو : اینجا را کلیک نمایید

شماره سه : اینجا را کلیک نمایید

شماره چهار : اینجا را کلیک نمایید.

بر اساس قانون کار،کارگاهها ساختمانی،کارگران و کارفرمایان شاغل در آن مشمول این قانون بوده و مکلف به تبعیت از آن می باشند.

برای مشاهده متن قانون کار اینجا را کلیک نمایید.

از سوی دیگر و بر اساس ماده 12 قانون مسولیت مدنی کارفرمایانی که مشمول قانون کار هستند مسئول جبران خساراتی می باشند که از طرف کارکنان اداری و یا کارگران آنان در حین انجام کار یا به مناسبت آن وارد شده است.همچنین بر اساس ماده 13 همین قانون،کارفرمایان مشمول ماده 12 مکلفند تمام کارگران و کارکنان اداری خود را در مقابل خسارت وارده از ناحیه آن به اشخاص ثالث بیمه نمایند.و بالاخره در ماده 14 قانون مذکور چنین آمده: در مورد ماده 12 هرگاه چند نفر مجتمعا زیانی وارد آورند متضامنا مسئول جبران خسارت وارده هستند.

برای مشاهده قانون مسولیت مدنی اینجا را کلیک نمایید.

از طرفی طبق تبصره 7 ماده 100 قانون شهرداری ها،مهندسین ناظر می بایست بر عملیات ساختمانی مورد نظارت خود،نظارت مستمر داشته باشند. از نظر محاکم قضائی این تبصره قانونی مهندسین ناظر را مشمول ماده 14 قانون مسولیت مدنی نموده و او را در هرگونه خسارت جانی و مالی وارده با کارفرمای ساختمان شریک می نماید.

برای مشاهده ماده 100 قانون شهرداریها اینجا را کلیک نمایید.

مخلص کلام اینکه:

اولا: عقل و منطق حکم می کند که مهندسین ناظر قبل از هرگونه اقدامی در جهت قبول نظارت ساختمان،مسولیت حرفه ای خود را بیمه نماید.

ثانیا: علاوه بر عقل و منطق،همانگونه که در ابتدای این مطلب شرح داده شد قانون نیز حکم می کند که کارفرمایان هم مسولیت خود را در قبال خسارات واره به اشخاص ثالث بیمه نمایند. وقتی قانون چنین الزامی دارد،مهندس ناظر نیز به عنوان ضابط قانون مکلف به ملزم نمودن کارفرما به رعایت آنست. به عبارتی دیگر اگر در ساختمانی سانحه منجر به خسارتی رخ دهد و کارفرمای آن ساختمان بیمه نامه مسولیت تهیه ننموده باشد،حداقل تقصیر مهندس ناظر این خواهد بود که بدون رویت بیمه نامه مسولیت کارفرما به او اجازه شروع کار را داده است.

بتن رنگی

بتن رنگی :

بتن های رنگی از طریق اضافه کردن قلیا و مواد رنگی مقاوم و سبک در داخل مخلوط به اندازه ی 8 تا 10 درصد وزن سیمان (اکر موم اکسید سرب قرمز و غیره ) یا با استفاده از سیمانهای رنگی به دست می آید . گاهی اوقات راهروها از ماسه های دارای رنگ مانند توف کوارتزیت قرمز مرمر و بقیه سنگهای رنگی ساخته می شوند .

بتنهای رنگی برای اهداف تزئینی در سازه های ساختمان و دستگاهها وپیاده روهای زیر گذر جدا کردن خطوط پر ترافیک راهروهای پارک و همچنین برای ساختن وسایل رفاه عمومی استفاده می شود .

بتن رنگی راهی برای زیبایی شهرها [7]

ساخت بناهای با مقاومت بیشتر و در عین حال زیباتر هدف همه دست اندرکاران احداث سازه های مختلف است. در کنار نوع طراحی بنا، مصالح ساختمانی نیز نقش عمده ای در این مهم دارند. یکی از این مصالح ساختمانی که شاید مهمترین ، پرکاربردترین و بحث برانگیزترین آنها باشد، بتن است. حتما شما هم در خیابان و یا در نزدیکی بناهای در حال ساخت ماشینهایی را که در پشت آنها مخزنهایی در حال دوران است دیده اید. این ماشین ها مشغول اختلاط سیمان ، آب ، شن و ماسه برای تهیه بتن هستند. ساخت بتن به ظاهر ساده به نظر می رسد؛ اما نکات ریز و مهمی در تهیه آن وجود دارد که ذهن محققان را به خود مشغول کرده و همواره شاهد تحقیقات مختلف در این زمینه در نقاط مختلف جهان هستیم. در ایران نیز پژوهش های زیادی در ساخت بتن انجام شده است که در یکی از این پژوهش ها که در دانشگاه تربیت مدرس صورت گرفته ، بتن رنگی با ظاهر زیباتر و مقاومت بهتر ساخته شده است. بتن عبارت است از مخلوطی از سیمان و ذرات و دانه های شن و ماسه با ابعاد مختلف که برای ساخت آن سیمان و آب و شن و ماسه با هم مخلوط می شود و آنچه در تهیه این مخلوط اهمیت دارد، نسبت ترکیب شدن اجزای مختلف است. این ترکیب یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است که به دلیل داشتن خواصی نظیر مقاومت و الاستیسیته بالا از تمام مواد دیگر متمایز می شود. به دلیل همین خواص فوق العاده است که همواره تحقیقات در زمینه بتن در سراسر دنیا در حال انجام است و هدف از این تحقیقات ساخت بتن با مقاومت فشاری بالاتر و نفوذپذیری کمتر است. در این زمینه همه ساله مسابقات مختلفی نیز در سطح جهان برگزار می شود که در این مسابقات همه به دنبال بتن با خواص مکانیکی بالاتر هستند. عوامل موثر بر خواص مکانیکی بتن عبارتند از: جنس سیمان و درصد آن در ترکیب ، جنس آب که می تواند آب آشامیدنی ، آب مقطر یا حتی آب رودخانه باشد. جنس شن و ماسه و نوع دانه بندی و اندازه ذرات آن و نحوه ساختن و عمل آوری بتن. اگر عمل آوری بتن و عملیات اختلاط خوب انجام نشود، حفره هایی در بتن ایجاد شده و در این حفره ها آب محبوس می شود. در هوای سرد و فصل یخبندان این آب یخ می زند، حجم آن افزایش می یابد و به این ترتیب باعث ترک برداشتن بتن می شود که افت مقاومت سازه را به دنبال دارد. ساخت یک بتن جدید با توجه به اهمیت بتن در احداث سازه های مختلف در ایران نیز همواره تحقیقاتی در این زمینه انجام می شود. در یکی از این تحقیقات که در گروه سرامیک بخش مهندسی مواد دانشگاه تربیت مدرس ، توسط مهندس سیدبدرالدین احمدی به سرپرستی دکتر رسول صراف ماموری به انجام رسید، بتن رنگی با روش جدید و به کمک رنگدانه های مختلف ساخته شد. در این طرح با استفاده از رنگدانه های سرامیکی و فلزی نمونه هایی از بتن قهوه ای ، سبز، زرد، سفید، سیاه ، قرمز، نارنجی و آبی تهیه شده است. با توجه به این که رنگدانه های سرامیکی مورد استفاده در این طرح دارای دانه بندی بسیار ریزی است ؛ لذا توزیع یکنواخت و همگنی را در بتن ایجاد می کند و علاوه بر آن مقدار مورد استفاده رنگدانه ها بسیار اندک و درصد ناچیزی از کل ترکیب است. بنابراین هزینه زیادی را تحمیل نمی کند و قیمت تمام شده بتن رنگی خیلی بیشتر از بتن معمولی نیست. برای تهیه این بتن حدود 1تا 3درصد از رنگدانه مورد نظر در شرایطی که بتن تحت عمل آوری است به مخلوط اضافه می شود و بقیه مراحل کار در حد زیادی مشابه ساخت بتن معمولی است. نکته قابل توجه در این مساله این است که برای ساخت قطعات و احجام بزرگ ، می توان به جای رنگی کردن کل توده جسم فقط لایه رویی آن را رنگی تهیه کرد و توده درونی جسم به رنگ معمولی بتن باشد. رنگدانه های مورد استفاده به طور کلی رنگدانه ها به 7گروه عمده تقسیم می شوند که عبارتند از: رنگدانه های رنگی ، رنگدانه های سیاه ، رنگدانه های فلزی ، رنگدانه های دارویی ، رنگدانه های آرایشی و رنگدانه های غذایی. مهمترین رنگدانه های سفید اکسید تیتانیوم ، رنگدانه های بر پایه روی ، رنگدانه های بر پایه سرب ، اکسید آنتیموان و اکسید زیرکونیوم است. رنگدانه های رنگی معمولا از نوع اکسید، کرومات ، سیانید و ترکیبات کادمیوم است. مهمترین رنگدانه های سیاه از نوع دوده (کربن سیاه)، گرافیت ، اکسید آهن سیاه و ترکیب مس کروم سیاه است که ترکیب آخر به کروم کاپرسیاه معروف است. رنگدانه های فلزی معمولا از نوع پولکهای آلومینیوم ، پولکهای برنز طلایی ، پولکهای روی ، پولکهای فولاد زنگ نزن و پولکهای نیکل است. رنگدانه های دارویی ، آرایشی و غذایی ترکیباتی هستند که در تهیه مواد آرایشی ، انواع قرصها و کپسول ها و نیز تغییر رنگ در محصولات غذایی کاربرد دارند. رنگدانه های سرامیکی بیشتر از نوع رنگی ، سفید، سیاه و فلزی است. مزایای بتن رنگی ایده ساخت بتن رنگی زمانی در ذهن محققان دانشگاه تربیت مدرس قوت گرفت که کاربردهای مختلف آن در زندگی بشر بررسی و مفید بودن آن ثابت شد. از جمله موارد کاربرد بتن رنگی ، جدول بندی و خطکشی خیابان ها، رنگ آمیزی ساختمان های بتنی شهر که هم بر زیبایی معابر می افزاید و هم عمر سازه را افزایش می دهد. استفاده در میادین ورزشی و استادیوم ها برای رنگ آمیزی سکوهای تماشاچیان و یا موارد مشابه نیز می تواند کاربردهای دیگر بتن رنگی باشد. همچنین برای این نوع بتن می توان کاربردهای نظامی نیز در نظر گرفت. به طور مثال می توان به استفاده از آن در رنگی ساختن سازه های بتنی محل حفاظت هواپیماهای جنگی و انبار مهمات مکانهای نظامی اشاره کرد که هم به استتار سازه کمک می کند و هم با انتخاب صحیح رنگدانه ها امکان تقویت بتن در مقابل عوامل محیطی فراهم می شود. ساخت بتن رنگی در مقایسه با بتن معمولی هزینه بیشتری دارد؛ ولی این هزینه چندان قابل توجه نیست. شایان ذکر است که این بتنها علاوه بر زیبایی خاص ، در مقایسه با انواع دیگر با توجه به حذف مراحل تعمیر و نگهداری و نقاشی مجدد مقرون به صرفه تر است. به طور معمول ، در مواردی نظیر خطکشی و جدول بندی معابر که باید از رنگهای خاصی استفاده شود، سازه با بتن معمولی ساخته شده و سطح خارجی آن با رنگهای معمولی رنگ آمیزی می شود که این رنگ چون به صورت یک پوشش خارجی است ، در معرض تخریب های محیطی قرار دارد و مرتب باید تعمیر و نقاشی مجدد شود. در حالی که بتن رنگی دوام بیشتری دارد و رنگ آن ثابت است. در این پژوهش ، قطعات ساخته شده از بتن رنگی تحت آزمایش های مختلف معمول در کنترل کیفیت بتن قرار گرفت که از آن جمله سنجش مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن است. نتایج تحقیقات نشان داد رنگدانه ها مقاومت فشاری و کششی اکثر نمونه ها را تقویت کرده است. آزمایش معمول دیگر در ارتباط با بتن دوام 7روزه و 28روزه است. به این معنی که بعد از 7روز و سپس 28روز از ساخت بتن ، مقاومت سازه سنجیده می شود. در این آزمایش ها نیز بتنهای رنگی کیفیت قابل قبولی داشتند نتایج این تحقیق در یک کنفرانس بین المللی نیز ارائه شده است. رنگدانه های مورد استفاده در ساخت این بتن کاملا ابتکاری است و در ایران بتن رنگی با این روش برای اولین بار ساخته شده است و در کشورهای دیگر سابقه نداشته است

 بتن رنگی (مقاله) [4]

بتن یکی از کاربردی ترین مواد سرامیکی بوده و بیش ار هفتاد درصد ساخت و ساز مصالح ساختمانی به وسیله آن صورت می گیرد .در این تحقیق اثر رنگدانه سرامیکی بر روی استحکام فشاری و قدرت رنگی بتن مورد بررسی قرار گرفت . نتایج نشان داد که رنگدانه سرامیکی استحکام بتن را در برخی موارد کاهش داده و بعضا‏‎"‎‏ افزایش نیز می دهد که این اثر در مورد رنگدانه سبز،نمودبیشتری داشت . نتایج نشان داد که هرقدر رنگدانه ریزتر بوده قدرت رنگی و استحکام بتن افزایش بیشتری نشان می دهد که به منظور تحلیل بهتر نتایج از سطح مقطع نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی عکس گرفته شده و ساختار مورد بررسی قرار گرفت . همچنین پودر شیشه در نسبتهای مختلف ودانه بندی مختلف جایگزین سیمان شده و به بتن اضافه گردید .ذرات شیشه در سنین پایین استحکام بتن راکاهش ولی در سنین بالا افزایش نشان داد . ذرات شیشه به دلیل افزایش تعداد پیوندها و همچنین افزایش تعداد نقاط جوانه زنی استحکام بتن را افزایش می یابد . طبق نتایج بدست آمده هرچقدر ذرات شیشه ریزتر باشد بتن استحکام بیشتری از خودنشان می دهد . همچنین اثر دما و میکروسیلیس بر روی استحکام فشاری نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت .

آسفالت رنگی از نظر مهندس مختاریان[5]

محمدرضا مختاریان، از مجریان طرح تولید این آسفالت در تبیین ویژگیهای آسفالت ابداعی گفت: 75 درصد مواد اصلی این نوع آسفالت را که پس از چهار سال تحقیق‌ تهیه شده ترکیبات پلیمری تشکیل می‌دهند.

این آسفالت که در رنگهای متنوع قابل تولید است در برابر اشعه ماورای بنفش مقاوم بوده و رنگ آن در مقابل خورشید و هوای سرد و گرم تغییر نمی‌کند.

وی مهمترین ویژگی این آسفالت سرد را قابل بازیافت بودن آن عنوان کرد و افزود: 50 درصد مواد اولیه این آسفالت قابل بازیافت است که از آلودگی محیط زیست جلوگیری می‌کند. همچنین سه برابر آسفالت‌های امروزی استقامت داشته و باعث ایجاد ترک در جاده ها نمی‌شود.
مختاریان هزینه تولید این آسفالت را نسبت به آسفالتهای معمولی بسیار مقرون به صرفه دانست و خاطر نشان کرد: این آسفالت توسط وزارت راه تایید شده است اما عدم حمایت و استقبال مناسب از سوی برخی مسئولان تولید این محصول را با مشکلاتی مواجه کرده است.
در حالیکه کشورهای عربی، آذربایجان، ترکمنستان و افغانستان از تقاضا کنندگان اصلی خرید این نوع آسفالتها هستند. به طوری که ماهانه حدود 300 تن رنگ ترافیکی به کشور آذربایجان صادر می‌شود.  

مدیرعامل نخستین شرکت تولید کننده آسفالت سرد رنگی تک جزئی درباره مزایای آسفالت سرد نسبت به آسفالتهای معمولی گفت: هر سانیتمتر از آسفالت معمولی تنها 620 کیلوگرم وزن را می‌تواند تحمل می‌کند در حالیکه آسفالتهای سرد در مقابل بیش از دو تن وزن مقاوم هستند و تا پنج سال هزینه‌ای را به بار نخواهند آورد.

وی موارد استفاده از این آسفالت را در پارکها، پیاده‌روها، پشت بامها، خطوط عابر پیاده، خطوط عبور موتور سیکلت، خیابانها، ایستگاه‌ها، سالنها و ... عنوان کرد .مختاریان در پایان ضمن اشاره به ساخت ماشین آلات تهیه این آسفالت توسط متخصصان این شرکت داخلی تصریح کرد:‌ تجهیزات ساخت این آسفالت شامل راکتورهای تحت فشار (برای ساخت خمیر رنگ)، مخازن نگهداری و مخازن هموژن است که تماما خودکار بوده و توان تولید روزانه 50 تن مواد آسفالت را دارند.

آسفالت رنگی از نظر مهندس یوسفی

به گزارش ایلنا، یوسف یوسفی، مدیر تولید کارخانه سازنده آسفالت سرد و رنگی راه بسپار، با بیان این مطلب، افزود: این نوع آسفالت که از نوع پلیمر پیشرفته قابل بازیافت است، با اتکاء بر دانش کاملا ایرانی در این شرکت تولید شده و از حیث تک جزیی، حافظ محیط زیست است و برای اولین بار در جهان تولید شده است.

وی، افزود: رنگی بودن این نوع آسفالت در نوع خود بی‌‏نظیر است و هم‌‏اکنون در مناطق مختلفی از کشور در حال اجراء و بهره‌‏برداری است.

مدیر تولید شرکت راه بسپار، از دیگر ویژگی‌‏های این آسفالت را کم وزن بودن و خاصیت رنگ‌‏پذیری آن عنوان کرد و اظهارداشت: آسفالت‌‏های سرد رنگی تولید شده قابلیت استفاده در روکش آسفالتی کم ضخامت برای پل‌‏های فلزی، سطوح پیاده رو، ایستگاه اتوبوس و استخرها را دارا است که در مقایسه با رنگ‌‏های پلاستیکی موجود برای خط کشی سطح آسفالت خیابان‌‏ها و میدان‌‏های ورزشی بسیار مقاوم‌‏تر و در عین حال با صرفه‌‏تر است.
یوسفی، در پایان اظهار داشت: استفاده از آسفالت سرد پلیمری به عنوان عایق بام ساختمان‌‏ها، یکی دیگر از موارد کاربری این پلیمر بسیار پیشرفته است و به خصوص به دلیل سبکی فوق‌‏العاده هر متر مربع از این پلیمر، فشاری که بر واحد بام‌‏ها وارد می‌‏کند، به مراتب از دیگر انواع پوشش‌‏های عایقی سبک‌‏تر است .

آسفالت رنگی (مقاله ) [4]

رشد تکنولوژی و پیشرفت روز افزون که در زمینه جاده سازی شده است سبب گردید تا انواع آسفالت منجمله آسفالت سطحی مورد توجه فراوان قرار گیرد. این نوع اسفالت ، بدلیل سادگی اجرا، اقتصادی بودن و قابلیت تولید رنگهای مختلف مورد توجه خاص بوده است . دراین تحقیق ابتدا شناخت جامعی از آسفالت سطحی ارائه شده و پس از معرفی انواع آن ، پارامترهای اصلی از مواد و مصالح تشکیل دهنده و همچنین خصوصیات فیزیکی آنها از قبیل مقاومت فشاری، مدول گسیختگی و.... از این آسفالت ، معرفی و مورد تحلیل قرار گرفته است . هدف از این کار مقایسه بین خصوصیات مذکور و میزان مقاومت سایشی مجموعه آسفالتی بوده است . به عبارت دیگر هدف آن بوده است که قبل از تولید آسفالت بصورت انبوه با انجام آزمایش بر روی نمونه های آزمایشگاهی ، سنجش دقیقی از طرح در اختیار قرار گیرد . برای این منظور در فصل اول این تحقیق شمای کلی از تولید و موارد کاربرد آسفالت سطحی ارائه شده است . در فضل دوم توضیح کامل و جامع از پارمترهای تولید، و معیارهای دقیق انتخاب مصالح ، بهمراه روش بهینه طراحی و تولید آسفالت سطحی و همینطور مراقبتهای بعد از اجرا مرور شده است . در فصل سوم ابتدا دستگاهها و تجهیزات مورد نیاز جهت تولید نمونه و سپس انجام آزمایش سایش به همراه جزئیات آن توضیح داده شده است که پس از آن ، شیوه محاسبات برای مقادیر مصرفی مواد و مصالح ، جهت تولید نمونه های آسفالتی و همینطور روش استفاده از دستگاه ‏‎Wet Track Abrasion Tester‎‏ برای بدست آوردن میزان سایش نمونه های آسفالت سطحی ارائه شده است . در فصل چهارم این تحقیق ، نتایج آزمایشات انجام شده ، با استفاده از دو نوع قیر ‏‎MC250‎‏ و 100/85 ( به ترتیب قیر محلول و قیر خالص ) تولیدی در پالایشگاه اصفهان به همراه چهار نوع مصالح رنگی منتخب از مصالح تولید شده در کشور، ارائه شده و در فصل پنجم به بحث و نتیجه گیری درباره نتایج حاصل از آزمایشها پرداخته شده است . نتایج حاصل از آزمایشها نشان داده اند که مقدار سایش آسفالت سطحی با کاهش وزن نمونه پس از اتمام آزمایش ، در واحد سطح رابطه مستقیم دارد و مقدار سایش آن از سه بخش کنده شدن سنگدانه ها ، خرد شدن آنها و سائیده شده مجموعه آسفالتی ناشی می شود . همچنین مقاومت سایشی مجموعه آسفالتی با مقادیر سختی ، مقاومت فشاری و مدول گسیختگی سنگدانه های رنگی رابطه مستقیم دارد . از آنجاییکه سنگدانه های رنگی بکار رفته از کانیهای مختلف و معادن مختلف تشکیل شده اند ، لذا مقاومتهای فوق الذکر از قبیل مقادیر سختی ، مقاومت فشاری و مدول گسیختگی با یکدیگر متفاوت بوده است که سبب گردیده تا بهنگام تولید آیفالت سطحی با مصالح رنگی قرمز ، سفید، سبز و زرد مقاومت سایشی متفاوتی بدست آید . ترتیب مقاومت سایشی به این صورت بوده است که آسفالتهای تولید شده با مصالح به رنگ سبز، سفید، زرد و قرمز به ترتیب بیشترین مقاومت سایشی را برای مجموعه آسفالت سطحی نتیجه داده اند که با توجه به نتیجه تحقیق این ترتیب مقاومتی تا حد بسیار بالا به خصوصیات فنی سنگدانه ها بستگی داشته است . همچنین نوع قیر مصرفی نیز از پارامترهای مستقیم در نگهداشت مصالح سنگدانه ای در روزهای اولیه بازگشایی ترافیک می باشد و میزان حرارت قیر بهنگام پخش باید متناسب با نوع سنگدانه ها انتخاب گردد

آسفالت رنگی در آسفالت نمونه [1]

طرح اختلاط آسفالت توپکای رنگی

1-آزمایشات دانه بندی مصالح سنگی :

 تعداد سه نوع مصالح شکسته کوهی بطور تفکیک و پرورش تجزیه مکانیکی و شستشو طبق استاندارد AASHTO-T27دانه بندی شده و منحنی دانه بندی آنها در شکل شماره یک الی سه گزارش گردیده است .

1- الف- منحنی شن شکسته درشت (بادامی ) با اندازه اسمی 5 الی 19 میلیمتر و بشماره آزمایشگاهی 6160 در شکل شماره یک ترسیم گردیده است .

1- ب – منحنی شن شکسته میاندانه (نخودی ) با اندازه اسمی 5 الی 5/12 میلیمتر و بشماره آزمایشگاهی 6161در شکل شماره 2 ترسیم گردیده است .

1- ج- منحنی ماسه شکسته و فیلر بعنوان ریز دانه با اندازه اسمی صفر الی 5 میلیمتر و بشماره آزمایشگاهی 6162 در شماره 3 ترسیم گردیده است .

2- تعیین مرغوبیت مصالح سنگی :

آسفالت لازم فیزیکی جهت تعیین کیفیت سنگدانه های درشت و ریز برابر روشهای استاندارد انجام شده که نتایج حاصله بشرح ذیل و در جدول شماره چهار گزارش گردیده است .

2- الف – تعیین افت وزنی در مقابل سایش بروش لوسAASHTO-T96

2- ب – تعیین هم ارز ماسه ای AASHTO-T176

2- ج –تعیین حدود اتربرگAASHTO-T90

2- د – تعیین درصد تطویل و تورق دانه هاB.S.812

2- ه –تعیین درصد شکستگی در دو جبهه

2- و – تعیین افت وزنی در برابر یخبندان AASHTO –T103

3 - آزمایشات قیر:

یک نمونه از قیر خالص 60-70 و شماره آزمایشگاهی 843186 انتخاب و مورد آزمایشات لازم قرار گرفت و نتایج آزمایشات و در مطابقت با حدود مشخصات استاندارد در جدول شماره 5 بیان شده است .

4- آزمایشات مخلوط مصالح سنگی :

با توجه به نتایج حاصله از دانه بندی مصالح و به منظور دستیابی به فرمول کارگاهی و با در نظر گرفتن حدود مشخصات دانه بندی شماره IV جدول 18-3 نشریه 101 سازمان مدیریت برنامه ریزی نسبت های اختلاط مصالح سنگی به شرح زیر تعیین می گردد :

4- الف- شن درشت دانه (6160)به مقدار ده (10) درصد وزنی

4- ب – شن میاندانه (6161) به مقدار سی و پنج (35) درصد وزنی

4- ج – ماسه ریزدانه (6162)به مقدار پنجاه و پنج ( 55) درصد وزنی

منحنی مخلوط مصالح سنگی در شکل 4 ترسیم شده است .

فرمول کارگاهی .و استفاده شده در طرح	مناسبترین منحنی مخلوط آزمایشگاهی	میانگین حدود مشخصات	حدود مشخصات دانه بندی نوع IV	اندازه الک
100	100	100	100	4/3
95	94	95	90-100	2/1
59	55	59	44-74	4
43	49	43	28-58	8
14	11	14	7-21	50
6	6	6	2-10	200

5- آزمایشات وزن مخصوص مصالح سنگی :

 آزمایشات فیزیکی تعیین وزن مخصوص ظاهری حقیقی و در صد جذب آب دانه های مصالح سنگی مانده روی الک نمره 8 مطابق با استاندارد AASHTO-T85 و همچنین به روی دانه های سنگی رد شده از الک نمره 8 و مانده الک نمره 200 بر اساس استاندارد AASHTO-T100  انجام پذیرفته و نتایج حاصل در جدول شماره 7 گزارش گردیده است .

6- مشخصات مخلوط آسفالتی :

 نمونه های مختلف آسفالتی با فرمول دانه بندی کارگاهی یکنواخت و درصدهای قیری متغیر تهیه و بروش مارشال با تراکم سنگین (75ضربه ) ساخته شده و نتایج آزمایشات بدست آمده بشرح ذیل میباشد :

6- الف- تعیین وزن مخصوص حقیقی مخلوط متراکم بر اساس استاندارد AASHTO-T166

6- ب- تعیین پایداری  (stability)و روانی ( flow) به استناد ASTM-D-1559

6- ج – تعیین جذب قیر مصالح سنگی

6- د – تعیین درصد فضای خالی مخلوط آسفالت متراکم(voids)  – فضای پر شده با قیر(V.F.A)  – فضای خالی بین مصالح سنگی  (V.M.A)  به استناد محاسبات مندرج در نشریه (ASPHALT INSTITUTE MS2) تعیین گردید که منحنی تغییرات درصد قیر با پارامترهای فوق در شکل 8 ترسیم شده است .

7 -تعیین مقدار قیر بهینه :

با توجه به اصول مندرج در نشریه ASPHALT INISTITUTE 1993  و با در نظر گرفتن منحنیهای شکل 5 و مشخصات اعلام شده در نشریه 101سازمان مدیریت و برنامه ریزی مناسبترین در صد قیر نسبت به کل مخلوط آسفالتی با دانه بندی و نسبتهای ذکر شده برابر 1/5 پیشنهاد میگردد .

 بدیهی است هرگونه تغییری در مصالح سنگی و دانه بندی و یا نسبتهای اختلاط بوجود آید مقدار قیر بهینه و سایر پارامترها تغییر نموده و کنترل مجدد همه فاکتورها الزامی است .

ضمنا نتایج آزمایش نسبت متوسط مقاومت سه نمونه آزمایشگاهی مارشال که 24 ساعت در شرایط مستغرق در آب (1- +60 )درجه سانتیگراد با سه نمونه نظیر که 35 دقیقه در آب نگهداری و آزمایش شده و مطابق با بند (ب-18-8-3 ) مشخصات فنی و عمومی میباشد برابر 80 درصد حاصل گردیده است .

منابع

1-   مقاله های آسفالت نمونه

2-   سایت خبری ایسنا

3-   WWW.ASIANEWS.IR

4-   http://dbase.irandoc.ac.ir.htm

5-    http://www.irancivilcenter.com/fa/news/view.php?news_id=52

6-   http://hamestersport.persianblog.com/

7-   http://www.irceo.org/default.asp

فرزاد اسحقی              گرایش کارهای عمومی ساختمان چکیده

بتن رنگی :

بتن های رنگی از طریق اضافه کردن قلیا و مواد رنگی مقاوم و سبک در داخل مخلوط به اندازه ی 8 تا 10 درصد وزن سیمان (اکر موم اکسید سرب قرمز و غیره ) یا با استفاده از سیمانهای رنگی به دست می آید . گاهی اوقات راهروها از ماسه های دارای رنگ مانند توف کوارتزیت قرمز مرمر و بقیه سنگهای رنگی ساخته می شوند .

به طور کلی رنگدانه ها به 7گروه عمده تقسیم می شوند که عبارتند از: رنگدانه های رنگی ، رنگدانه های سیاه ، رنگدانه های فلزی ، رنگدانه های دارویی ، رنگدانه های آرایشی و رنگدانه های غذایی. مهمترین رنگدانه های سفید اکسید تیتانیوم ، رنگدانه های بر پایه روی ، رنگدانه های بر پایه سرب ، اکسید آنتیموان و اکسید زیرکونیوم است. رنگدانه های رنگی معمولا از نوع اکسید، کرومات ، سیانید و ترکیبات کادمیوم است. مهمترین رنگدانه های سیاه از نوع دوده (کربن سیاه)، گرافیت ، اکسید آهن سیاه و ترکیب مس کروم سیاه است که ترکیب آخر به کروم کاپرسیاه معروف است. رنگدانه های فلزی معمولا از نوع پولکهای آلومینیوم ، پولکهای برنز طلایی ، پولکهای روی ، پولکهای فولاد زنگ نزن و پولکهای نیکل است. رنگدانه های دارویی ، آرایشی و غذایی ترکیباتی هستند که در تهیه مواد آرایشی ، انواع قرصها و کپسول ها و نیز تغییر رنگ در محصولات غذایی کاربرد دارند. رنگدانه های سرامیکی بیشتر از نوع رنگی ، سفید، سیاه و فلزی است.

بتنهای رنگی برای اهداف تزئینی در سازه های ساختمان و دستگاهها وپیاده روهای زیر گذر جدا کردن خطوط پر ترافیک راهروهای پارک و همچنین برای ساختن وسایل رفاه عمومی استفاده می شود

آسفالت رنگی

75 درصد مواد اصلی این نوع آسفالت را که پس از چهار سال تحقیق‌ تهیه شده ترکیبات پلیمری تشکیل می‌دهند. این آسفالت که در رنگهای متنوع قابل تولید است در برابر اشعه ماورای بنفش مقاوم بوده و رنگ آن در مقابل خورشید و هوای سرد و گرم تغییر نمی‌کند . از مهمترین ویژگی این آسفالت سرد قابل بازیافت بودن آن است ومی توان  افزود: 50 درصد مواد اولیه این آسفالت قابل بازیافت است که از آلودگی محیط زیست جلوگیری می‌کند. همچنین سه برابر آسفالت‌های امروزی استقامت داشته و باعث ایجاد ترک در جاده ها نمی‌شود.  هزینه تولید این آسفالت نسبت به آسفالتهای معمولی بسیار مقرون به صرفه است  و این آسفالت توسط وزارت راه تایید شده است اما عدم حمایت و استقبال مناسب از سوی برخی مسئولان تولید این محصول را با مشکلاتی مواجه کرده است.  در حالیکه کشورهای عربی، آذربایجان، ترکمنستان و افغانستان از تقاضا کنندگان اصلی خرید این نوع آسفالتها هستند. به طوری که ماهانه حدود 300 تن رنگ ترافیکی به کشور آذربایجان صادر می‌شود.   مدیرعامل نخستین شرکت تولید کننده آسفالت سرد رنگی تک جزئی درباره مزایای آسفالت سرد نسبت به آسفالتهای معمولی گفت: هر سانیتمتر از آسفالت معمولی تنها 620 کیلوگرم وزن را می‌تواند تحمل می‌کند در حالیکه آسفالتهای سرد در مقابل بیش از دو تن وزن مقاوم هستند و تا پنج سال هزینه‌ای را به بار نخواهند آورد. وی موارد استفاده از این آسفالت را در پارکها، پیاده‌روها، پشت بامها، خطوط عابر پیاده، خطوط عبور موتور سیکلت، خیابانها، ایستگاه‌ها، سالنها و ... عنوان کرد.  در پایان ضمن اشاره به ساخت ماشین آلات تهیه این آسفالت توسط متخصصان داخلی می توان تصریح کرد:‌ تجهیزات ساخت این آسفالت شامل راکتورهای تحت فشار (برای ساخت خمیر رنگ)، مخازن نگهداری و مخازن هموژن است که تماما خودکار بوده و توان تولید روزانه 50 تن مواد آسفالت را دارند.

آسفالت

آسفالت

از آنجا که تغییر شکل دائمی روسازی های آسفالتی که به صورت شیار شدگی ظاهر می شود ، یکی از مهم ترین خرابی های آسفالت می باشد ، انجام تحقیقات به منظور ارائه راه کارهای مناسب برای کاهش خرابی های ناشی از آن امری مهم به نظر         می رسد . همان طور که می دانیم بخش عمده حجمی و وزنی روسازی های آسفالتی را مصالح سنگی تشکیل می دهد و خصوصیات مصالح سنگی تأثیر مهمی بر عملکرد روسازی خواهند داشت . همان گونه که از فصل قبل در قالب تحقیقات مختلف انجام شده در زمینه تأثیر دانه بندی مصالح سنگی بر تغییر شکل دائم آسفالت ذکر شد ، تأثیر اساسی دانه بندی مصالح سنگی بر تغییر شکل دائم آسفالت روشن می باشد و اهمیت آن بر کسی پوشیده نیست . لذا اصلاح دانه بندی مصالح سنگی و یا به عبارتی ارائه محدوده های دانه بندی که بتواند میزان تغییر شکل های دائمی روسازی را کاهش دهنده می تواند صرفه جویی کلانی را در سطح ملی با کاهش خرابی های ناشی از شیار شدگی ایجاد کند و عملاً با بهبود عملکرد روسازی ها از هزینه های اضافی که خرابی های روسازی به اقتصاد کشور تحمیل می کند ، بکاهد .

از آنجا که تا کنون در این زمینه در کشور تحقیقات ارزشمندی انجام نشده است و با توجه به اینکه نتایج تحقیقات در زمینه آسفالت تا حدی تابع خصوصیات مصالح مورد آزمایش می باشد ، بررسی این موضوع با مصالحی که در کشور مورد استفاده قرار می گیرد لازم به نظر می رسد زیرا نتایجی که در تحقیقات سایر کشورها به دست آمده است برای مصالح و شرایط موجود در کشور ما به طور کامل صدق      نمی کند.

از این رو در این تحقیق تأثیر دانه بندی مصالح سنگی بر تغییر شکل دائم مخلوط های آسفالت گرم مورد ارزیابی قرار گرفته است .

همان طور که در فصل 5 ذکر شد ، مقاومت درونی مخلوط های گرم با اتصال سنگ به سنگ ( اتصال سنگ دانه ای  ) بیشتر می شود.با تغییر منحنی دانه بندی میزان اتصال سنگدانه ای نیز تغییر خواهد کرد.و اتصال مصالح سنگی درشت دانه در دانه بندی مخلوط عامل اصلی مقاومت درونی مخلوط می باشد . با این وجود مصالح سنگی ریز دانه و دانه بندی آن نیز بر مقاومت در برابر تغییر شکل دائم تأثیر دارند . برای اینکه بتوان تأثیر مصالح سنگی ریز دانه و درشت دانه را به طور تؤام مورد بررسی قرار داد. می توان منحنی های دانه بندی که میزان مصالح سنگی درشت دانه و ریز دانه آنها متفاوت می باشد را با یکدیگر مورد مقایسه قرار داد.در این تحقیق محدوده مجاز دانه بندی برای حداکثر اندازه مصالح سنگی معینی انتخاب گردیده و به سه ناحیه بالایی ، میانی ،‌و پایینی‌ ،‌تقسیم گردیده است . سپس دانه بندی حد وسط هر ناحیه تعیین شده و تأثیر هر یک از دانه بندی ها بر تغییر شکل دائم مخلوط های آسفالت گرم مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت.

 انتخاب مصالح مورد آزمایش :

مصالح مورد استفاده در ساخت نمونه های آسفالتی در این تحقیق مصالح معمول مورداستفاده در ساخت آسفالت گرم یعنی قیر و مصالح سنگی می باشد. از آنجا که هدف از این تحقیق تنها بررسی مقایسه ای دانه بندی مصالح سنگی بوده است. از سایر مصالحی که می تواند در ساخت آسفالت گرم مورد استفاده قرار گیرد مانند پلیمر ها و سایر مواد افزودنی استفاده نشده است.

 قیر

قیر مورد استفاده برای ساخت نمونه های آسفالتی از نوع قیر با درجه نفوذ 70 تا 60 می باشد. این نوع قیر بیشتر در نواحی آب و هوای گرم مورد استفاده قرار می گیرد . به همین دلیل بیشتر در پروژه های ساخت روسازی های آسفالتی بویژه در استان خراسان که مساحت عمده آن را نواحی گرم و خشک تشکیل می دهد ،‌ از قیر با درجه نفوذ 70-60 استفاده می شود. قیر مورد استفاده از کارخانه آسفالت شهرداری مشهد واقع در جاده کلات تهیه شده کارخانه آسفالت شهرداری  مشهد یکی از بزرگترین و مهم ترین کارخانه های آسفالت استان خراسان می باشد که آسفالت گرم تهیه شده در آن بیشتر برای اجرای روسازی های آسفالتی در مناطق شهری و برون شهری مورد استفاده قرار می گیرد و از آنجا که یکی از انواع خرابی های آسفالت که در سطح معابر شهر به وفور مشاهده می شود تغییر شکل های دائمی آسفالت می باشد یکی از دلایل تهیه قیر از این کارخانه استفاده عملی از نتایج به دست آمده از تحقیق برای عملیات اجرایی در آینده می باشد.

بر اساس دستورالعمل انستیتو آسفالت استفاده از انواع قیرهای خالص بر حسب نوع استفاده به لحاظ نوع مسیر و شدت ترافیک و شرایط آب و هوایی ناحیه مورد نظر بر طبق جدول 6-1 می باشد.( منبع تهیه شود .) همان طور که مشاهده می شود انتخاب قیر با درجه نفوذ 60 تا 70 نسبت به سایر انواع قیر ها با توجه به شرایط آب و هوایی استان خراسان انتخاب می باشد.

 مصالح سنگی :

همان طور که می دانیم دو عامل بسیار مهم مربوط به مصالح سنگی ، جنس و دانه بندی مصالح سنگی می باشد زیرا این دو عامل تأثیر اساسی بر کیفیت مخلوط آسفالت دارد. لذا انتخاب جنس و دانه بندی مصالح سنگی باید با دقت انجام شود تا نتایج به دست آمده ارزش علمی و کاربردی لازم را داشته باشند و بتوان آن را با نتایج سایر تحقیقات انجام شده مقایسه کرده و نتیجه گیری کرد.

- الف ) جنس مصالح سنگی :

یکی از مرغوبترین مصالح سنگی مورد استفاده در ساخت روسازی های آسفالت گرم مصالح سنگی آهکی می باشد. مصالح سنگی آهکی دوام و استقامت نسبتاً خوبی دارند و از آنجا که رنگ سنگدانه های آن روشن می باشد روسازی ساخته شده با این نوع مصالح سنگی دارای رنگی روشن بوده که از مهم ترین مزایای استفاده از این نوع مصالح سنگی می باشد . همچنین همان طور که می دانیم دانه های مصالح سنگی باید قادر باشند قیر مصرفی را به خوبی به خود جذب کرده و نگه دارند تا عمل چسبیدن سنگدانه ها به یکدیگر به خوبی انجام شود زیرا هر چه اندود قیری بهتر به دانه ها بچسبد استقامت و دوام آسفالت نیز بیشتر خواهد شد لذا یکی از مزایای دیگر استفاده از سنگ های آهکی این است که قیر را به خوبی جذب  می کنند و سطح قیر اندود شده در مجاورت آب پایداری نسبتاً مناسبی دارد.

مصالح مورد استفاده برای ساخت نمونه های آسفالتی از مصالح معدن برکشاهی در نزدیکی قوچان و از محل کارخانه آسفالت شرگت آسفالت نمونه تهیه گردید . قطعات بزرگ سنگ های آهکی از معدن به این گارخانه منتقل می شوند و در سنگ شکن های عظیمی شکسته شده و سرند می شوند . از آنجا که مصالح سنگی تهیه شده دارای 100 درصد شکستگی می باشند برای ساخت آسفالت های مقاوم در برابر شیار شدگی بسیار مناسب می باشند زیرا هر چه درصد شکستگی مصالح سنگی بیشتر باشد قفل وبست و اصطکاک بین سنگ دانه ها بیشتر می شود. به علاوه وجوه شکسته قیر را بهتر به خود جذب می کنند. مصالح سنگی در کارخانه آسفالت پس از دانه بندی و تفکیک بر اساس اندازه سنگ دانه ها در سیلوهای مصالح سنگی نگه داری می شوند . مصالح مورد نیاز برای انجام آزمایشات این تحقیق با همکاری آزمایشگاه مکانیک خاک وزارت راه و ترابری مستقر در محل کارخانه آسفالت تهیه شد.

 ب ) دانه بندی مصالح سنگی :

یکی از مهم ترین عوامل که نقش به سزایی در استقامت و ظرفیت باربر ی روسازی دارد دانه بندی مصالح سنگی می باشد. در انتخاب دانه بندی مصالح سنگی ملاحظات متعددی در نظر گرفته می شوند که مهم ترین آنها عبارتند از :

§        نوع روسازی

§        نوع لایه آسفالتی

§        ضخامت لایه مورد نظر

§        اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی

§        آیین نامه فنی مورد استفاده

بر اساس نتایج تحقیقات گذشته با بزرگتر شدن اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی و به طور کلی با درشت تر شدن اندازه مصالح سنگی بخش درشت دانه ، مقاومت در برابر شیار شدگی مخلوط بیشتر خواهد شد. بر اساس آیین نامه انستیتو آسفالت دانه بندی مصالح سگی مخلوط آسفالت بر اساس اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی ارائه شده است . بر اساس جدول 6-1 که دانه بندی های مختلف را نشان می دهد با توجه به اینکه حداکثر اندازه اسمی بزرگترین دانه 19 میلی متر ضمن اینکه دانه بندی نسبتاً درشت دانه ای می باشد ، به طور گسترده ای برای ساخت لایه توپکا و بیندر درکشور مورد استفاده قرار می گیرد. همان طور که در جدول 6-2 مشاهده می شود ، دانه بندی ارائه شده بر اساس قیری و آستر در دانه بندی ها پیوسته بتن آسفالتی گرم که توسط آیین نامه روسازی آسفالتی راه های ایران ( نشریه شماره 234 سازمان ودیریت و برنامه ریزی ) با دانه بندی انتخاب شده بر اساس آیین نامه انستیتو آسفالت برای اندازه بزرگترین دانه 19 میلی متر منطبق می باشد.

همان طور که از ارقام جدول 6-1 و 6-2 مشاهده می شود برای هر اندازه الک درصد وزنی رشد از الک دارای یک حد پایین و یک حد بالایی می باشد. در واقع اگر ارقام حد پایین و حد بالا را جداگانه در نظر گرفته منحنی مربوط به آنها را مانند شکل 6-1 رسم نماییم ، حد بالا و پایین دانه بندی برای اندازه بزرگترین دانه 19 میلی متر مطابق شکل 6-1 خواهد بود.در این تحقیق هدف آن است که مشخص گردد در این ناحیه مجاز دانه بندی تغییرات شکل دائم از حد بالا تا حد پایین به چه صورتی می باشد و در چه محدوده ای تغییر شکل دائم کمتر و در چه محدوده ای تغییر شکل دائم بیشتر خواهد بود . به همین منظور این محدوده بین حد بالایی و پایینی مانند شکل 6-2 به سه ناحیه بالایی ، پایینی و میانی تقسیم شده است لذا هدف مقایسه این سه محدوده از نظر میزان تغییر شکل دائم آسفالت گرم در آنها می باشد. برای مقایسه هر یک از این محدوده ها باید یک دانه بندی که معرف هر محدوده می باشد ، انتخاب شود تا بتوان نمونه ها ی آسفالتی را با منحنی مورد نظر تهیه و آزمایش نمود. لذا دانه بندی حد وسط برای هر محدوده به عنوان دانه بندی معرف آن محدوده انتخاب می شود. مقادیر مربوط به هر یک از این دانه بندی ها که از این پس دانه بندی حد بالایی ، دانه بندی حد میانی و دانه بندی حد پایینی نامیده می شوند در جدول 6-3 و شکل 6-3 نشان داده شده است.

مصالح سنگی تهیه شده از کارخانه آسفالت برای دقت بالاتر آزمایشات در آزمایشگاه مجدداً با الک سرند دانه بندی گردید و در ظرف های جداگانه ای نگهداری می شد.

برای آگاهی از خصوصیات مصالح سنگی و قیر پیش از تعیین طرح اختلاط و روش تهیه نمونه های آسفالتی آزمایش ، برخی از خصوصیات مصالح با انجام آزمایش های مربوط به آنها تعیین شد که در ادامه آورده شده است .

6-4 خصوصیات مصالح مورد استفاده :

همان طورکه ذکر شد آزمایشات مصالح شامل آزمایش های مربوط به قیر و آزمایش های مربوط به مصا لح سنگی مورد استفاده جهت ساخت نمونه های آسفالتی می باشد که با انجام آنها خصوصیات مربوط به مصالح تعیین شد.

6-4-1- تعیین مشخصات قیر :

آزمایش های انجام شده بر روی قیر تنها آزمایش های فیزیکی می باشند و به دلیل اینکه آزمایش های شیمیایی مربوط به قیر تجهیزات خاصی نیاز دارد و از طرفی به جهت اینکه در این تحقیق در مقایسات بیشتر نقش مصالح سنگی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است تنها آزمایش های فیزیکی ذیل انجام شده است :

 الف ) آزمایش تعیین درجه نفوذ

 ب ) آزمایش تعیین نقطه نرم

 ج ) آزمایش تعیین وزن مخصوص

د ) آزمایش تعیین کندروانی جنبشی

آزمایش درجه نفوذ :

بر حسب تعریف قابلیت نفوذ قیر عبارت است از طول سانتی ( بر حسب اهم میلی متر ) که یک سوزن استاندارد تحت اثر باری معادل 100 گرم در مدت 5 ثانیه در قیر 25 درجه سانتی گراد نفوذ نماید . هر چه قیر نرم تر باشد درجه نفوذ آن بیشتر خواهد بود.

این آزمایش بر اساس استاندارد امریکایی آزمایش مصالح (ASTM D5‌ ‌‌‌‌‌‌‌) انجام         می گیرد. بر این اساس میانگین عددی که از قرائت نفوذ سوزن طی سه مرحله آزمایش به دست آمده است ، به عنوان درجه نفوذ تعیین شده است . در جدول 6-4 مقادیر قرائت های انجام شده و میانگین آنها آورده شده است. دستگاه آزمایش درجه نفوذ در شکل 6-4 آورده شده است .

آزمایش نقطه نرمی :

بر حسب تعریف نقطه نرمی قیر به روش گلوله – حلقه عبارت است از درجه حرارتی که در آن قیر موجود در حلقه نرم شده و گلوله از درون حلقه عبور می نماید. به عبارت دیگر درجه نرمی به درجه حرارتی اطلاق می شود که قیر از حالت جامد به حالت روان در آید. آزمایش نقطه نرمی بر اساس استاندارد امریکایی آزمایش مصالح  (ASTM D36 ) در آزمایشگاه بر روی نمونه قیر انجام شد که مقدار مربوط به آن در جدول 6-5 آورده شده است . قیرهایی که نقطه نرمی ( درجه نرمی‌) بالاتری دارند، در برابر تغییرات درجه حرارت حساسیت کمتری داشته و درجه نفوذ‌ آنها تغییرات کمتری دارد. دستگاه آزمایش نقطه نرمی در شکل 6-5 آورده شده است.

آزمایش وزن مخصوص :

بر حسب تعریف ، وزن مخصوص قیر عبارت است از نسبت وزن حجم معینی از قیر به وزن آب (مقطر ) هم حجم آن در درجه حرارتی مشخص. وزن مخصوص قیر طبق روش استاندارد آمریکایی (ASTM D70 ) آزمایش مصالح تعیین می شود. بر اساس این استاندارد وزن مخصوص قیر در دمای 25 درجه سانتی گراد و بر حسب کیلوگرم بر لیتر بدست می آید.وزن مخصوص قیر در طرح مخلوط های آسفالتی و در این تحقیق برای طرح اختلاط جهت ساخت نمونه های آزمایش مورد نیاز می باشد. وزن مخصوص به دست آمده از آزمایش در جدول 6-5 آورده شده است.

آزمایش کندروانی کینماتیکی :

آزمایش کندروانی جنبشی بر اساس استاندارد امریکایی آزمایش مصالح (ASTM D2170 ) انجام می شود. این روش آزمایش شامل فرآیند هایی جهت تعیین کندروانی جنبشی (kine matic viscosity‌) قیر های مایع دردمای 60 درجه سانتی گراد و قیر های خالص در دمای 135 درجه سانتی گراد و در محدوده 6 تا 100 هزار سانتی استدکس می باشد.در صورتی که وزن مخصوص قیر در دمای مورد نظر تعیین شده باشد با استفاده از نتایج این آزمایش می توان کندروانی را محاسبه نمود.

کندروانی جنبشی عبارت است از نسبت کندروانی یک مایع به وزن مخصوص آن که معیاری برای ارزیابی مقاومت در برابر جاری شدن یک مایع تحت اثر نیروی جاذبه        می باشد. واحد کندروانی جنبشی در سیستم متر یک (SI ) متر مربع بر ثانیه می باشد که در عمل واحد میلی متر مربع بر ثانیه مناسب تر و راحت تر می باشد. واحد کندروانی جنبشی در سیستم سانتی متری ، سانتی متر مربع بر ثانیه می باشد که به هر سانتی متر مربع بر ثانیه یک استدکس ( با علامتSt ) اطلاق می شود و سانتی استدکس (= Icst ) برابر یک میلی متر کربع بر ثانیه می باشد و معمولا ً مورد استفاده قرار میگیرد.

در این روش لازم برای جریان یافتن حجم ثابتی از مایع مورد نظر در مجرای لوله سویین کندروانی سنج شیشه ای که کالیبره شده است. در دمایی که دقیقا‌ً تحت کنترل می باشد اندازه گیری می شود.

سپس کندروانی جنبشی از ضرب زمان جریان بر حسب ثانیه در ضریب کالیبراسیون کندروانی سنج به دست می آید.

با استفاده از رابطه 2-6 کندروانی جنبشی به دست می آید :

= Ctکندروانی جنبشی  بر حسب سانتی استدکس

که در این رابطه :

C = ضریب ثابت کالیبراسیون کندروانی سنج بر حسب سانتی استدکس بر ثانیه

T =زمان جریان یافتن بر حسب ثانیه می باشد.

کندروانی جنبشی رفتار جاری شدن مایع را تعیین می کند. ویژگی های روسازی های مختلف معمولاً کندروانی خاصی در دمای 60 درجه سانتی گراد و 135 درجه سانتی گراد را برای قیر مورد استفاده ، نیاز دارند . کندروانی در دمای 6 درجه سانتی گراد ، برای درجه بندی قیر مورداستفاده در آسفالت مورد استفاده قرار می گیرد که نشان دهنده کند روانی در بالا ترین دمایی که روسازی مورد بهره برداری تجربه              می کند،می باشد.شکل 6-2 دستگاه مربوط به آزمایش کندروانی جنبشی را نشان میدهد . نتیجه آزمایش در جدول 6-4 آورده شده است.

 تعیین مشخصات مصالح سنگی :

مهم ترین آزمایشاتی که بر روی مصالح سنگی انجام می شود ، آزمایش های وزن مخصوص و جذب آب مصالح سنگی می باشد. آزمایش وزن مخصوص و جذب آب برای مصالح در تست دانه و مصالح ریز دانه به صورت جداگانه انجام می شود. دانه های مصالح سنگی از مواد معدنی و فضای خالی تشکیل شده است و فضای خالی سنگدانه شامل فضای خالی قابل نفوذ و فضای خالی غیر قابل نفوذ می باشد و چنانچه مصالح سنگی از آب اشباع شود ، آب تنها فضای خالی را پر میکند و فضای خالی غیر قابل نفوذ به همان صورت باقی می ماند.

طبق تعریف وزن مخصوص ظاهری (Apparent Specific Gravity‌) سنگدانه عبارت است از وزن نمونه خشک شده در هوا به حجم ظاهری آن ( شامل فضای خالی غیر قابل نفوذ ) و با رابطه زیر محاسبه میشود :

که در این رابطه :

E = وزن نمونه خشک شده در هوا

D = وزن نمونه اشباع شده در آب با سطح خشک می باشد.

وزن مخصوص واقعی (Bulk Specific Gravity ) عبارت است از وزن نمونه خشک شده در هوا به حجم واقعی آن ( شامل فضای خالی قابل نفوذ و فضای خالی غیر قابل نفوذ ) و با رابطه زیر محاسبه میگردد.

که در این رابطه :

E = وزن نمونه خشک در هوا

A = وزن مصالح اشباع شده با سطح خشک

D = وزن مصاح اشباع شده در آب می  باشد.

.درصد جذب آب نیز با رابطه 6-3 محاسبه می گردد.

که در این رابطه : 

A =وزن مصالح اشباع شده با سطح خشک

E = وزن مصالح خشک شده در هوا می باشد

آزمایش وزم مخصوص برای مخلوط مصالح سنگی جداگانه و بر اساس استاندارد امریکایی آزمایش  مصالح (ASTM C29 ) انجام می گیرد. در این آزمایش پیمانه ای با توجه به اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی بر اساس جدولی که در استاندارد ارائه شده است ، انتخاب می شود. جهت انجام آزمایش ابتدا  پیمانه را از مصالح پر کرده و اب میله 25 ضربه به آن می زنیم ، سپس  و در نهایت کل پیمانه را پر کرده و پس از صاف کردن سطح از مصالح اضافی ، پیمانه و مصالح را توزین و از اختلاف وزن پیمانه و مصالح ، وزن را تعیین و با  رابطه زیر محاسبه می کنیم :

در جدول 6-6 مقادیر مربوط به وزن مخصوص و درصد جذب آب مصالح سنگی درشت دانه ،ریز دانه و وزن مخصوص مخلوط مصالح سنگی با استانداردهای مربوط به آنها آورده شده است .

کاربردهای عمل آزمایش :

در ارائه طرح آسفالت به منظور طرح بهینه محاسبه برای درصد های قیر مختلف لازم می باشد. در محاسبات مربوط به درصد خطرات هوا و محاسبه نیز دانستن لازم           می باشد.

برای محاسبه برای سایر درصد های قیر مقدار ، وزن مؤثر مخصوص دانه های سنگی لازم می باشد.رابطه زیر مقدار را به دست می دهد :

که در آن :

Gce = وزن مخصوص مؤثر دانه های سنگی

Gmm = وزن مخصوص ماگزیمم مخلوط ( بدون خطرات هوا )

Gb= وزن مخصوص قیر

Pmm = درصد کل مخلوط

Pb = درصد قیر مخلوط

همان طور که می دانیم که درصد جذب قیر مصالح سنگی از در صد جذب آب آنها کمتر است لذا داریم :

Gsb<Gse<Gsa

برای محاسبهGmm برای درصد های مختلف قیر از رابطه ذیل استفاده می شود :

تعیین درصد حجمی فضای خالی مصالح سنگی :

فضای خالی مصالح سنگی یکی از عواملی است که هنگام تعیین درصد بهینه برای کنترل آن به کار می رود. لذا باید قبل از آن برای درصد های مختلف قیر محاسبه شده رابطه آن به صورت زیر است :

که دراین رابطه :

UMA = درصد فضای خالی بین مصالح سنگی شامل هوا و قیر مؤثر بر حسب درصدی از حجم طبیعی

Gsb = وزن مخصوص طبیعی دانه های سنگی

Gmb= وزن مخصوص طبیعی مخلوط متراکم شده که در این آزمایش می باشد.

Ps =درصد مصالح سنگی از وزن کل مخلوط

تعیین درصد هوا ( درصد خطرات هوا ) در مخلوط متراکم شده :

درصد خطرات هوا یکی از 3 معیار طرح برای تعیین درصد قیر بهینه می باشد و باید در محدوده آیین نامه ای نیز باشد. لذا باید برای درصدهای مختلف قیر آنها را محاسبه کنیم : رابطه آن به صورت زیر است :

که در آن :

Pa =خطرات هوا در مخلوط متراکم شده به صورت درصدی از کل حجم

Gmm = وزن مخصوص ماکزیمم مخلوط قیری

Gmb = وزن مخصوص طبیعی مخلوط متراکم شده

هدف :

هدف محاسبه و تعیین وزن مخصوص نمونه های مارشال (Gmb) می باشد. مقادیر Gmb برای محاسبه Pa و VMA لازم می باشد که به ترتیب درصد هوا و در صد حجمی فضای خلی نمونه ها می باشد. ارتفاع نمونه ها نیز جهت تصیح مقاوت مارشال آنها مورد نیاز می باشد.

شرح روش آزمایش :

ابتدا نمونه ها را بر اساس درصد های قیر مختلف مرتب کرده و هر یک را از یک تا سه شماره گداری میکنیم . سپس قطر و ارتفاع هر یک از نمونه ها را اندازه گیری کرده  ( باکولیس ) و یادداشت می کنیم.

حال هر یک را جداگانه وزن کرده و یادداشت می کنیم .

برای اینکه بتوانیم وزن نمونه ها را در آب داشته باشیم آنها را موم اندود می کنیم . برای این کار ظرف موم را روی صفحه گرم کن قرار داده و پس از اینکه ذوب شد هر یک از نمونه ها را در دو مرحله به موم آغشته می کنیم. یعنی ابتدا نیمی از ارتفاع نمونه را در موم مذاب فرو می بریم . سپس می گداریم تا منجمد شود سپس نیمه دیگر آنرا در موم فرو برده می گداریم تا سرد شود. دقت کنیم که ضخامت موم خیلی زیاد نشود زیرا در مراحل بعد پاک کردن آن مشکل می باشد. حال وزن نمونه های موم اندود را در حالت خشک با ترازو به دست آمده و ثبت می کنیم و سپس وزن نمونه های موم اندود رادر آب به دست می آوریم.برای این کار از ترازویی استفاده کردیم که سطلی کشبک به زیر آن وصل بود و درون سطل بزرگی از آب معلق و غوطه ور بود. (باید دقت شود که سطل در آب غوطه ور باشد و هیچ قسمت از آن از آب بیرون نباشد. ( پس از توزین نمونه ها در آب آ نها را از آب خارج کرده و به وسیله برس سیمی اندود موم را از سطح نمونه ها پاک می کنیم تا نمونه ها وضعیت مشابهی مانند حالت اولیه داشته باشند.

نتیجه آزمایش :

همان طور که ذکر شد هدف محاسبه وزم مخصوص نمونه های مارشال می باشد لذا با استفاده از رابطه زیر و با توجه به مقادیر به دست آمده از توزین نمونه ها داریم :

که دراین رابطه :

Gmb = وزن مخصوص طبیعی نمونه متراکم شده

A = وزن نمونه در هوا بر حسب گرم.

B = وزن نمونه با اندود پارافین در هوا بر حسب گرم

C= وزن نمونه با اندود پارافین در آب بر حسب گرم

Gp = وزن مخصوص پارافین

شرح روش آزمایش :

نمونه ها را حدود نیم ساعت تا 40 دقیقه قبل از انجام آزمایش درون حمام آب گرم دارای حرارت 1 ± 60 درجه سانتی گراد است قرار می دهیم . نمونه را از آب خارج کرده سطح آن را با پارچه خشک می کنیم . سپس فک پایینی را روغنکاری کرده و نمونه را از سمت جانبی آن روی قسمت تحتانی فک دستگاه قرار می دهیم . سپس قسمت فوقانی فک را روغنکاری کرده آن را روی قسمت تحتانی قرار می دهیم و آنرا آنقدر پایین می آوریم تا روی نمونه قرار گیرد.حال فک همراه با نمونه را زیر حلقه باریک دستگاه به صورتی که علامت روی میله های فک به طرف جلو باشد قرار می دهیم . حال با استفاده از کلید بالا برنده فک را آن قدر بالا می بریم تا تماس بین سطح فوقانی  فک و سطح تحتانی حلقه بارگیر برقرار شود .

در این دستگاه دو عدد گیج داریم که یکی استقامت و دیگری روانی نمونه  را اندازه می گیرد.گیج مربوط به روانی را روی فک سوار کرده و آنرا صفر می کنیم . گیج استقامت مارشال را نیز صفر می کنیم . اکنون نمونه  آماده بار گذاری است برای این کار دکمه مربوط به بارگذاری را نشان می دهیم تا بارگذاری آغاز شود. میزان تغییر شکل ثابتی که توسط دستگاه به نمونه اعمال می شود 2 اینچ در دقیقه می باشد. اعداد گیج ها را در لحظه ای که گیج مربوط به استقامت به بیشترین مقدار خود می رسد و سپس باز می گردد را قرائت میکنیم . پس از این لحظه گیج مربوط به استقامت در جهت عکس بارگذاری حرکت کرده و کاهش می یابد . آزمایش را باید حداکثر 30 ثانیه پس از خروج نمونه از حمام انجام دهیم . اعداد قرائت شده برای استقامت مارشال بر اساس درجه بندی مخصوص دستگاه می باشد که نیروی معادل آنها بر حسبKg f توسط سازندگان دستگاه ارائه شده است و از جدول مربوط به آن می توانیم بار را محاسبه کنیم . در ضمن مقادیر استقامت برای ضخامت 2.5 اینچ می باشد و اگر مقدار ضخامت کمتر یا بیشتر باشد باید عدد استقامت تصحیح شود . برای این منظور از جدولی استفاده می کنیم که بر اساس ضخامت میزان تصحیح را با نام مقدار نسبت همبستگی بدست می دهد.حاصلضرب مقدار استقامت اندازه گیری شده یک نمونه در نسبت همبستگی مرتبط با ضخامت واقعی نمونه معادل است با پایداری تصحیح شده برای نمونه 2 اینچ .

نتایج آزمایش :

نتایج بدست آمده در جدول ضمیمه ذکر شده است در این جدول برای درصدهای مختلف قیر و نمونه های مختلف ارتفاع نمونه ها و قرائت عقربه استقامت مارشال و عقربه روانی ذکر شده است . از مقادیر روانی هر یک از درصدهای قیر  از مقادیر مربوط به 3 نمونه میانگین گرفته شده است. نمودار مربوط به این درصد ها در بخش نمودارهای مربوط به آزمایش در آزمایش 7 آورده شده است .

برای مقادیر استقامت مارشال پس از اینکه تصحیح پایداری انجام شد و اثر نسبت همبستگی نیز تأثیر داده شد از مقادیر استقامت مارشال نهایی میانگین گرفته شده و برا ی هر درصد قیر میانگین مارشال بدست می آید که نمودار آن در آزمایش 7 آمده است .

کاربرد عمل آزمایش :

همان طور که می دانیم استقامت عبارت است از حداکثر مقاومت به بار وارده بر نمونه در هنگام بارگذاری در جهت جانبی در دمای 60 درجه سانتی گراد و روانی عبارت است از مقدار کل تغییر شکل قطری حاصله در نمونه بر حسب  یا 0.25 در لحظه گسیختگی . با توجه به تعاریف از این دو مقدار استفاده هایی می شود . از جمله از استقامت مارشال  جهت تعیین درصد قیر بهینه استفاده می گردد. مقدار روانی نیز برای کنترل درصد قیر بهینه لازم می باشد که در آزمایش بعدی چگونگی آن توضیح داده شده است . زیرا روانی  درصد قیر بهینه باید در محدوده مطوبی باشد که بر اساس تعداد ضربه ( ترافیک ) تعیین می گردد.

استفاده از مواد FRP در تیر و ستون

استفاده از مواد FRP در تیر و ستون

تأثیر دورپیچ کردن ستونهای بتن مسلح (با مقطع دایروی) با مصالح FRP در رفتار خمشی ـ محوری

تا پیش از دهه 1990، دو روش مرسوم برای مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح بی کفایت وجود داشت. یکی اجرای یک غلاف بتن مسلح اضافی به دور ستون موجود و دیگری استفاده از غلاف فولادی با تزریق دوغاب. استفاده از روش غلاف فولادی، به دلیل آنکه غلاف بتن مسلح فضای بیشتری اشغال کرده و وزن سازه را نیز افزایش می داد، فراگیرتر و مؤثرتر بوده است. البته هر دو روش یاد شده، نیازمند نیروی کار زیاد بوده و اغلب برای انجام در کارگاه مشکل می باشند. همچنین غلاف فولادی در مقابل حمله شرایط جوی مقاومت کمی دارد.

در سالهای اخیر کاربرد روش مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با استفاده از مصالح FRP به جای غلاف فولادی بطور گسترده ای توسعه یافته است. مرسومترین شکل مقاوم سازی ستونهای بتن مسلح با مصالح FRP شامل دورپیچ کردن بیرونی ستون با استفاده از ورقها یا نوارهای FRP است.

مقاوم سازی ستونهای موجود بتن مسلح با استفاده از غلاف فولادی یا FRP بر مبنای این حقیقت استوار است که محصورشدگی جانبی بتن، سبب افزایش قابل توجه مقاومت فشاری محوری، محوری ـ خمشی و شکل پذیری ستون می گردد. مطالعات بسیاری در مورد مقاومت فشاری و رفتار تنش ـ کرنش بتن محصور شده با FRP انجام شده است. این مطالعات بیانگرد آن هستند که رفتار بتن محصور شده با FRP با رفتار بتن محصور شده با فولاد متفاوت بوده و بنابراین توصیه های طراحی توسعه یافته برای ستونهای بتنی محصور شده با غلاف فولادی، علیرغم تشابه ظاهری، برای ستونهای بتنی محصور شده با FRP قابل کاربرد نیستند.

مشکلات اجرایی سا زه های بتنی موجود و بهسازی آنها

حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه ـ زلزله موجب گردیده است تا نوسازی و بهسازی در سالهای در اخیر از روشهای نوین و مصالحی جدید بهره گیرد که در پیشینه طولانی ساخت و ساز سابقه نداشته است در میان این نوآوری ها FRP (مواد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه برخوردار می باشد تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان FRP را باید مصالح ساختمانی هزاره سوم نامید. کامپوزیت FRP که ابتدا در صنایع هوا و فضا بکار برده شد با داشتن ویژگی های ممتاز چون نسبت بالای مقاومت به وزن، به وزن، دوام در برابر خوردگی، سرعت و سهولت در حمل و نصب، دریچه ای نو پیش روی مهندسین عمران گشوده است به گونه ای که امروز سازه های متعددی در سرتاسر دنیا با استفاده از این مواد تقویت شدند استفاده از مصالح کامپوزیت به طور قابل توجهی در صنعت ساختمان یک بازار تکان دهنده و با سرعت در حال توسعه می باشد. اولین تحقیقات انجام شده در این زمینه از اوایل دهه 1980 آغاز شده است، زلزله 1990 کالیفرنیا و 1995 کوبه ژاپن نیز از جمله عوامل موثرتری برای بررسی کاربرد کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیافFRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی و بنایی در مناطق زلزله خیز گردید.

کاربرد کامپوزیت FRP در مقاوم سازی سازه های بتن مسلح امروزه نگهداری از سازه ها به دلیل هزینه ساخت و تعمیر بسیار حائز اهمیت می باشد با مطالعه رفتار سازه های بتنی مشخص می شود عوامل متعددی مانند: اشتباهات طراحی و محاسبه، عدم اجرای مناسب تغییر کاربری سازه ها، آسیب دیدگی ناشی از وارد شدن بارهای تصادفی، خوردگی بتن و فولاد و شرایط محیطی از دوام آنها می کاهد ضمناً تغییر آیین نامه های ساختمانی (باعث تغییر در بارگذاری و ضرایب اطمینان می شود) نیز سبب ارزیابی و بازنگری مجدد طرح و سازه می گردد تا در صورت لزوم بهسازی و تقویت شود. سیستمهای الیاف مسلح شده پلیمری FRP برای تقویت سازه های بتنی پدیدار شده و به عنوان یک جانشین برای روش های سنتی از قبیل چسباندن صفحات فولادی، افزایش سطح مقطع با بتن ریزی مجدد و پیش تنیدگی خارجی می باشد.
با توجه به معایب این روشها مانند بازدهی کم و یا نیاز به امکانات و فن آوری خاص امروزه روش های مقاوم سازی با استفاده از کامپوزیت توسعه روز افزون دارد.

محدودیت استفاده و کاربرد کامپوزیت در مهندسی ساختمان به قیمت بالای آنها برمی گردد البته هزینه و قیمت آنها به تدریج رو به کاهش می باشد به این ترتیب استفاده از آنها بیشتر و بیشتر خواهد شد. استفاده از FRP در زمینه مقاوم سازی ، هر چند که هزینه بالایی در بردارد، اما با توجه به هزینه اجرای کم و نیز سایر مزایای FRP، در کل به صرفه ترین و موثر ترین راه مقاوم سازی سازه های بتنی امروزه به شمار می رود.

در این حین، جهت استفاده صحیح و مناسب از این ماده و طراحی مقاوم سازی سازه های بتنی، آیین نامه ها، راهنماها و گزارشهایی در سراسر جهان منتشر گردید با توجه به شروع رشد و استفاده از مواد FRP ، در ایران تدوین راهنمایی برای طراحی مقاوم سازی به کمک این مواد، بسیار ضروری است. در این مجموعه به بررسی و معرفی بعضی از آیین نامه ها و راهنماهای معتبر در مورد ورقه های FRP تقویت کننده به صورت خارجی، برای آشنایی بیشتر آنها پرداخته شده است. بر این اساس تعدادی از راهنماهای طراحی با توجه به منابع در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است. راهنماهای طراحی مورد بررسی عبارتند از:

• ACI 440.2R-02 ، راهنمای طراحی تقویت سازه های بتنی با کمک چسباندن سیستم FRP به صورت خارجی

• Fib Bulletin 14 (2001) راهنمای طراحی تقویت کننده های FRP چسبیده به صورت خارجی برای سازه های بتن آرمه

• UK Concrete Society Technical Report No. 55 (2000) راهنمای طراحی مقاوم سازی بتن آرمه با استفاده از مواد کامپوزیتیFRP

• ISIS (2000) مقاوم سازی سازه های بتن آرمه با پایمرهای تقویت شده با الیاف FRP

• JSCE توصیه های انجمن مهندسین عمران ژاپن در مورد مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از ورقه های الیافی

• JBDPA راهنمای طراحی و ساخت بهسازی لرزه ای ساختمانها به وسیله کامپوزیت های FRP در ژاپن

• CSA استاندارد کانادا در مورد طراحی و اجرای ساختمانهای تقویت شده با FRP

مواد و مصالح

مصالح همیشه نقش عمده ای در تکامل سازه های پلی ایفا کرده اند . پیشرفت در کیفیت در مصالح بتونی ، فولادی و الواری همچنان ادامه خواهد یافت. ولی بیشترین تغییرات متحول کننده در حوزه های پلاستیک با فیبر تقویت شده (FRP ها) ، فولاد با استحکام بالا و با کارایی زیاد ، بتون بالا (HPC) و مخلوطی از و مخلوطی از FRP و الوار خواهد بود.

FRP ها

امروزه FRP ها  دوران نخستین خود را به عنوان مصالح ساخت پل می گذرانند. با این حال ، انجام آزمایش های بیشتر با ترکیبات گوناگون مصالح FRP به راه حلهای ابتکاری و با دوام برای مسایل ساده و پیچیده ی مربوط به ساخت پل منتهی خواهد شد. پروژه های پل FRP آزمایشی نشان داده اند که این ماده مشکلات ذاتی زیادی از نظر تغییر شکل، چکش خواری مصالح (یا کش پذیری )، وارفتگی بتون، واکنشگری با بتون و فولاد و عملکرد تحت تماس طولانی مدت با نور ماوراء بنفش و عوامل محیطی دیگر نظیر رطوبت، انجماد- حرارت، و جمله ی مواد شیمیایی از خارج دارند. به منظور کمک به حل این مشکلات ، استانداردهای مربوط به تست کردن این مواد و روش های طراحی برای متناسب کردن خواص مواد FRP  ابداع خواهند شد. یک تلاش تحقیقی جامع در سطح کشوری برای قابل اعتماد ساختن FRP  به انجام خواهد رسید، مصالح پلی با هزینه تعمیر و نگه داری پایین قادر به ارایه عملکرد بالا در طول مدت زمان (عمر مفید) سازهی پل می باشند.

همکاری و تشریک مساعی طراحان، مهندسان ساختمان و صاحبان پل ها FRP را تبدیل به یک گزینه ی عملی و قابل رقابت با مصالح مربوط به پل های رایج خواهد ساخت. دانشگاهها برنامه ی درسی خود را طوری گسترش خواهند داد که FRP و مواد کامپوزیت دیگر را در دوره های مربوط به مصالح و سازه در بر بگیرد تا به این طریق متخصصان آینده ی پل سازی را به قبول و استفاده ی کامل از FRP تشویق نماییم.

فولاد با استحکام و با کارایی بالا

بر خلاف FRP ، مواد و مصالح فولادی با استحکام بالا آسانتر توسط مهندسان پل سازی مورد قبول قرار خواهد گرفت . قبول اولیه به خاطر مواد فولادی جدید حاصل خواهد شد که کاهش بارهای مرده سازه را امکان پذیر می سازد. قبول این مواد در سطح گسترده تر به خاطر خواص پیشرفته مصالح خواهد بود. نتایج بدست آمده از بهبود این مصالح سختی و جوش پذیری فولاد های با استحکام بالا به تمام درجات فولاد افزایش خواهد یافت . مشخصات طراحی همچنان به روز خواهد شد تا با مسایل مربوط به عملکرد مصالح نظیر جوش کاری ، سختی و قابلیت ساخت و تغییر شکل متناسب گردد. مصالح فولادی با کارایی بالا امروزه برای ساخت پل در آینده استاندارد خواهند شد.

پیشرفت های به عمل آمده در ساخت و آزمایش انواع پل ،نظیر قاب های فضایی و سازه های کامپوزیت جدید ، به بهینه سازی هر چه بیشتر مصالح فولادی منتهی خواهد شد. FRP  مرکب با فولاد با استحکام بالا برای سازه های پلی آینده پتانسیل بالایی دارند.

میله های تقویت کننده با کارایی بالا در هزاره ی جدید معمول خواهند شد. میله های کامپوزیت با هسته ی فولادی و پوشش استیل و یا یک ماده ی غیر قابل خوردگی مورد استفاده یگسترده ای در سازه های بتونی پیدا خواهد کرد. همراه با استفاده از HPC در بدنه ی پل ها ، طول عمر متوسط این گونه سازه ها  ممکن است به دو برابر طول عمر سازه های مشابه برسد که قبل از این ساخته شده است. سیاست ها و خط مشی آینده مستلزم تجزیه تحلیل  هزینه در طول عمر پل می باشد که انگیزه ای برای استفاده ی بیشتر از مصالح جدید بدنه ی پل ها ایجاد خواهد کرد.

تیرهای کامپوزیتی

به کارگیری تیرهای کامپوزیت FRP ، موضوع جدیدی در خدمات برق رسانی نیست ، با این وجود تیرهای انتقال برق FRP پالترود شده 21 تا 24 متری داستان دیگری است . تیرهای FRP با یک سوم وزن تیرهای چوبی ، نضف وزن تیرهای فولادی و تنها یک دهم وزن تیرهای بتنی ، انتخاب بسیار جذابی برای اغلب شرکتهای خدماتی برق رسانی هستند .

شرکت آمریکایی بریستول تنسی الکتریک سیستم BTES   به تازگی 144 تیر FRP را در دوخط انتقال نصب کرده است. شرکت استرانگ ولStrongwell Corp  واقع در ایالت ویرجینیا این تیرهای FRP پالترود شده SE 28 را با بیشترین ظرفیت ممان اینرسی در مقطع پایینی طراحی و برای جایگزینی تیرهای چوبی ، فولادی و بتنی در خطوط انتقال برق تولید کرده است . شرکت های خدمات برق رسانی در حال کشف برتری های تیرهای SE 28 ، نسبت به تیرهای ساخته شده از مواد سنتی هستند . تیرهای SE 28 شرکت استرانگ ول ، سبک ، محکم و دارای ویژگی های هدایتی خیلی کمی هستند . این تیرها همچنین در برابر خوردگی ، پوسیدگی ، پرتوهای فرابنفش ، نفوذ آب ، حشرات و دارکوب ها مقاومت بسیار بالایی دارند .

به عقیده دکتر مایکل برودر ، مدیر عامل شرکت BTES ، تیرهای کامپوزیتی SE 28 ، در مقایسه با تیرهای چوبی ، با گذشت زمان استحکامشان را از دست نمی دهند و تقریبا ً به هیچ گونه ترمیم و تعمیری احتیاج ندارند . او هم چنین به ویژگی های الکتریکی تیرهای FRP و تحمل ضربه و بار ناشی از بادهای شدید توسط آن ها اشاره می کند .

خواص کامپوزیت های FRP

بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه های آمریکا هنگام بررسی پلها از نظر سازه ای به دلیل پوشش کم بتن ، طراحی ضیعف ، عدم مهارت کافی هنگام اجرا و سایر عوامل همانند شرایط آب و هوایی سبب ایجاد ترک در بتن و خوردگی آرماتور های فولادی شده است.

پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی ، FRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتور های فولادی در بتن پیشنهاد شده اند.

سه نوع میلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاری آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند.

از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود. مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم در برابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور مناسب می کند.

از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبرورزین مورد استفاده ، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.

به طور کلی مزایای آن به صورت زیر دسته بندی می شود:

1-مقاومت کششی بیشتر از فولاد

2- یک چهارم وزن آرماتور فولادی

3- عدم تاثیر در میدانهای مغناطیسی و فرکانس های رادیویی ، برای مثال تاثیر روط دستگاه های بیمارستانی

4- عدم هدایت الکتریکی و حرارتی

لذا به دلیل مزایای بالا به عنوان یک جایگزین مناسب برای آرماتورهای فولادی در سازه های دریایی ، سازه پارکیمگ ها ، عرشه های پل ها، ساخت بزرگراه هایی که بطور زیادی تحت تاثیر عوامل محیطی هستند و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدانهای مغناطیسی حساسیت زیادی دارند پیشنهاد می کند.

بررسی اثر دوده سیلیسی بر سازه های بتنی

اثر دوده سیلیس بر مقاومت و نفوذ پذیری مخلوط های بتن غلتکی سد سازی با خمیر سیمان کم یا متوسط یکی از موضوعاتی است که آقایان مهندس علیرضا باقری و مهندس مجتبی محمودیان ، مورد بررسی و پژوهش قرار داده اند.

به گفته ایشان عدم تولید خاکستر بادی در کشور و ابهامات موجود در خصوص فعالیت و یکنواختی پوزولان های طبیعی ایران، موانعی در دسرسی به مخلوط های بتن غلتکی می باشد.

به عقیده این محققان جایگزین دیگری که به عنوان ماده افزودنی معدنی می تواند مد نظر قرار گیرد ، سوپر پوزولانی به نام دوده سیلیسی است که به صورت محصول جانبی صنایع فروسیلیسیم در کشور تولید می شود.

گفتنی است، نتایح تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده برای ارزیابی اثر کاربرد درصدهای مختلف دوده سیلیسی در ارتقاء کیفیت بتن غلتکی با مواد سیمانی کم یا متوسط ، نشانگر تاثیر قابل ملاحظه ای در افزایش مقاومت فشاری و کشش مخلوط های بتن غلتکی می باشد

ایشان در ادامه می افزایند: بهبود مقاومت بین 25 تا 60 درصد جایگزینی اثر دوده سیلیس به میزان 5 تا 15 درصد مواد سیمانی صورت گرفت. همچنین آزمایشات نفوذ پذیری انجام شده روی نمونه ها ، نشانگر کاهش قابل ملاحظه نفوذ پذیری در اثر کاربرد اثر دوده سیلیسی می باشد.

شایان ذکر است مهندس اسماعیل گنجیان و مهندس همایون صادقی پویا معتقدند استفاده از دوده سیلیسی در ساخت سازه های بتنی دریایی نظیر اسکله ها و بنادر با هدف افزایش دوام در دهه اخیر افزایش چشمگیری داشته است.

همچنین ایشان به بررسی دوام نمونه های خمیر سیمان و بتن با کاربرد سیمان نوع 2 همراه با 7 و 10 درصد اثر دوده سیلیس به عنوان جایگزین سیمان در شرایط عمل آوری در آب معمولی ، در ساحل دریا و در مخزن شبیه سازی تر وخشک در مقاومت فشاری و جذب موئینه آب پرداخته اند.

گفتنی است نمونه های حاوی دوده سیلیسی در شرایط تر و خشک افت مقاومت شدیدتری در طی زمان 180 روز پس از ساخت ، نسبت به نمونه های عمل آوری شده در آب معمولی نشان داده اند.

همچنین باید اشاره کرد با افزایش میزان اثر دوده سیلیس ، میزان جذب آب نمونه ها در شرایط مخرب ساحل دریا و شرایط جذر و مد متناوب و مخزن شبیه سازی تر و خشک ، افزوده شده است.

افزودنی های بتن

در سال های اخیر استفاده محدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیعتر آنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد این آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند. خاصیت عمده این آرماتورها که سبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند. اخیراً از الیاف مختلف شبکه هایی بافته شده و به صورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی ازآن استفاده می کنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی به جای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دال ها به ویژه در پل ها ادامه دارد. این صفحات با رزین های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می شود. کاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

استفاده از مصالح جدید به جای فولاد

استفاده از مصالح جدید و به خصوص کامپوزیت‌ها به جای فولاد در دهة اخیر در دنیا به شدت مورد علاقه بوده است. کامپوزیت‌ها از یک مادة چسباننده (اکثراً اپوکسی) و مقدار مناسبی الیاف تشکیل یافته است. این الیاف ممکن است از نوع کربن، شیشه، آرامید و ... باشند، که کامپوزیت حاصله به ترتیب، به نامAFRP, GFRP, CFRP خوانده می‌شود. مهمترین حسن کامپوزیت‌ها، مقاومت بسیار عالی آنها در مقابل خوردگی است. به همین دلیل کاربرد کامپوزیت‌های FRP در بتن‌آرمه به جای میلگردهای فولادی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است لازم به ذکر است که خوردگی میلگرد در بتن مسلح به فولاد به عنوان یک مسئلة بسیار جدی تلقی می‌گردد. تاکنون بسیاری از سازه‌های بتن‌آرمه در اثر تماس و مجاورت با سولفاتها، کلرورها و سایر عوامل خورنده دچار آسیب جدی گردیده‌اند، چنانچه فولاد به کار رفته در بتن تحت تنش‌های بالاتر در شرایط بارهای سرویس قرار گیرند، این مسئله به مراتب بحرانی‌تر خواهد بود. یک سازة بتن‌آرمة معمولی که به میلگردهای فولادی مسلح است، چنانچه در زمان طولانی در مجاورت عوامل خورنده نظیر نمک‌ها، اسیدها و کلرورها قرار می‌گیرد، قسمتی از مقاومت خود را از دست خواهد داد. به علاوه فولادی که در داخل بتن زنگ می‌زند، بر بتن اطراف خود فشار آورده و باعث خرد شدن آن و ریختن پوستة بتن می‌گردد. تاکنون تکنیک‌هایی جهت جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن‌آرمه توسعه داده شده و به کار رفته است که  در این ارتباط می‌توان به پوشش میلگردها توسط اپوکسی، تزریق پلیمر به سطح بتن و یا حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود هر یک از این روش‌ها تا حدودی و فقط در بعضی از زمینه‌ها موفق بوده‌اند. به همین جهت به منظور حذف کامل خوردگی میلگردها، توجه محققین و متخصصین بتن‌آرمه به حذف کامل فولاد و جایگزینی آن با مواد مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. در همین راستا کامپوزیت‌های FRP (پلاستیک‌های مسلح به الیاف) از آنجا که به شدت در محیط‌های نمکی و قلیایی در مقابل خوردگی مقاوم هستند، موضوع تحقیقات گسترده‌ای به عنوان یک جانشین مناسب برای فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌های ساحلی و دریایی گردیده‌اند. لازم به ذکر است که اگر چه مزیت اصلی میلگردهای از جنس FRP مقاومت آنها در مقابل خوردگی است، با این وجود خواص دیگر کامپوزیت‌های FRP نظیر مقاومت کششی بسیار زیاد (تا 7 برابر فولاد)، مدول الاستیسیتة قابل قبول، وزن کم ، مقاومت خوب در مقابل خستگی و خزش، عایق بودن در مقابل امواج مغناطیسی و چسبندگی خوب با بتن، مجموعه‌ای از خواص مطلوب را تشکیل می‌دهد که به جذابیت کاربرد FRP در بتن‌آرمه افزوده‌اند. اگر چه بعضی از مشکلات نظیر مشکلات مربوط به خم کردن آنها و نیز رفتار کاملاً خطی آنها تا نقطة شکست، مشکلاتی از نظر کاربرد آنها فراهم نموده‌اند که امروزه موضوع تحقیقات گسترده‌‌ای به عنوان یک جانشین مناسب برای فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌های ساحلی و دریایی گردیده‌اند. با توجه به آنچه که ذکر شد ، بسیار به جاست که در ارتباط با کاربرد کامپوزیت‌های FRP در بتن‌ سازه‌های ساحلی و دریایی مناطق جنوبی ایران و به خصوص منطقة خلیج‌فارس، تحقیقات گسترده‌ای صورت پذیرد. در همین راستا مناسب است که تحقیقات مناسبی بر انواع کامپوزیت‌های FRP (AFRP, CFRP, GFRP) و میزان مناسب بودن آنها برای سازه‌های دریایی که در منطقة خلیج‌فارس احداث شده است، صورت پذیرد. این تحقیقات شامل پژوهش‌های گستردة تئوریک بر رفتار سازه‌های بتن‌آرمة متداول در مناطق دریایی (به شرط آنکه با کامپوزیت‌های FRP مسلح شده باشند) خواهد بود. در همین ارتباط لازم است کارهای تجربی مناسبی نیز بر رفتار خمشی، کششی و فشاری قطعات بتن‌آرمة مسلح به کامپوزیت‌های FRP صورت پذیرد. لازم به ذکر است که چنین تحقیقاتی در 10 سال اخیر در دنیا صورت گرفته که نتیجة این تحقیقات منجمله آئین‌نامة ACI-440 است که در چند سال اخیر انتشار یافته است. با این وجود کامپوزیت‌های FRP در ایران کماکان ناشناخته باقی مانده است و به خصوص کاربرد آنها در بتن‌آرمه در سازه‌های ساحلی و دریایی کاملاً دور از چشم متخصصین و مهندسین ایرانی بوده است. تحقیقاتی که در این ارتباط صورت خواهد گرفت، می‌تواند منجر به تهیة دستورالعمل و یا حتی آئین‌نامه‌ای جهت کاربرد FRP در بتن‌آرمه به عنوان یک جسم مقاوم در مقابل خوردگی در سازه‌های بندری و دریایی ایران گردد. این حرکت می‌تواند فرهنگ کاربرد این مادة جدید در بتن‌آرمة ایران را بنیان گذارد و از طرفی منجر به صرفه‌جویی‌ میلیاردها ریال سرمایه‌ای ‌شود که متأسفانه همه ساله در سازه‌های بتن‌آرمة احداث شده در مناطق جنوبی ایران (به خصوص در مناطق بندری و دریایی)، به جهت خوردگی میلگردها و تخریب و انهدام سازة بتنی، به‌هدر می‌رود.

استفاده از خرده شیشه در بتن

استفاده از خرده شیشه در بتن

مقدار زیادی از شیشه های مصرف شده دوباره بازیافت می شوند و قسمتی نیز برای مصارف گوناگون از جمله سنگدانه های بتن به کار می روند .مقدار زیادی از این مواد شرط لازم برای بازیافت را فراهم نمی کنند و این مواد برای دفن فرستاده می شوند. فضای مورد استفاده برای دفن قابل توجه است و این فضا می تواند برای مصارف دیگری به کار برده شود. شیشه یک قلیایی غیر پایدار است که در محیط بتن میتواند باعث بوجود آمدن مشکلات ناشی از واکنش قلیایی – سیلیسی (ASR) شود. این ویژگی به عنوان یک مزیت در خرد کردن پودر شیشه و استفاده از آن به عنوان یک ماده پوزولانی در بتن استفاده شده است. رفتار دانه های بزرگ شیشه را در واکنش قلیایی در آزمایشگاه نمی توان با رفتار واقعی پودر شیشه در طبیعت برابر دانست. تجربه مزایای واکنش پوزولانی شیشه را در بتن مشخص کرده است. می توان در بعضی از مخلوطهای بتن تا %30 وزن سیمان پودر شیشه اضافه کرد و به مقاومت مناسبی دست یافت. همچنین خزش خشک شدن بتن با پودر شیشه نیز در حد قابل قبول و مجاز است. 1 مقدمه شیشه در انواع مختلفی تولید می شود( بسته بندی ، شیشه صاف ، حباب لامپها ، لامپ تلویزیونها و ...). اما همه این وسایل عمر مشخصی دارند و نیاز به استفاده دوباره و بازیافت آنها به منظور جلوگیری از مشکلات زیست محیطی که ناشی از ذوب آنها و یا دفن ایجاد می شود احساس می شود. 1-1 بازیافت شیشه شیشه های مصرف شده بصورت تجاری به محلهای مخصوص طراخی شده برای بازیافت یا دفن و یا جمع آوری کربنات و سپس حمل آنها به محلهای دپو می روند. بزرگترین هدف قوانین زیست محیطی تا خد امکان کم کردن ضایعات شیشه و بردن آنها به محلهای دفن و تجزیه شیمیایی آنها به طور اقتصادی است. شیشه یک ماده منحصر به فرد است که می تواند بارها وبارها بدون تغییر در خواصش بازیافت شود. به عبارت دیگر یک بطری می تواند ذوب شده و دوباره به بطری تبدیل شود بدون اینکه تغییر زیادی در خواصش ایجاد شود. بیشتر شیشه های تولیدی بصورت بطری هستند و مقدرا زیادی از شیشه های جمع آوری شده دوباره برای تولید بطری به کار می روند. اثر این پروسه به شیوه جمع آوری و مرتب کردن شیشه ها با رنگهای مختلف وابسته است. اگر رنگهای مختلف شیشه قابل جدا کردن باشند می توان از آنها جهت تولید شیشه با رنگهای مشابه استفاده کرد. ولی وقتی که شیشه با رنگهای متفاوت با هم مخلوط شدند، برای تولید بطری نامناسب می شوند و باید آنها را در مصارف دیگری به کار برد و یا دفن کرد. آقای ریندل (Rindl) به چند مورد از استفاده های غیر بطری شیشه اشاره می کند که شامل : سنگدانه روسازی راه ،پوشش آسفالت ، سنگدانه بتن ، مصارف ساختمانی ( کاشی شیشه ای ، پانلهای دیوار و ...) ، فایبر گلاس ،شیشه های هنری ،کودهای شیمیایی ،محوطه سازی ،سیمان هیدرولیکی و بسیاری دیگر. استفاده از بتن در سنگدانه های بتن در این مقاله مورد بررسیقرار می گیرد. نگرانی بزرگی که در استفاده از شیشه در بتن وجود دارد واکنش شیمیایی مابین ذرات سیلیس اشباع شیشه و قلیاییهای مخلوط بتن است که به واکنش سیلیسی – قلیایی(Alkali Silica Reaction ASR) معروف است. این واکنش می تواند برای پایداری بتن بسیار خطرناک باشد. به همین منظور باید پیشگیری مناسبی در جهت کمتر کردن اثر این واکنش انجام شود. پیشگیری مناسب می تواند با استفاده از یک ماده پوزولانی مناسب مانند :خاکستر هوایی ،سرباره کوره آهن گدازی و یا میکرو سیلیس (Silica Fume SF) با نسبت مناسب در مخلوط بتن انجام گیرد. حساسیت شیشه به مواد قلیایی این حدس را بوجود می آورد که شیشه درشت و فیبر شیشه می تواند اثر واکنش ASR را کم و یا محو کند. اگرچه این تصور نیز وجود دارد که پودر شیشه می تواند خواص پوزولانی (مانند مواد ذکر شده در بالا) از خود نشان دهد و از اثرات و انجام واکنش ASR توسط دانه های شیشه جلوگیری کند. ریندل نتایج کارهای انجام شده توسط افراد و ارگانهای مختلف را بیان کرد. برای مثال او به نقل از شرکت Boral می گوید که: پودر شیشه آهکی سیلیکاتی رد شده از الک 100# در جهت کاهش ASR است. همچنین مرکز زمین پاک واشنگتن بیان می کند که دانه های ریز (پودر) می توانند بتن را بوسیله آزمایش ASR تضعیف کنند. همچنین کارهای انجام شده توسط آقای Samtur بر روی این موضوع بیان می کند که پودر شیشه رد شده از الک 200# می تواند مانند یک ماده پوزولانی و در جهت کاهش اثر واکنش سنگدانه ها (ASR) عمل کند. همچنین آقای Pattengil نیز به همین نتایج دست یافت. اخیرا مرکز تحقیقات انرژی ایالت نیویورک حمایتهای مالی تحقیق بر روی کاربرد شیشه بازیافتی برای بلوکهای بنایی بتنی را انجام داده و نشان داده که شیشه ضایعاتی می تواند هم به جای سنگدانه و هم به عنوان ماده افزودنی (با ایجاد شرایط مشخص) در بتن استفاده شود. آقای Bazant بیان می کند که ذرات شیشه خدود mm1.5 باعث انبساط زیادی می شوند. اگرچه ذرات کوچکتر از mm 0.25 در آزمایشگاه باعث هیچ گونه انبساطی در بتن نگردیدند. آقایان Baxterو Meyer فهمیدند که ذرات شیشه حدود mm 1.2 باعث بیشترین انبساط ملات در بین دانه های با اندازه mm 4.75 تا mm 0.15 می شوند. آنها فهمیدند که بیشترین انبساط وقتی حاصل می شود که 100% ذرات شیشه بصورت سنگدانه باشند و اگر شیشه های سبز بیش از 1% اکسید کرم داشته باشند اثر مثبتی بر واکنش ASR دارند. آقایان Carpeneter و Cramer گزارش می دهند که پودر شیشه بر کم کردن اثر واکنش ASR در آزمایش تسریع شده ملات مانند اثر خاکستر بادی و میکروسیلیس و سرباره موثر است. این نشان می دهد که پودر شیشه می تواند انبساط ناشی از ASR را در سنگدانه های حساس و شیشه های دانه ای متوقف کند. از مطالب بالا نتیجه گیری می شود که شیشه می تواند به سه صورت در بتن استفاده شود: درشت دانه ریز دانه پودر شیشه درشت دانه و ریز دانه می توانند باعث واکنش ASR در بتن شوند. اما پودر شیشه می تواند اثر ASR آنها را کاهش دهد. در بعد تجاری بسیار به صرفه است که پودر شیشه به جای سیمان مصرف شود تا اینکه شیشه به عنوان سنگدانه در بتن مصرف شود. پودر پودر شیشه یک ماده با ارزش است که از شیشه هایی که برای بازیافت مناسب نیستند به دست می آید. در قسمتهای بعدی اطلاعاتی در مورد استفاده از شیشه در بتن در سه خالت ذکر شده ارائه می گردد. کارهای آزمایشگاهی سه مورد از کاربردهای شیشه در بتن در برنامه تحقیق ARRB مشخص شده است. اینها شامل : شیشه های درشت دانه شیشه های ریزدانه و پودر شیشه است. حدود ذرات برای هر شاخه در زیر ذکر شده است. شیشه درشت دانه mm 12-4.75 CGA شیشه ریز دانه mm4.7-0.15 FGA پودر شیشه کوچکتر از mm0.01 GLP ترکیب شیمیایی تولیدات یک تیپ شیشه مشابه هستند. همچنین در جدول زیر ترکیب شیمیایی شیشه ها با رنگهای مختلف ارائه شده است. شیشه های درشت دانه و ریز دانه جهت جایگزینی حدود اندازه های مشابه سنگدانه های طبیعی به کار می روند. پودر شیشه به عنوان یک ماده پوزولانی مورد مطالعه قرار می گیرد(مانند کاربرد خاکستر هوایی و میکروسیلیس). مقایسه ای بین مواد مخلوط در شیشه شکسته و پودر شیشه و میکروسیلیس در جدول زیر نشان داده شده است. مواد طبیعی استفاده شده در این کار شامل ماسه طبیعی بتن ویکتوریا و سنگ شکسته طبیعی بازالتی بود. یکسری سنگدانه فعال خاکستری از NSW برای تشخیص اثر پودر شیشه بر توقف انبساط AAR (Alkali Aggregate Reaction) مصرف شد. 3- سنگدانه های درشت و ریز شیشه در بتن تاثیر خصوصیات فیزیکی سنگدانه های شیشه ای مانند اندازه آنها در مخلوط بتن مشخص است. شیشه بنابر طبیعت اشباع از سیلیس و شکل بی ریخت ملکولی آن به حمله شیمیایی مخیط قلیایی که در بتن هیدراته شده ایجاد می شود حساس است. این حمله شیمیایی می تواند تولید تغییر شکلهای وسیعی بر ژل AAR بتن داشته باشد که توسعه پیدا می کند و اگر پیشگیریهای مناسب در فرمولاسیون طرح اختلاط لحاظ نشود باعث ترک خوردن زودرس بتن می شود. طبیعت واکنش شیشه در کاربرد آن در بتن بسیار اهمیت دارد. برای مثال بعضی از سنگدانه های طبیعی می توانند وقتی که به مقدار کمی در بتن استفاده می شوند باعث انبساط بیش از اندازه بتن شوند و بعضی دیگر به صورت 100% در بتن استفاده می شوند. واکنش سنگدانه ها بوسیله آزمایش تسریع شده استوانه ملات (AMBT) مشخص می شود (ASTM C1260). نتایج آزمایش AMBT نشان می دهد که مخلوط با شیشه بیشتر در ملات انبساط بیشتری نیز داشته است. شکل 2 این اثر را نشان می دهد. شرط برای این آزمایش این است که انبساط کمتر از 0.1% در عمر 21 روزه نشان دهنده سنگدانه غیر فعال و بیش از 0.1% در عمر 10 روزه نشان دهنده سنگدانه فعال است. انبساط کمتر از 0.1% در 10 روز ولی بیش از 0.1% در 21 روز نشان دهنده سنگدانه با واکنش آهسته است. بر اساس این شرط شکل 2 نشان می دهد که استفاده از بیش از 30% شیشه در بتن ممکن نیست اثرات زیانباری داشته باشد. (مخصوصا اگر قلیاییهای بتن کمتر از kg3 Na2O در یک متر مکعب باشد). بتنهای با قلیایی بیشتر ممکن است انبساطهای بیشتری را بوجود بیاورند. این موضوع در شکل 3 برای چهار اندازه از ذرات شامل پودر (کمتر از mm0.01) ماسه خیلی ریز (mm0.3-0.5) و دو قسمت سنگدانه بزرگتر نشان داده شده است. نتیجه نشان داده شده در شکل 3 نشان می دهد که اندازه های شیشه زیر mm0.3 اختمال کمی برای انبساط خطرناک دارند ولی اندازه های بزرگتر از mm0.6 ممکن است باعث انبساطهای قابل ملاخظه ای شوند. بنابراین اندازه انبساط وابسته به میزان شیشه موجود، اندازه ذرات و میزان قلیاییهای مخلوط است.این نتایج نشان می دهد که شیشه می تواند ژلAAR تولید کند و اگر اندازه ذرات به اندازه کافی کوچک شود می تواند به عنوان یک ماده پوزولانی عمل کند. مشخص شده است که فعالیت سنگدانه ها و انبساط حاصله می تواند با بکار بردن میزان مناسب از مواد با خاصیت سیمانی شدن مانند میکرو سیلیس و خاکستر هوایی کنترل شود. همچنین پودر شیشه ریز می تواند بصورت مشابه عمل کند. با توجه به کاربرد سنگدانه های ریز و درشت که مورد بررسی قرار گرفتند مخلوطهای آزمایشی با توجه به میزان سنگدانه های ریز و درشت مناسب در مخلوط بتن گسترش یافته اند. آزمایشات به سمت تولید بتن با حدود Mpa32 تحمل پیش رفتند. مخلوط محتوی Kg/m3255 سیمان و Kg/m3 85 خاکستر هوایی بود. میزان شن و ماسه به ترتیب Kg/m3 1080 و Kg/m3780 مناسب به نظر می رسید. بعد از تعدادی سعی و خطا فرمولی رضایتبخش به سمت ویژگیهای مناسب بتن تازه جهت این مخلوط پیدا شد که به صورت زیر است: این موضوع از مقاومت بتنها آشکار است که این مخلوطها به راحتی به مقاومت Mpa32 رسیده و ختی از آن عبور می کنند( در حالی که از مقدار زیادی شیشه بازیافتی استفاده شده است). برای مصارف غیر سازه ای که مقاومت کمتری مورد نیاز است از همین مخلوط بدون کاهش دهنده (روان کننده) آب می توان استفاده کرد. دو مخلوط بتن با 50% شیشه درشت دانه و با یا بدون 50% شیشه ریز دانه در جدول 4 تشریح شده است. با توجه به وجود 25% خاکستر هوایی در مخلوط ،بتن از واکنش ASR نیز محفوظ است. جمع شدگی ناشی از خشک شدن این مخلوطها خوب و زیر مرز 0.075% که توسط استاندارد استرالیا معین شده ، بود. شکل 4 منحنی جمع شدگی خشک شدن متوسط را برای نمونه های با میزان شیشه متفاوت نشان می دهد. با توجه به مطالب بالا به این نتیجه می رسیم که مقدرا حتی بیش از 50% از هر کدام از درشت دانه یا ریز دانه می توانند در مخلوط بتن سازه ای یا غیرر سازه ای مصرف شوند. اگرچه دیگر پارامترهای مهندسی این مخلوطها نیاز به تحقیق و بررسی بیشتری دارند. 4- اثرات پودر شیشه بر مقاومت ملات تقسیم اندازه ذرات پودر شیشه (GLP) بصورت زیر است: اندازه ذرات کوچکتر از 5 میکرون 5-10 میکرون 10-15 میکرون بزرگتر از 15 میکرون درصد 39 49 4.4 7.6 سطح مخصوص پودر شیشه m2/Kg 800بود که تقریبا دو برابر بیشتر سیمانهای موجود است. اثرات جایگزینی پودر شیشه با سیمین یا ماسه بر مقاومت مکعبهای ملات ( نسبت سنگدانه به سیمان 2.25 و نسبت آب به سیمان 0.47) در شکلهای 5 و 6 نشان داده شده است. در مورد جایگزینی سیمان ممکن است کاهش مقاومت 28 روزه پیش بیاید که یک اثر کوتاه مدت است و خواص پوزولانی را آشکار می کند. همچنین خاکستر هوایی نیز وقتی که با میزان مشابه سیمان جایگزین می شود اثری مشابه تولید می کند. مقاومتهای طولانی تر با میکرو سیلیس مورد مطالعه قرار گرفتند. این سری از نمونه ها تشکیل شده بود از : نمونه کنترلی که ریزدانه فعال خاکستری داشت ، نمونه با 10% میکروسیلیس ، با 20% پودر شیشه ، با 30% پودر شیشه که با سیمان مساوی جایگزین شده بودندو در یک نمونه نیز 30% پودر شیشه جایگزین سنگدانه ها شده بود. شکل 7 مقاومت این نمونه ها را در عمر 270 روزه نشان می دهد. سه نتیجه نشان می دهد که جایگزینی 10% بخار سیلیس مقاومت بیشتری از جایگزینی GLP دارد. ولی همچنین نشان می دهد نمونه ملاتی که حاوی GLP باشد برای مدت طولانی تری رشد مقاومت خواهد داشت (به خاطر واکنش پوزولانی). باید توجه شود که وقتی 30% ماسه با پودر شیشه جایگزین می شود مقاومت 90 روزه برابر مقاومت مخلوط حاوی میکروسیلیس است. برای بررسی اثر مثبت جایگزینی پودر شیشه به جای سنگدانه ها دو آزمایش اضافی بر روی مکعبهای ملات انجام شد (270 روز عمل آوری شده). در یک سری از نمونه ها 20% از سیمان با پودر شیشه جایگزین شد و در سری بعدی به علاوه 20% سیمان 10% از سنگدانه ها نیز جایگزین شدند. شکل 8 نشان می دهد که این جایگزینی به صرفه است (احتمالا به خاطر بهبود دانه بندی و واکنش پوزولانی). همچنین باید توجه شود که مقاومت مخلوط با 20% شیشه به جای سیمان و 10% به جای سنگدانه ها به مقاومت مخلوط محتوی میکرو سیلیس رسیده و از آن تجاوز می کند. ظاهرا اثرات سود آور مقایسه شده میکرو سیلیس بر مقاومت نسبت به پودر شیشه بصورتی زیاد در این آزمایش افزایش یافته اند. زیرا مخلوط با میکروسیلیس حاوی 90% سیمان است ولی مخلوطهای با پودر شیشه حاوی 80 و 70% سیمان هستند. برای مقایسه مبتنی بر میزان سیمان مساوی ، آزمایش مقاومت ملات بر روی دو سری از نمونه ها که حاوی شیشه دانه بندی شده به جای ریزدانه (80% شیشه و 20% ماسه طبیعی) که 30% از سیمان نیز با مواد دیگر جایگزین شده بود انجام شد. در یک نمونه 30% از سیمان با پودر شیشه جایگزین شد و در دیگری با مخلوطی از 10% میکروسیلیس و 20% سنگ بازالتی غیر پوزولانی نرم و ساییده شده. در این روش میزان سیمان هردو نمونه مساوی است. شکل 9 نشان می دهد که نتایج مقاومت برای هر دونمونه تقریبا یکسان است. باید به این نکته توجه شود که مقاومتهای نشان داده شده در شکلهای 7 و 9 به علت تفاوت کلی در سنگدانه های ملات اساسا قابل مقایسه نیستند. 5- اثر پودر شیشه بر انبساط ملات همانطور که در شکلهای 2 و 3 نشان داده شده دانه های در حد ماسه شیشه می توانند باعث واکنش قلیایی سنگدانه ها بصورت خطرناکی باشند ( مخصوصا در میزان بالای شیشه در آزمایش تسریع شده ملات). بنابر این 6 سری نمونه های ملات محتوی 80% دانه های شیشه فعال ساخته شد. نمونه کنترلی که حاوی سنگدانه و سیمان معمولی بود، و در 5 نمونه دیگر سیمان با 5% و 10% میکروسیلیس و 10 و20 و 30% پودر شیشه جایگزین شده بودند. شکلهای 10 و 11 نشان می دهند که این ترکیبات (هردو حالت GLPو میکروسیلیس) در کاهش انبساط واکنش AAR موثر هستند به شرط اینکه به اندازه مناسب مصرف شوند (10%میکروسیلیس و <20%GLP). این نتایج نشان می دهد که نقش 20 و 30% GLP در توقف واکنش AAR بیشتر از 10% میکروسیلیس است. با وجود مقدار زیاد کربنات سدیم در شیشه (حدود13%) این نکته مهم است که خود دانه های پودر شیشه باعث انبساط طولانی مدت ملات نشوند و یا باعث تحریک سنگدانه های فعال مخلوط نباشند. آزمایش طولانی مدت استوانه ملات در 38 درجه سانتیگراد و 100% اشباع با سنگدانه های فعال و غیر فعال و با میزان جایگزینی مساوی سیمان (مانند آنچه در بالا گفته شد) انجام شد. انبساط کمتر از 0.1% در یک سال نشان دهنده ترکیب بی ضرر است. شکل 12 نشان می دهد که وقتی سنگدانه ها غیر فعالند خود GLP باعث انبساط مخلوط نمی شود. اما شکل 13 نشان می دهد که وقتی سنگدانه ها فعال هستند وجود 30%GLP باعث تحریک واکنش سنگدانه های خیلی حساس هم نمی شود. همچنین وقتی که سیمان جایگزین نشود و 30% GLP به جای سنگدانه استفاده شود باعث انبساط خطرناک استوانه ملات نمی شود. اطلاعات نشان می دهد که GLP می تواند بدون ترس از اثرات زیانبار آن استفاده شود. 6 -پودر شیشه در بتن اثر پودر سیسه بر انبساط بتن مشخص شد. یکسری سنگدانه خیلی فعال در منشور بتن (بر اساس ASTM C1293) استفاده شد.انبساط خطرناک در این آزمایش 0.03% تا 0.04% در یک سال است. شکل 14 نشان می دهد که 40% GLP که پتانسیل رها سازی قلیایی بیشتری از 30%GLP دارد می تواند تا 80% از انبساط ناشی از سنگدانه های فعال جلوگیری کند. برای سنگدانه های کمتر فعال نیز انبساط متوقف می شود. این امر نشان دهنده اثر مثبت GLP در بهبود دوام بتن است. وقتی که نسبتهای متفاوتی از GLP با سنگدانه های غیر فعال در بتن با قلیایی بالاتر (Na2O/m3 5.8) استفاده می شوند خود شیشه نیز باعث انبساط خطرناکی در مخلوط نمی شود. نتیجه آخر اینکه GLP اثر زیان آوری بر مخلوط بتن ندارد. 1-6- اثر پودر شیشه بر خزش و مقاومت بتن به تعداد نمونه های شکل 15 ولی با قلیایی کمتر برای تعیین خزش خشک شدن بتن با مقادیر مختلف GLP و میکروسیلیس استفاده شد. اطلاعات طولانی مدت نشان داده شده در شکل 16 نشان می دهد که خزش خشک شدگی مخلوطهای متفاوت زیاد نیست و به راختی استانداردهای AS3600 را برآورده می کند.(کمتر از 0.075% در 56 روز) مقاومت نمونه های ساخته شده در شکل 17 نمایش داده شده است. به نظر می رسد که اگرچه مخلوطهای محتوی GLP مقاومت اولیه کمتری دارند (با توجه به سیمان کمتر) ولی به رشد مقاومت خود در محیط نمناک ادامه می دهند و به مقاومت نمونه کنترلی نزدیک می شوند. همچنین وقتی که GLP با ماسه جایگزین می شود مقاومت بصورت چشمگیری از نمونه کنترلی بیشتر است. رشد ممتد مقاومت به وضوح اثر مثبت واکنش پوزولانی GLP را در بتن نشان می دهد. 7-بافت میکروسکوپی ملات محتوی پودر شیشه نمونه های ملات محتوی GLP که 270 روز در محیط نمناک بودند بوسیله میکروسکوپ الکترونی اسکن شدند. این نمونه های ملات نشان دهنده خصوصیات بتنهای با عمر مشابه نیز بودند. شکل 18 نشان دهنده بافت میکروسکوپی متراکم در ملات با 30% GLP است و اثر واکنش پوزولانی شیشه را در بتن نشان می دهد. در هر دو مورد شکست سطح نمونه ملات حاکی از بافت میکروسکوپی متراکم بود. 8- نتیجه اطلاعات موجود در این مقاله نشان می دهد که پتانسیل زیادی در بازیافت شیشه و مصرف آن در حالتهای پودر ،ریزدانه و درشت دانه وجود دارد. این نتیجه نهایی می تواند حاصل شود که می توان با جایگزینی شیشه با مواد گرانقیمت تری مانند میکروسیلیس یا خاکستر هوایی و یا حتی سیمان در هزینه ها صرفه جویی کرد. مصرف پودر شیشه در بتن می تواند از انبساط ASR در حضور سنگدانه های فعال جلوگیری کند. همچنین بهبود مقاومت پودر شیشه در ملات و بتن چشمگیر است. آزمایشات بافت میکروسکوپی نشان دهنده این است که پودر شیشه می تواند یک مخلوط متراکم تر تولید کند و خصوصیات دوام بتن را بهبود ببخشد. این نتیجه که 30% پودر شیشه می تواند به جای سیمان یا سنگدانه در بتن (بدون نگرانی از اثرات زیانبار طولانی مدت) جایگزین شود حاصل شد. بیشتر از 50% از هر دو (پودر شیشه یا سنگدانه شیشه ای) می تواند در بتن با رده مقاومت Mpa 32 باعث بهبود قابل قبول مقاومت بتن شود. امید نصراللهیان

استفاده از توزیع میرایی ویسکوز برای کاهش ضریب پاسخ لرزه ای در سازه های نامتقارن

استفاده از توزیع میرایی ویسکوز برای کاهش ضریب پاسخ لرزه ای در سازه های نامتقارن

خلاصه

سهم اصلی از این مطالعه بررسی امکان کنترل هر دو تغییرمکان ها و شتاب در ساختمان های نامتقارن به طور همزمان با استفاده از میرایی خطی ویسکوز است. ساختمانهای با  سیستم های تک طبقه با قاب فلزی و سختی یک طرفه و میرایی خارج از مرکز. مود های خطی غیر کلاسیک و غیرخطی معین، تجزیه و تحلیل زمانی را با حرکات متفاوت زمین برروی مدل های مختلف با رعایت مقادیر خروج ازمرکزیت انجام می شود. توزیع مناسب با استفاده از ضعف پیچشی مفهوم تعادل استفاده می کند که متوسط ارزش مربع از جابجایی جانبی شتاب و یا با توزیع در بر داشت که با توجه به مقدار حداکثر مقایسه شده است.

نتایج نشان می دهد که در برخی موارد تغییر توسط توزیع میرایی در خواص سازه های معین پاسخ های متفاوت و قابل توجهی دارد. همچنین برخی از توزیع ها برای کنترل جابجایی جانبی، چرخش دیافراگم و شتاب جانبی دیافراگم  توصیه می شود.

1. مقدمه

مطالعه زمین لرزه های گذشته نشان می دهد که ساختمان های نامتقارن معمولا از ساختمان های متقارن آسیب پذیرترهستند و بیشتردرمعرض خطر زلزله قراردارند. واین عمدتا به علت ناهمواری های جانبی است. علل اصلی عدم تقارن شامل موارد زیراست: جرم، سختی یا استحکام، عدم تقارن در پلان یا درامتداد ارتفاع سازه. راه حل اساسی برای اثرات نامطلوب عدم تقارن، به حداقل رساندن تمام خروج از مرکزیت هاست. با این حال این کار همیشه به دلیل محدودیت های معماری ممکن نمی باشد، همچنین آن راه حل برای بسیاری از سازه های موجود که نیاز به بازسازی دارند عملی نمی باشد.

در طول دودهه گذشته ، استفاده از دستگاه های اتلاف انرژی مانند مکمل میرایی به منظور کاهش پاسخ لرزه سازه ها موضوع بسیاری از تحقیقات بوده است. استفاده از این دستگاهها عمدتا به دلیل کارایی  بهترو رفتار قابل پیش بینی بیشتراست. میرایی می تواند کنترل تغییر شکل (مانند اصطکاک و میرایی های شدید)، کنترل سرعت (مثل میرایی ویسکوز ) و یا ترکیبی از این دو نوع (مانند میرایی viscoelastic). میرایی ویسکوز در کنترل پاسخ ساختمان ها موثر هستند به این دلیل که نیروهای خود را خارج از فاز با نیروهای دیگر اعمال شده به سازه همچنین سرعت لود کم اعمال می کنند تا استرس مستمر در ساختمان های با میرایی ویسکوز ایجاد نشود. روشن است که پاسخ پیچشی سازه های نامتقارن می تواند با استفاده از یک توزیع مناسب کنترل میرایی ، کارآمد باشد همانطور که در بسیاری از مطالعات قبلی نشان داده شده است [1،4 7]. چنین توزیع مناسب، شکل پذیری همه عناصر سازه ای که به طور همزمان منجربه عملکرد بالاتر سازه ها میشود را کاهش میدهد. از آنجا که کنترل شتاب جانبی برای سیستم های ثانویه مهم است، لازم است برای پیدا کردن امکان توزیع میرایی که در آن هر دو شتاب جانبی و جابجایی از سازه های نامتقارن نزدیک به حالت متقارن. بر خلاف سیستم سازه ای با پایه های کناری ، سیستم های با میرایی انتظار می رود که وارد محدوده غیرخطی درطول زلزله شدید شوند [8]. این حقیقت، اهمیت مطالعه پاسخ غیرخطی سازه های نامتقارن با میرایی مکمل را نشان می دهد.

در این مقاله ، در ابتدا تعدادی از مطالعات قبلی در مورد سیستم های با میرایی و معادلات حاکم بر رفتار آنها را بررسی میکنیم. سپس، سازه تک طبقه فولادی دراین مطالعه استفاده می شود که روش تخصیص میراگر را معرفی می کنیم. در نهایت نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل غیر خطی کلاسیک و هم غیرخطی تجزیه و تحلیل سابق ، بحث میشود.

2. بررسی مقالات

بهترین مطالعات دراین زمینه را می توان درتحقیقاتی که توسط Goel وهمکاران انجام شده است را یافت. [4،5]. Llera و همکاران. [1].Goel نشان داد که رفتار یک سیستم سازه ای با عدم تقارن یک طرفه شامل میراگرهای مکمل ارجح است برهر دو سیستم اصلی و پارامترهای میرایی.

نتایج این تحقیق نشان می دهد که محل مرکز میرایی تکمیلی (CSD) در هر طرف از سیستم ، انحراف و تقاضای شکل پذیری در آن طرف را کاهش می دهد. اما محل CSD در فاصله برابر با خروج از مرکزیت سختی و در طرف مقابل به مرکز جرم (CM) کارآمدتر است. همچنین افزایش شعاع میرایی،  کاهش چرخش جابه جایی در هر دو طرف راباعث میشود. این افزایش می تواند توسط جایگیری میراگرها  در جهت های عرضی در دست بررسی که از خروج از مرکزیت را تغییر نمیدهند صوزت گیرد.

شکل 1 : سازه یک طبقه با مرایی یک طرفه و سختی نامتقارن

Llera و همکاران مفهوم تعادل پیچشی ضعیف در پاسخ لرزه ای سازه های نامتقارن را ارائه داده اند [1]. تعادل پیچشی ضعیف (WTB) به عنوان یک ویژگی از سازه نامتقارن که منجربه تغییر شکل جانبی مشابه در نزدیکی نقاط خاص از دیافراگم تعریف میشود. دراین خصوص چرخش دیافراگم  مجاز است اما نرم برابر جابه جایی در پلان مقاوم تقاضای در فاصله مساوی ازمرکز دیافراگم (GC) انتظار می رود. به منظور دستیابی به این وضعیت، توزیع بهینه سختی، با نوسانات کم و مقاومت باید استفاده شود. به عنوان یک طراح معمولا محدودیت های موجود درسختی و توزیع مقاومت، استفاده ازمیرایی مکمل می تواند بسیارموثر باشد. در این مورد، پس از تعیین سختی و توزیع مقاومت، یک میراگر تکمیلی مناسب می تواند برای رسیدن به شرایط تعادل پیچش ضعیف کمک کند. روش به شرح زیر است [1] :

سازه تک طبقه متقارن با جایگیری خروج از مرکزیت اختیاری CM، با خروج از مرکزیت سختی Es ، خروج از مرکزیت میرایی  Ed ، در(شکل 1) نظر گرفته شده است.خروج از مرکزیت نرمال  این نوسانات es، خروج از مرکزیت نرمال میرایی  ed   رابعنوان قرارداد نشان میدهیم :

که در آن  Lx طول دیافراگم در جهت محور  X تعریف شده است.

عنوان سیستم  متقارن در جهت ایکس ، Ux است از درجه دیگر آزادی uncoupled و به تبع آن بردار جابجایی بصورت زیر تعریف شده است:

 در مرکز جرم فرض میشود که ed میرایی قرار میگیرد. جابه جایی (سرعت یا شتاب) درفاصله  p از CM می شود:

 

و از این رو مقدار میانگین مربع جابجایی به شرح زیر است :

کمترین مقدار برای معادله بالا وقتی بدست می آید که فاصله *P  تا CM که در مشتق اول از معادله. (1) با توجه به P برابر است با صفر.اصلاین نکته ای است به نام  «مرکز تجربی تعادل» (ECB) که در آن حرکات جانبی و پیچشی ازهم جدا هستند.

همچنین می تواند توان نشان داد که در فاصله d از ECB ، مقدار مورد انتظار از مربع جابه جایی جانبی می تواند به صورت زیرنشان داده شود :

معادله. (2) نشان می دهد که اگر ECB در GC قرارگیرد، مقدار متوسط مربع (مربع ماکزیمم مقدار مورد انتظار) انتظار می رود از جابه جایی جانبی در مقاومت پلان متقارن و با توجه به GC ، WBT به تبع آن حاصل شود.

از آنجا که مفهوم WBT در پاسخ به سازهای مبتنی به تحریک زلزله تعریف شده است ، نه پارامترهای سیستم، می توان آن را در موارد مختلف از جمله اعمال خطی و غیر خطی رفتار سیستم و انواع مختلف رفتار میراگر تعریف کرد.

3. معادلات حاکم بر سیستم با میراکننده های ویسکوز تکمیلی

 3.1. معادلات میرایی غیر کلاسیک

در بسیاری از سیستم های با میرایی مکمل ویسکوز ، فرض میرایی کلاسیک ممکن است معتبرنباشد. این به خاطر این واقعیت است که ماتریس میرایی وابسته به ظرفیت و توزیع میرایی مکمل که مستقل هستند از  جرم ، و سفتی. در نتیجه ماتریس میرایی نمی تواند به طور کلی به عنوان یک ترکیب خطی از جرم و ماتریس سختی محاسبه شود و می توان نشان داد که اگر ماتریس میرایی از ارضا معادله سیستم. (3) ، مدهای طبیعی، حقیقی و برابر آنها همراه هستند با سیستمهای بدون میرایی که شناسایی میکنند سیستم کلاسیک را [9].

معاله (3)                                                   

اگر چه برخی از روش ها برای ارائه تجزیه و تحلیل سیستم با میرایی مکمل ساده شده اند [10] ، روش دقیق باید پایه گذاری شود برای سیستم های غیر کلاسیک [9]. در فرمولاسیون های غیر کلاسیک، مقادیرمشخصه (λn). ومدهای شکل و اشکال معمولا پیچیده و با ارزش فرکانس های ارتعاش و نسبت میرایی معین را می توان به دست آورد از :

معاله  (4)                                 and   

اثر توزیع دمپر ویسکوز بر خواص دینامیکی سیستم می تواند با استفاده از معادله (8) نشان داده شود. تغییر در خصوصیات می تواند در حالتهای  بانسبت میرایی بالا یا عدم تقارن زیاد مهم باشد.

 3.2. ماتریس میرایی

 در سازه با میرایی مکمل ویسکوز ، میرایی ماتریس شامل دو بخش به شرح زیر است :

معاله (5)                                           

که در آن C0 میرایی ویسکوز ذاتی است α وβ ضرایب Raleigh  هستند و Csd ماتریس میرایی مکمل است که وابسته به ظرفیت و توزیع میرایی است.اگر سازه خطی تک طبقه با میرایی یک طرفه وعدم تقارن سختی در نظر گرفته شود، همانطور که در شکل 1 ارائه شده است. ماتریس میرایی را می توان با استفاده از روش های زیر به دست آورد [4] :

جابجایی در جهت ایکس حذف شده است و جابه جایی  بردار در CM تعریف شده است توسط :

فرض کنید Cxi و Cyi  ضریب میرایی برای دمپر در در جهت  X وY و  Sxi و Syi نشان دهند سختی مقاوم در برابرمسطح در جهت  X وY و Xdi و Ydi  فاصله  دمپر از CM در جهت  X وY به دست آمده اند به وضوح. جابجایی و پیچش ضریب میرایی به نسبت  CM به دست آمده به صورت زیر :

(6)                                and     

در یک سیستم با یک میراگر ویسکوز، خروج از مرکزیت میرایی  تعریف شده است به عنوان فاصله بین محل حاصل از میرایی نیروها (که به عنوان مرکز میرایی صورت مکمل  CSD) و مرکز جرم (CM) زمانی که سیستم در معرض سرعت یکنواخت جابجایی در جهت مورد نظر میباشد. محاسبات وخروج از مرکزیت میرایی نرمال نوسانات پیچشی با توجه به ضریب میرایی و CSD  شعاع میرایی چرخش در جهت Y  به دست آمده توسط :

      و     

(7)                                                          and     

در نهایت ماتریس میرایی مکمل برای سیستم بصورت زیرنشان داده شده میشود :

(8)                                                 

از معادلات (5) و (8) واضح است که C ماتریس میرایی است که وابسته است به توزیع میرایی و سازه به عنوان یک سیستم با میرایی غیر کلاسیک طبقه بندی شده است.

 4. مطالعه پارامتری

 4.1. مدل پایه

این سیستم برای مطالعه پارامتری در سازه های فلزی یک طبقه با ارتفاع 3.2 متر که متشکل از یک سقف صلب ( 15 متر*18 متر) که با 4 فریم با انعطاف پذیری متوسط مقاوم در برابر چرخش درهردو جهت متعامد پشتیبانی میشود ، در نظر گرفته شده است . شکل. 2 نمایش سه بعدی از مدل ساده را نشان می دهد.

شکل. 2 نمایش سه بعدی از مدل پایه

این سیستم به عنوان یک ساختمان متقارن بدون درنظرگرفتن مقررات پیچشی طراحی شده با توجه به استاندارد 519 ایران، بارگذاری کد [11] و زلزله ایران استاندارد 2800 کد [2] ، برای منطقه با خطر لرزه ای بالا (35/0= A ) و خاک سخت (s 5/0= Ts ) شود.

 استاندارد FEMA - 450 [8] اجازه می دهد تا کاهش دهیم  طراحی برش پایه لرزه ای مقاوم در برابر عناصر سازه با میرایی مکمل. حداکثر کاهش به 25 ٪ محدود است و کاهش واقعی وابسته است به نسبت میرایی موثر از حالت اساسی. اگر نسبت میرایی 20 درصد حالت اساسی مدل پایه در نظر گرفته شود ، حداکثر کاهش تا 25 ٪ مدل پایه مجاز است که دراین مطالعه برای طراحی تیرها و ستون در نظر گرفته  شده است. جدول 1 پارامترهای حاکم و نتایج حاصل از طراحی مدل ساده را نشان می دهد.

جدول 1 : پارامترهای اولیه و نتایج طراحی روی مدل پایه

بار گرانشی		طراحی لرزه ای (استاندارد 2800 ایران ,  FEMA - 450)						نتیجه طراحی
مرده	زنده	A	B	I	R	V2800	Vmodified FEMA	:تیر	PL200*8+2PL200*12
6.5 KN/m2	2.0 KN/m2	0.35	2.5	1	7	233 KN	175 KN	ستون:	BOX 220*220*12*12

4.2. مدل های نامتقارن

 مدل های نامتقارن (شماره مدل 2 تا 7) با مشتق تغییر مقاطع تیر و ستون از مدل پایه است. خصوصیات جرم تمام مدل های متقارن با ترتیب به هر دو محور X و Y فرض می شود در حالی که سختی ، مقاومت و خواص میرایی فقط در مورد محور Y نامتقارن هستند.

سختی و عدم تقارن مقاومت با افزایش ابعاد عناصر از دو قاب سمت چپ و کاهش ابعاد عناصر دو فریم در سمت راست دریک طرف است که مقاومت لترال در کل از سیستم در مورد محور Y باقی مانده است وبرابر با مدل اصلی و تمام عناصر حداقل الزامات مورد نیاز برای حمایت از بارهای گرانشی و امکانات ساخت و ساز.

بیشترین جابه جایی برای فریم در تحلیل غیر خطی تصویب قرار است به هدف جابه جایی از مدل متقارن محاسبه شده است که با توجه به « سطح عملکرد ایمنی زندگی » با توجه به FEMA - 356 در منبع [12] تجزیه و تحلیلهای pushover توسط نرم افزار  OpenSees انجام شده است منبع  [13]. با استفاده از عناصر فیبر برای تیرها و ستون ها و رفتار سخت شدن مقاومت برای فولاد. همچنین منحنی pushover ایده آل هستند به عنوان منحنی دارای دو خط مستقیم با توجه به FEMA - 356 در منبع . [12] برای پیدا کردن سختی ، نقطه جاری شدن هر کدام ازقاب ها. به منظور داشتن مدل با همان مقاومت لترال در هر مقدار خروج از مرکز ، یک محاکمه وروش خطا در تغییر عناصر سازه ای مورد نیاز است. جدول 2 پارامتر های مختلف مدل های 1 تا 7 را نشان می دهد. در این جدول es و er نشان دهنده سختی و خروج از مرکزیت مقاومت است.

جدول 2 : پارامترهای استاتیکی و دینامیکی از مدل 1 تا 7.

شماره مدل	es	er	Y strength(kN)	Ty(Uncoupled)	Tθ(Uncoupled)	T1(S)	T2(S)
1	0	0	1528	0.3926	0.3074	0.3926	0.3074
2	-0.05	-0.05	1532	0.3919	0.3061	0.3973	0.3036
3	-0.1	-0.1	1528	0.396	0.3091	0.4146	0.3006
4	-0.1	-0.07	1524	0.3895	0.3063	0.4112	0.297
5	-0.15	-0.11	1528	0.386	0.3045	0.4331	0.2867
6	-0.2	-0.16	1532	0.3817	0.3007	0.4607	0.2751
7	-0.25	-0.21	1534	0.3655	0.2946	0.4944	0.2589

« مقاومت Y»  مجموع مقاومت جانبی همه قاب ها در جهت Y است که تقریبا برای همه مدل ها بطور ثابت است. T1 و T2 بترتیب نشان دهنده دوره های تناوب اول و دوم از سازه بود و Ty و Tθ نشان دهنده  پریودهای جانبی و پیچشی محاسبه شده می باشد :

 (9)                                    and     

که در آن Ky سختی جانبی در جهت Y است.  ,Kθ,CS سختی پیچشی است.  سختی با توجه به مرکز سختی (CS) و ICM گشتاور لحظه ای جرم است با توجه به CM. رفتار دینامیکی سازه های نامتقارن وابسته است به نسبت پیچش به فرکانس های جانبی.

 با توجه به این نسبت ، سازه های نامتقارن به سه گروه تقسیم می شوند: سازه های پیچشی سخت (1<Ω).  

 سازه های پیچشی کوپلی(1=Ω).  و سازه های پیچشی قابل انعطاف است. (1>Ω).    

 جدول 2 نشان می دهد که تمام مدل ها در این مطالعه به عنوان سازه های پیچشی سخت طبقه بندی میشوند.

4.3. توزیع میرایی

 میرایی خطی ویسکوز به عنوان یک سیستم مهاربندی در جهت Y که منجر به یک میرایی یکطرفه نا تقارن مدل شده است. فرض بر این است که در سیستم مهاربندی سختی جانبی و مقاومت سیستم تغییر نمی کند. برای مقایسه بهتر پاسخ های مدل ها در موارد مختلف ، دو پیش فرض ساخته می شوند :

اول ، مجموع ظرفیت میرایی جانبی همه مدلها (Cy) به یک مقدار ثابت از 1000 کیلونیوتن ثانیه / متر مجموعه ای که منجر میشود به نسبت میرایی از 20 ٪ (از جمله هر دو میرایی مکمل نوسانات کم و نسبت میرایی ذاتی 3 ٪) برای حالت جانبی از مدل متقارن در جهت Y. دوم ، توزیع خطی نوسانات در نظر گرفته میشود بین چهار قاب برای بدست آوردن خروج از مرکز میرایی مورد نظر به. شکل. 3 نشان می دهد که توزیع خطی میرایی برای محدوده های مختلف از جمله نوسانات با خروج از مرکزیت کم در چهار فریم در جهت Y.

برای مقادیر منفی از توزیع عکس در هر طیف وسیعی از شکل. 3 می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق ، خروج از مرکزیت نوسانات تغییرمی کند از  5/0- =ed  به  5/0=ed با افزایش فاصله از 05/0=∆ed همچنین از شکل. 3 روشن که شعاع چرخش میرایی ثابت نیست (ρdy درمعادله (7) تعریف می شود.). به عنوان مثال در 5/0±=ed  مقدار ρdy برابر با صفر است چرا که تمام ظرفیت میرایی در یک نقطه متمرکز شده است .همچنین در 0=ed حداکثرمقدار  ρdy به دست می آید.

شکل 3 – توزیع میرایی درطول فریم های سازه

5. اثر توزیع دمپر بر خصوصیات دینامیکی مدل در محدوده الاستیک

 به منظور مشاهده اثرات توزیع میراکننده ها در خصوصیات دینامیکی سازه ها و معادلات حالت فضایی برای مدل ها در نظر گرفته می شود. سختی جانبی و پیچشی ، جرم و میرایی مدل در نظر گرفته متمرکز شده در مرکز جرم و اثرات خروج از مرکزیت در ماتریس های مربوطه استفاده شود.

همه مدل های بدون میراکننده به عنوان سازه های سخت پیچشی طبقه بندی میشوند همانطور که در بخش 4.2 نشان داده شد. عدم تقارن باعث سختی حالت های جانبی و پیچشی جفت میشوند وهردوحالت شامل اثرات جانبی و پیچشی است. در اینجا، درصورتی که اثرجانبی جابه جایی دریک حالت بیش ازجابه جایی پیچشی، باشد حالت « حاکم جانبی» یا GLM گفته می شود ، درغیراین صورت به نام « حالت حاکم پیچشی » یا GTM است. دو پارامتر ورودی مدل مورد مطالعه در اینجا : اول ، تناوب حالت حاکم بر جانبی یا  TGLM و تناوب حاکم حالت پیچشی یا  TGTM و دوم ، نسبت میرایی معین برای این حالت : (ξGLM و ξGTM).

شکل 4 –تغییرات  TGLM و TGTM دربرابر ed

شکل. 4 تغییرات TGLM TGTM در برابر نوسانات خروج از مرکزیت برای 7 مدل را نشان می دهد. همانطور که دراین شکل ارائه شده است، افزایش خروج از مرکزیت میرایی  به 4/0< ed، TGTM را بزرگتر از TGLM می سازد برای مدل 1 (در مدل با  0=es که CS برابر است با  CM). این بدان معنی است که مود اول از مدل 1 پیچش بیشتری ازاثرات جانبی را دریافت کرده است و درنتیجه این مدل از ساختار پیچشی سخت به ساختار پیچشی قابل انعطاف تغییر کرده است.در سایر مدل های  مختلف خروج از مرکزیت  اثر دمپروحاشیه ای در TGLM و TGTMدارند. این نتایج نشان می دهد که درمدل متقارن (مدل با0=es ) خواص دینامیکی نوسانات خیلی بیشتر نسبت به مدل های نامتقارن تحت کنترل هستند.

ed

شکل 5 – تغییرات  ξGLM و ξGTM دربرابر ed

شکل. 5 تغییرات ،  ξGLM و ξGTM  در برابر خروج از مرکزیت میرایی را نشان می دهد. همانطور که در این شکل نشان داده شده ، افزایش  ed  درهردو جهت باعث افزایش ξGLM  و کاهش ξGTM برای مدل متقارن می شود. اما برای مدل های باسختی نامتقارن ، محل مرکز میرایی در طرف مقابل از مرکز سختی باعث افزایش ξGLM حتی به مقدار 0.55 و کاهش ξGTM  به 0.05می شود. به طور مشابه، قراردادن مرکز میراگر روی همان سمت از مرکز سختی باعث کاهش ξGLM و افزایش ξGTM  می شود.

این را می توان نتیجه گرفت که تعدیل خروج از مرکزیت اثرات قابل توجهی درتعین نسبت میرایی می تواند داشته باشد که در تجزیه و تحلیل کلاسیک دیده نمی شود. اما پریودهای سیستم غیرکلاسیک حساس به خروج از مرکزیت هستند این نوسانات فقط برای مقدارهای کم خروج از مرکزیت سختی و یا در مواردی که پریودهای جانبی و پیچشی سازه ها  نزدیک یکدیگر هستند ( ویا نسبت بین پیچش و فرکانس های جانبی  uncoupled ( Ω ) نزدیک است به 1 است ). در مقادیر بالاتر خروج از مرکزیت سختی ، توزیع دمپر اثر قابل توجهی در پریود ندارد.

استاندارد نمونه گیری از مخلوطهای آسفالتی استاندارد ASTM : D979

استاندارد نمونه گیری از مخلوطهای آسفالتی

استاندارد ASTM : D979

1- هدف :

این روش شامل نمونه گیری از مخلوطهای آسفالتی در محل کارخانه ، انبار یا کارگاه می باشد . محدوده مقادیر در واحدهای متریک قابل قبول است .

2- اهمیت و موارد کاربرد :

نمونه گیری اهمیتی معادل انجام آزمایش دارد و شخص نمونه گیرنده باید دقت بسیاری در نمونه گیری بعمل آورد تا نمونه ها ، بیانگر قابل قبولی از طبیعت و حالات موادی که از آنها نمونه گرفته شده است ، باشند . برای بدست آوردن اطلاعات اولیه ، نمونه ها باید توسط قسمتی که مسئولیت تکمیل اطلاعات را دارد گرفته شوند . برای کنترل فرآورده تهیه شده در کارخانه یا انبار ، یا در محل مصرف بوسیلة سازنده ، پیمانکار یا مسئولین دیگر بخشها برای حسن انجام کار ، اخذ می شوند . نمونه هایی که برای آزمایش هایی جهت پذیرش یا عدم پذیرش از نظر خریدار ، مورد استفاده واقع خواهند شد توسط خریدار یا نماینده قانونی او گرفته می شوند .

3- روش آزمایش :

3-1- بررسی –مواد باید برای تعیین اختلافات قابل تشخیص بررسی شوند .فروشنده باید تجهیزات لازم برای بررسی و نمونه گیری مناسب و ایمن را فراهم کند .

3-2- نمونه گیری – روشهای انتخاب محل و تعداد دفعات نمونه گیری در استاندارد ASTM D3665 تشریح شده اند .

3-2-1- نمونه گیری از تسمه نقاله – تسمه نقاله را متوقف کرده و به طور تصادفی حداقل سه مساحت تقریباً هم اندازه را روی تسمه ، برای نمونه گیری انتخاب کنید . در هر محل نمونه گیری صفحه ای را قرار دهید ، که شکل هر صفحه با شکل تسمه یکنواخت باشد . از محلهای انتخابی ، مقادیر تقریباٌ مساوی از مصالح بگیرید که در نهایت نمونه ای به مقدار معادل یا ببیش تر از حداقل مقدار پیشنهادی در استاندارد مربوطه داشته باشید . سپس همة  مصالح روی صفحات را بدقت در ظرف مناسب بریزید .

3-2-2- نمونه گیری از کامیون یا حمل کننده های جاده ای – با یک روش تصادفی ، بخشهایی را برای نمونه گیری از فرآورده حمل شده ، انتخاب کنید . حداقل سه نمونه با مقادیر تقریباً مساوی بگیرید . به طور تصادفی از واحدهایی که نمونه گیری شده ، انتخاب و با یکدیگر مخلوط کنید تا نمونه صحرایی به مقدار معادل یا بیش از حداقل مقدار پیشنهادی در استاندارد مربوطه داشته باشید . نمونه ممکن است بوسیلة جمع آوری مقادیر با یک بیلچه یا بیل بدست آید .

3-2-3- نمونه گیری از جاده قبل از تراکم – وقتی فقط یک نمونه باید گرفته شود ، حداقل سه مقدار تقریباً مساوی به طور تصادفی از بخشی که باید نمونه گیری شود بدست آورده ، نمونه ها را با هم ترکیب کنید تا نمونه صحرایی به میزان بیش از حداقل مقدار پیشنهادی در استاندارد داشته باشید .

وقتی تعداد سه نمونه یا بیشتر برای ارزیابی مقدار زیادی از مصالح باید گرفته شود ، از روش تصادفی برای تعیین محل نمونه گیری استفاده کنید و یا می توان همه مقادیر یا نمونه ها را از سطح جاده با توجه به اینکه شامل کلیة مواد قرار گرفته در زیر باشد ، از عمق کامل مصالح بگیرید . در صورت لزوم صفحات را روی سطح راه موجود قرار دهید تا شامل همة مصالح مخلوط باشد . با علامتهایی ، قسمتهایی را که باید از آنها نمونه گرفته شود مشخص کنید . صفحاتی که قبل از پخش مخلوط قرار داده می شوند می توانند دلیل روشنی بر توزیع تقریباً یکنواخت باشند .

4- نمونه گیری از یک نقاله متحرک که مخلوط را به مخزن صندوقی حمل می کند – بخشهایی را برای نمونه گیری از نقاله متحرک ، به روش تصادفی ، بسته به ظرفیت مخزن صندوقی انتخاب کنید. پس از خالی شدن پیمانة کارخانه آسفالت نقاله متحرک را متوقف کرده سپس شیاری به پهنای 150 میلیمتر از بالا تا پایین حفر کنید . تقریباً سه مقدار مساوی از بالا ، میانه و ته شیار ، نمونه برداشته و نمونه های هر بخش را در یک ظرف بریزید . سپس نمونه ترکیب شده از بخشهای مختلف باید نمونه صحرایی به مقدار معادل یا بیش از مقدار حداقل پیشنهادی در استاندارد را بدهد .

5- نمونه گیری از قیف تغذیه نقاله برای انتقال مخلوط به انبار – بر اساس حداکثر ظرفیت انبار به طور تصادفی بخشهایی را برای نمونه گیری از قیف انتخاب کنید . حداقل سه مقدار تقریباً مساوی از مواد برای هر نمونه ، با گذراندن تابه یا سطل و یا ظرف مناسب دیگری از میان جریان کامل موادی که از قیف بر روی نقاله می ریزند ، اخذ کنید . از ترکیب های هر بخش ، باید مقدار نمونه صحرایی معادل یا بیش از حداقل مقدار پیشنهادی در استاندارد باشد ، بدست آید .

6- نمونه گیری از جاده پس از تراکم – بخشهایی را به طور تصادفی برای نمونه گیری از مصالح در محل انتخاب و سه مقدار مساوی انتخابی به طور تصادفی از بخشی که باید نونه گیری شود ، بدست آورید . هر مقدار را آزمایش کرده و برای تعیین قابلیت پذیرش ، از نتایج آزمایشها میانگین بگیرید . همه مقادیر مصالح را از کل عمق آن اخذ و توجه کنید که تمام مواد لایه را شامل شود . هر یک از مقادیر باید به روش مغزه گیری ، اره کردن و دیگر روشهایی که حداقل دستخوردگی را در مصالح ایجاد کند ، گرفته شود .

3- تعداد و مقادیر نمونه های صحرایی :

3-1 تعداد نمونه های صحرایی لازم بستگی به حساسیت و تنوع خواصی که باید اندازه گیری شوند ، دارد . هر بخشی را که باید یک نمونه صحرایی از آن گرفته شود قبل از نمونه گیری ، علامت گذاری کنید . تعداد نمونه های صحرایی اخذ شده باید کافی باشند تا نتایج آزمایش رضایت بخش باشد .

توجه 1 : راهنمایی برای تعیین تعداد نمونه های لازم برای کسب نتایج آزمایش را می توان در روش ASTM D2234 و دستورالعملهای ASTM E105 ، ASTM E122 و ASTM E141 یافت .

 3-2 راهنمایی در مورد مقدار مواد در نمونه های صحرایی در جدول یک ارائه شده است . مقادیر نمونه ها بستگی به نوع و تعداد آزمایشهایی که مواد تحت آنها قرار می گیرند دارد و مقدار کافی مواد باید برای انجام مناسب این آزمایشها اخذ شوند . کنترلهای استاندارد و آزمایش های قابل قبول در استانداردهای ASTM آورده شده و مقداری از نمونه صحرایی را که برای هر آزمایش خاص لازم است ، در این استانداردها مشخص می شود .

جدول یک – راهنمایی برای تخمین مقدار نمونه

حداکثر اندازه اسمی مصالح سنگی (الف)	حداقل وزن تقریبی مخلوط متراکم نشده برحسب کیلوگرم	حداقل مساحت تقریبی مخلوط متراکم شده برحسب سانتیمتر مربع
3/2 میلیمتر (شماره 8)	8/1	232
7/4 میلیمتر (شماره 4)	8/1	232
5/9 میلیمتر (اینچ)	6/3	232
5/12 میلیمتر ( اینچ )	4/5	413
19 میلیمتر (اینچ )	3/7	645
0/25 میلیمتر (1 اینچ)	1/9	929
1/38 میلیمتر( اینچ)	3/11	929
50 میلیمتر (2 اینچ)	9/15	1453

الف) حداکثر اندازه اسمی مصالح سنگی ، بزرگترین اندازه الک در ردیف مشخصات اجرایی است که مصالح سنگی مجازند روی آن باقی بمانند .

به طور کلی ، مقادیر مشخص شده در جدول یک مقدار کافی از مصالح را برای آزمایشها متداول آماده خواهد کرد . مقدار نمونه آزمایش را از نمونه های صحرایی با چهار قسمت کردن یا دو قسمت کردن به روشی مشابه با دستورالعمل ASTM C702 یا در صورت لزوم با روشهای آزمایش کاربردی دیگر بدست آورید .

توجه 2 : مساحتهای تقریبی یک نمونه با وزن معین نمونه در جدول یک ارائه شده است . این ابعاد بر اساس ضخامت معمول برای هر اندازه مصالح سنگی مقرر شده ، می باشد . تغییر در ضخامتها ، وزن مخصوص مصالح سنگی و طرح اختلاط سبب تغییر در این مساحتها خواهد شد .

1-                    انتقال نمونه ها :  

1-1-     نمونه ها را در ظروفی که به نحوی ساخته شده اند که مانع از دست دادن و یا آلودگی هر قسمت از نمونه و یا محتویات آن به علت عملکرد نامناسب در ضمن انتقال شود حمل کنید .

1-2-     مشخصات نمونه ها باید جداگانه بر روی آنها چسبانیده شود تا اطلاعات لازم را به استفاده کننده نمونه ارائه دهند . نمونه ای از نوع اطلاعاتی که ممکن است مفید باشد شامل موارد زیر است ، لیکن اطلاعات فقط به این موارد محدود نمی شود .

4-2-1-کاری که مصالح برای آن مورد استفاده قرار می گیرد ، شماره قطعه پروژه ، شماره مسیر بزرگراه ، استان .

4-2-2- منبع نمونه ، برای نمونه های مخلوط کارخانه ای ، این اطلاعات شامل مسئول کارخانه ، محل کارخانه و نوع کارخانه ، مشخصات قیر و مصالح سنگی مورد استفاده می باشد .

4-2-3- برای نمونه های اخذ شده از جاده نقطه ای که نمونه گیری شده ، همراه با شماره ایستگاه و موقعیت طولی در روسازی و موقعیت محل دقیق نمونه گیری .

4-2-4- نمونه گیری در چه تاریخی اخذ شده و توسط چه کسی و با چه عنوانی انجام شده است .

5-2-5- مشخصات و آدرس درخواست کننده و اینکه برای چه کسی گزارش باید تهیه شود .

استاندارد تعیین میزان پخش مواد قیری

ASTM D2995

1- هدف: این دستورالعمل شامل تعیین میزان پخش طولی و عرضی مواد قیری بر حسب لیتر در متر مربع می باشد.

2-خلاصه دستورالعمل :

2- 2-1 روش آزمایش A - صفحات کالیبراسیون از قبل توزین شده، بر روی سطح راه در جلو ماشین قیرپاش کالیبره شده قرارداده می شوند. ماشین قیرپاش که باید کالیبره شود، در حالیکه قیر را پخش می کند از روی صفحات کالیبراسیون عبور می کند. سپس از روی سطح راه برداشته و دوباره توزین می شوند. وزن قیر داخل صفحات با تفریق کردن، تعیین شده و میزان پخش آن محاسبه می شود.

2-2 روش آزمایش B -ظروفی زیر هر فواره ماشین قیرپاش قرار گرافته و مواد قیری به داخل ظرف در یک مدت زمان معین پاشیده می شوند. حجم مواد قیری پاشیده شده در این مدت زمان، محاسبه می شود. یکنواختی عرضی مواد قیری پاشیده شده بر روی روسازی، از این محاسبه بدست می آید و پخش طولی مواد قیری بر روی روسازی به صورت تابعی از سرعت ماشین قیرپاش محاسبه می گردد.

3- مشخصات و موارد کاربرد: مقدارمواد قیری پاشیده شده در سطح روسازی، توسط دستگاه قیرپاش با استفاده از این روش می تواند تعیین شود.

4-وسایل آزمایشگاهی :

4-1 روشهای آزمایش A یا B :

 4-1-1 ترازو: با دقت تا 1/0 گرم .

4-1-2 جعبه توزین یا محافظ ترازو: برای حفاظت ترازو از باد، وقتی که ترازو در محل کارگاه استفاده
می شود.

4-1-3 میز ترازو: میزکار برای وزن کردن .

4-2 روش آزمایش B :

4-2-1 ظروف بیضی: با اندازه های تقریبی طول قطر کوچک 9/88 میلیمترو قطر بزرگ 6/228 میلیمترو 2/203 میلیمترکه حجم داخلی تقریبی یک گالن می باشد.

4-2-2 باندهای لاستیکی، با قابلیت محکم شدن وقتی که اطراف ظروف بیضی کشیده می شوند.

4-2-3 زمان سنج: با توانایی ثبت تا 1/0 ثانیه .

5- مواد :

5-1 روش آزمایش A :

5-1-1 صفحات ژئوتکستایل – با حداقل وزن 8 اونس بریارد مربع و اندازه 12 اینچ در 12 اینچ (8/304 میلیمتردر 8/304 میلیمتر) .

5-1-2 نواربا روکش آلومینیومی – با اندازه پهنای 2 اینچ (8/50 میلیمتر) و طول 6 اینچ (4/152 میلیمتر).

5-1-3 کاغذ بوخر (Butcher Paper) نمره 50 – با اندازه 30 اینچ (762 میلیمتر) در 950 فوت برای حفاظت موقت صفحات ژئوتکستایل در ضمن کالیبراسیون .

5-2 روش آزمایش B :

5-2-1 کیسه های پلاستیکی – با قابلیت جای گیری داخل ظروف بیضی اما با ابعاد بزرگتر به طوریکه وقتی داخل ظرفهای بیضی قرار می گیرند لبه های آن به سمت خارج برگردند.

6- روش آزمایش (میزان پخش عرضی) .

6-1 روش آزمایش A :

مقدار کافی از صفحات ژئوتکستایل کارخانه ای انتخاب کنید به طوریکه وقتی سرتاسر آنها روی سطح راه قرار می گیرند، نوار پیوسته ای در پهنای راهی که باید قیر پخش شود، بوجود آید سپس حلقه ای با نوار ایجاد کیند، بطوریکه سمت چسبنده آن به طرف بیرون باشد، دو حلقه از نوار روی یک لبه از هر صفحه ژئوتکستایل قرار دهید.

وزن مجموعه صفحه و نوار را با دقت 1/0 گرم بدست آورید این مجموعه را از ظرف نوار بر روی جاده قرار دهید به طوریکه لبه نواری شده، رو در رو با پخش کننده باشد. برای چسباندن صفحه نواربندی شده به سطح راه مقداری فشار اعمال کنید. این عمل را برای باقیمانده صفحات برای عرض کامل موردنظر برای کالیبراسیون ادامه دهید.

دو ورق از کاغذ بوخر بر روی مجموعه صفحات در محلهایی که چرخهای پخش کننده بر روی مجموعه صفحات می افتند، قرار دهید این ورقها باید طوری قرار گیرند تا مجموعه صفحه را از خرابی ناشی از عبور چرخهای کامیون پخش کننده از روی مجموعه صفحه، محافظت کند.

این ورقها باید به جلو و عقب چرخها در سطح راه بچسبند، بطوریکه وقتی پخش کننده از روی مجموعه صفحه عبور می کند، مجموعه صفحه را با قیر پخش شده روی آن ترک نماید.

به محض عبور پخش کننده از مجموعه صفحه کالیبراسیون، هر مجموعه صفحه را از روی سطح راه بردارید سپس هر صفحه را با دقت 1/0 گرم توزین کنید. وزن هرصفحه و موقعیت صفحه بر روی سطح راه را، در برگ گزارش ثبت کنید.

6-2 روش آزمایش B :

یک کیسه پلاستیکی داخل هر ظرف قرار داده و قسمت اضافی پلاستیک را بالای سر ظرف برگردانده و با یک نوار لاستیکی محکم کنید. وزن مجموعه ظروف بیضی، کیسه پلاستیکی و نوار لاستیکی را با دقت 1/0 گرم ثبت کنید.

یک مجموعه ظرف زیر هر فواره لوله پخش کن برای کالیبراسیون دستگاه پخش قیر قرار دهید و اطمینان حاصل کنید که بالای مجموعه ظرف هم سطح یا بالاتر از انتهای فواره قرار گرفته است. لوله پخش کن را بکار بیندازید به طوریکه وقتی قیر از هر فواره پاشیده می شود کاملا بر هر یک از مجموع ظروف از قبل توزین شده، متصل باشد. به محض شروع پر کردن مجموعه ظروف، کرنومتر را بکار بیندازید.

وقتی که تقریبا ظرف پر شد، جریان قیر لوله پخش کن را متوقف کنید. به محض قطع جریان قیر به داخل ظرف، کرنومتر را متوقف کنید. وزن هر یک از مجموعه های ظروف را، در جای مشخصی روی برگ گزارش ثبت کنید.

زمان سپری شده بین آغاز و پایان جریان قیر به داخل مجموعه ظروف را ثبت کنید.

7- روش آزمایش ( میزان پخش طولی)

7-1 روش آزمایش A :

مجموعه صفحات کالیبراسیون و  نوارهای تشریح شده در بخش قبل را آماده کنید. تعداد کافی صفحات را لب به لب روی روسازی قرار دهید به طوری که میزان مواد قیری که درجهت طولی باید پاشیده شود، بپوشانید. صفحات را در جائی قرار دهید که چرخهای پخش کننده با آنها تماس پیدا نکنند.

به محض اینکه دستگاه قیرپاش، قیر را روی صفحات کالیبراسیون پاشید، صفحات برای توزین برداشته و روی میز توزین قرار دهید سپس هر مجموعه صفحه را با دقت 1/0 گرم توزین کرده و وزن هر صفحه و موقعیت آن را در برگ گزارش ثبت کنید.

7-2 روش آزمایش B :

سرعت پیشروی دستگاه قیرپاش را بر حسب فوت در دقیقه، از سرعت سنجی که قیلا کالیبره شده و روی دستگاه نصب است یا با اندازه گیری زمان لازم برای اینکه این وسیله طول معینی را روی روسازی طی کند. تعیین کنید این سرعت را با G یادداشت کنید سپس پهنائی که قیر پاشیده شده، اندازه گیری کنید و این پهنا را بر حسب فوت بصورت H یادداشت کنید.

8- محاسبات (میزان پخش عرضی)

8-1 روش آزمایش A : وزن مجموعه صفحه را وزن کل مجموعه صفحه پوشیده شده با قیر، کم کنید. (هر صفحه ای را که کاملا با قیر پوشیده نشده است در نظر نگیرید)

میزان پخش قیر را برای هر مجموعه صفحه بر حسب لیتر در متر مربع بر اساس رابطه زیر تعیین کنید.

(فوت مربع بر متر مربع) 764/10*(لیتر بر سی سی) 001/0 *= میزان پخش بر حسب لیتر بر متر مربع

به طوریکه :

A = وزن خالص قیر در مجموعه صفحه بر حسب گرم .

B = وزن مخصوص قیر در دمای پاشیدن .

8-2 روش آزمایشB :

8-2-1 میزان جریان قیر از هر فواره را بر اساس جدول یک محاسبه کنید.

زمان سپری شده t  (ثانیه)=
شماره ظرف	(a) وزن ظرف+کیسه+نوار (گرم)	(b) وزن ظرف+کیسه +نوار+قیر (گرم)	(c) وزن قیر (گرم)	(d) میزان پخش قیر (گالن بر دقیقه) ]   0/158t*[	(e) انحراف از میانگین (درصد)
			متوسط (F) =

جدول یک – تعیین میزان جریان از فواره های دستگاه پخش قیر

9- محاسبات (میزان پخش)

9-1 روش آزمایش A : همان روشهایی را که در بندهای 8-1 عنوان شد.

9-2 روش آزمایش :

9-2-1 میزان پخش طولی برای پخش با سیستم پاشیدن، مستقل از مکانیزم حرکت ماشین به صورت زیر است:

                                                        (G*H)/ (40/74F) = میزان پخش بر حسب لیتر بر متر مربع

به طوریکه:F = میزان پخش قیر بر حسب گالن بر دقیقه .

G= سرعت دستگاه قیرپاش بر حسب فوت در دقیقه .

H= عرض پاشیدن بر حسب فوت .

استاندارد قیر

استاندارد قیر

1- تعریف قیر :

قیر ماده ا است به رنگ سیاه مرکب از هیدروکربورهای آلی با ترکیبات پیچیده که از تقطیر نفت خام بدست می آید و یا در طبیعت بصورت معادنی مخلوط با مواد معدنی وجود دارد. قیر بدو صورت جامد و مایع تهیه میگردد.

 2- اصطلاحات :

2-1- قیرهای جامد(Asphalt Cement)  : قیرهائی است که از تقطیر نفت خام بدست می آید و علامت اختصاری آن AC می باشد .

2-2- قیرهای اکسیدهRubbery or oxidized Grade) ): قیرهائی است که از دمیدن هوا در مخلوطی از قیرهای نرم و مواد روغنی بدست می آید و علامت اختصاری آن R است .

2-3- قیرهای مایع(Cut Backs ) : قیرهائی است که با حلالهای نفتی رقیق شده و بصورت قیر مایع در آمده باشد و در حقیقت بخش سبکی از محصولات نفتی که بوسیله تقطیر بدست آمده مجددا به باقیمانده آن (قیر) برگردانده شده است و علامت اختصاری آن CB می باشد .

2-4- قیر مایع زودگیر ( : (Rapid Curing  قیرهای مایعی است که با حلال سبک تهیه شده و پس از مصرف حلال بسرعت تبخیر میگردد و قیر خالص بصورت اولیه (قبل از مخلوط شدن با حلال) برجای می ماند و علامت اختصاری آن R.C می باشد .

2-5- قیرهای مایع کندگیر(Medium Curing ) : معرف قیرهای مایعی است که حلال آنها بزودی تبخیر نشده  و به کندی لخته و سفت میشود و علامت اختصاری آن M.C می باشد .

2-6- قیرهای مایع دیرگیر(Slow Curing ) : قیر مایعی را نشان میدهد که خیلی به آرامی لخته شده و در واقع عمل تجزیه بر روی مواد متشکله قیر مایع صورت میگیرد و علامت اختصاری آن SC    می باشد .

3- مواد متشکله قیر :

ترکیبات مختلف قیر تا کنون بخوبی شناخته نشده اند ولی عمده این ترکیبات که بوسیله حلالهای مختلف از قیر جدا گردیده، عبارتند از مواد اسفالتین - رزین و روغنهای سنگین که گاهی با مقدار کمی مواد معدنی همراه بوده و در محیط کلوئیدی روغنی مجاور یکدیگر قرار گرفته اند. خاصیت قابلیت انعطاف و چسبندگی قیر به رزین مربوط میباشد از طرفی هر چه اسفالتین زیادتر باشد قیر سخت تر است ولی با ازدیاد روغن قیر نرم تر میگردد . با حرارت دادن قیر مواد روغنی تبدیل به رزین و همچنین رزینها تبدیل به مواد اسفالتین شده و در حرارت بیش از حد قیر تبدیل به ذغال و بخار آب میگردد.

4- انواع قیرابه :

اگر ماده قیرابه ساز از نوع کاتیونی باشد ( قیرابه کاتیونی ) ذرات ریز قیر ، دارای بار مثبت می شود.در حالی که با استفاده از قیرابه ساز آنیونی ( قیرابه آنیونی ) بار الکتریکی ذرات منفی خواهد بود .

قیرابه های بدون یون نیز وجود دارد که گاهی در مواردی که قیرابه های فوق العاده پایدار مورد نیاز است و در درجه اول برای مخلوطهای سردی که دارای مقادیر زیادی دانه های ریز می باشد ، از آن استفاده می کنند .

مشخصات عمومی و طبقه بندی و انتخاب نوع قیر

قیر ماده ای است که در سالیان دراز تغییر شکل پیدا نکرده و پایدار میماند. این پایداری مربوط به خواصی است که قیر خالص دارا میباشد باین معنی که هرچه پایه نفتی آن مناسبتر باشد پایدارتر خواهد بود.

مشخصات عمومی مهم قیرها عبارتند از:

الف - غیرقابل نفوذ بودن  در مقابل آب و رطوبت .

ب - مقاومت در مقابل اسیدها - بازها – نمکها .

پ - قابلیت ارتجاع .

ت – چسبندگی .

ث - محلول بودن در برخی از حلالها (بدون از دست دادن خواص خود) .

ج - عایق بودن در مقابل جریانهای الکتریکی .

چ - تشکیل دادن فیلم پایدار بروی اجسام مختلف .

ح - داشتن رنگ ثابت .

در بعضی از موارد قیر خاصیت اصلی خود را از دست میدهد بطوریکه نمی توان از آن بخوبی استفاده نمود که به موارد ذیل می توان اشاره نمود .

الف - تجزیه شدن در حرارت زیاد و تبدیل آن به ذغال توام با اشتعال .

ب - نداشتن خاصیت چسبندگی در محیط مرطوب و آلوده بخاک نرم .

پ - تغییر شکل پذیرفتن در مقابل فشار و حلالها .

طبقه بندی قیرها :

الف - قیرهای جامد (Penetration Grade Asphalt Cement)

این محصولات مستقیما از تقطیر نفت خام بدست آمده و بر حسب درجه نفوذ نامگذاری شده اند. قیرهای نرمتر که دارای درجه نفوذ بیشتری هستند (درجه نفوذ  60تا 300) از تقطیر نفت خام و قیرهائی که دارای درجه نفوذ کمتری هستند (درجه نفوذ  10تا 60) از هوا دادن به قیرهای فوق بدست می آیند.محصولاتی که مستقیما از تقطیر نفت خام در ایران تولید میشوند عبارتند از:

 85/100 130/150 180/200 220/250 280/320و  60/70و قیرهائی که با هوا دادن به یکی از قیرهای نرم فوق تهیه میگردند عبارتند از:(در بعضی موارد 60/70) 10/20 20/30 30/40 40/50اعداد مذکور مشخص کننده درجه نفوذ قیر میباشند.

ب - قیرهای جامد اکسید شده (Rubbery Grade Oxidized Grade)

این محصولات از اکسیده شدن مخلوطی از قیرهای نرم با مواد روغنی Waxy Distillate) سنگین بدست آمده و بر حسب نقطه نرمی و درجه نفوذ نامگذاری شده اند. این مواد چون دارای خاصیت انعطاف  Rubbery میباشد با علامت  R مشخص شده و شامل انواع زیر میباشند. R 85/25و R 90/15 اعداد  85و  90نقطه نرمی قیر و اعداد  15و  25درجات نفوذ آنها را نشان میدهد.

پ - قیرهای مایع  Cut Back این قیرها از حل کردن یکی از قیرهای جامد در حلالهای مختلف بدست میآید و این عمل بمنظور پائین آوردنViscosity)  )قیر انجام میگردد قیرهای مایع پس از مصرف و تبخیر حلال سفت شده و بصورت اولیه در میآیند. این فرآورده ها نیز بر حسب Viscosity) )تقسیم بندی گردیده اند. حلالهائی که در تهیه این محصولات بکار برده میشوند ممکن است از مواد نفتی سبک متوسط و یا سنگین بترتیب مانند نفتا، نفت چراغ و گازوئیل باشند.

قیرهای مایع به سه دسته تقسیم می شوند که هر یک دارای  6نوع محصول میباشند:

1) قیرهای مایع زودگیر - این دسته از قیرها از رقیق نمودن قیر  85/100درصد مواد نفتی سبک مانند نفتا بدست می آیند و چون حلال آنها در شرایط معمولی بزودی تبخیر می گردد باین جهت قیر زودگیر نامیده شده اند. انواع قیرهای این دسته عبارتند از:RC0   RC1   Rc2   RC3   RC4   RC5

2) قیرهای مایع کندگیر - این دسته از قیرهای مایع از حل کردن قیر  85/100در حلالی مانند نفت چراغ بدست می آیند و چون حلال آنها دیرتر از نوع قبلی تبخیر میگردد بنام قیرهای مایع کندگیر موسوم شده اند. انواع این قیرها                     عبارتند از:MC0   MC1   MC2   MC3   MC4   MC5

3) قیرهای مایع دیرگیر - این قیرها که از حل کردن قیر  85/100در حلالهای سنگین مانند گازوئیلGas oil  یا نفت سیاه  Fuel oil  بدست آمده اند حلالشان در شرائط معمولی پس از مصرف تبخیر نمیشود، بلکه پس از تجزیه بتدریج سخت میگردد. انواع این دسته از قیرها عبارتند از: SC0   SC1   SC2   SC3   SC4   SC5

علاوه بر قیرهای نامبرده در فوق قیرهای مایع دیگری کهViscosity) ) آنها در حدود ویسکوزیته قیرهای مایع مذکور است تهیه میگردد. حلال این قیرها همان حلالهای نامبرده در فوق میباشد.انواع این قیرها عبارتند از  S125 که با حلال سبک (نفتا) تهیه گردیده و همچنین قیرهای:

CB 500/700 CB 400/500 CB  300/400 CB 200/300 CB 150/200  CB 50/100

که حلال متوسط دارند (نفت چراغ )و قیر  CB 100/150 که از قیر  40/50تهیه گردیده است.

انتخاب نوع قیر :

انتخاب نوع قیری که در راه سازی بکار می رود با توجه به چند عامل مهم انجام می شود که عبارتند از :

شرایط جوی محل ، نوع آمد و شد ، وسایل نقلیه ، نوع روسازی ، جنس و دانه بندی مصالح سنگی و نحوه اجرای روسازی .

برای ساختن مخلوط بتن آسفالتی گرم از قیر خالص و برای ساختن مخلوط بتن آسفالتی سرد از قیرهای محلول یا قیرابه استفاده می شود . میزان تخلخل و خلل و فرجی سطحی که باید با قیر اندود شود در انتخاب نوع قیر موثر است .

هر اندازه میزان تخلخل سطح بیشتر باشد باید از قیر محلول کند روان تری برای اندود کاری استفاده شود .در مناطق با آب و هوای سرد و خشک بهتر است از قیرهای محلول و در مناطق با آب و هوای مرطوب یا با مصالح سنگی مرطوب بهتر است که از قیرابه ها استفاده شود .

امولسیون های قیر یا قیرابه و انواع آن

این نوع قیر از مخلوط کردن قیر و آب به کمک یک ماده قیرابه ساز به دست می آید . قیر در این نوع مخلوط در آب حل نمی شود بلکه به صورت گلبول یا کره هایی به قطر 01/0 تا 001/0 میلی متر در آب شناور می شود .

گاهی اوقات برای افزایش پایداری قیرابه ها در برابر لخته شدن و به هم پیوستن دانه های قیر ، به آنها مواد پایدار کننده نظیر صابونهای پتاسیم اضافه می کنند . افزودن مواد پایدار کننده سبب می شود که قیرابه پس از مصرف ، بهتر دانه های مصالح سنگی را اندود کرده و همچنین پایداری قیرابه انبار شده نیز بیشتر می شود .

قیرابه ها معمولاً دارای 3/0 تا 5/0 درصد ماده قیرابه ساز و 30 تا 50% آب هستند .

قیرابه ها پس از مصرف و تماس با مصالح سنگی شکسته شده و قیر آن بصورت لایه نازکی سطح دانه ها را اندود کرده و آب آن تبخیر شده و یا جریان می یابد .نشانه شکستن قیرابه ، تغییر رنگ آن از قهوه ای به سیاه می باشد  .

از آنجا که قیرابه ها بصورت سرد مصرف می شوند و لزومی به حرارت دادن آنها نیست ، از نقطه نظر اقتصادی و همچنین ایمنی بر انواع دیگر قیرها برتری دارد . اشکالی که در استفاده از قیرابه ها وجود دارد آب ناشی از شکسته شدن آنهاست که باید دفع شود تا بتوان مصالح را به خوبی کوبیده و متراکم کرد .

از قیرابه ها برای تثبیت ماسه بادی ، قیر پاشی سطح راههای خاکی به منظور جلوگیری از گردخاک و تهیه مخلوطهای قیری برای لکه گیری روساز ها استفاده می شود . قیرابه ها در راهسازی مصارف بسیار دارد . در روکش های سطحی ، مخلوط های معلق ، ماکارام های نفوذی ،  تحکیم خاک ها ، مخلوط های سرد ماشینی ، اندود سطحی ، اندود تقویتی ، غبار نشانی و تعمیرات جزئی راه کاربرد دارد .

آزمایشات قیرهای خالص

آزمایشات انجام شده برروی قیرهای خالص به شرح ذیل می باشد :

1- نقطه نرمی قیر (  ASTM D2398- AASHTO36T53) : در این آزمایش قیرها با افزایش دما به تدریج نرم شده و کندروانی آنها کمتر می شود .

2- درجه نفوذ قیر (ASTM D 5- AASHTOT49) : این آزمایش به منظور برای اندازه گیری قوام مواد قیری بکار    می رود .

3- وزن مخصوص قیر (ASTM D 70-AASHTO T228 ) : در این آزمایش مقادیر وزن مخصوص و دانسیته برای تبدیل حجم ها به واحد جرم هایی که در دیگر استانداردهای ASTM و در مرحله انجام کار لازم است ، استفاده میشود .

4- درجه اشتعال قیر ( ASTM D 92-AASHTO T48) : این آزمایش به منظور شامل تعیین نقطه اشتعال و نقطه شعله ور شدن همه فرآورده های قیری بجز روغن های نفتی و آنهایی که نقطه اشتعال زیر 79 درجه سانتی گراد دارند ، میباشد .

5- کشش میزان انگمی قیر (ASTM D 113 -   AASHTO T51) :ا این آزمایش ندازه ای از خواص کششی مواد قیری را فراهم کرد و ممکن است برای اندازه گیری میزان انگمی برای مشخصات مورد لزوم استفاده شود .

6- افت حرارتی TFOT (ASTM D 1754 -  AASHTO T172 ) : در این آزمایش روش تغییرات تقریبی خواص قیر در مدت عمل آوردن مخلوط آسفالتی گرم در حرارت 150 درجه سانتیگراد که بوسیله اندازه گیری ویسکوزیته درجه نفوذ یا کشش انجام می شود ، شرح داده شده است . خصوصیات مانده قیر افت حرارتی بطور تقریب مشابه قیر مصرفی در جاده می باشد .

7- کند روانی کینماتیک (ویسکوزیته) قیر (ASTM D 2170- AASHTO T 201) : در این آزمایش کندروانی کینماتیک ، چگونگی رفتار جریان مایع (قیر) را توصیف می نماید . از این روش برای تعیین قوام به عنوان یک عنصر در شناخت یکنواختی محموله های آن و منابع تولید استفاده می شود . دماهای لازم برای دستیابی به اینگونه مشخصات معمولاً 60 و 135 درجه سانتی گراد می باشد .

8- حلالیت مواد قیری در تری کلرواتیلن ( ASTM D 2042 - AASHTO T44) : در این آزمایش اندازه گیری حلالیت قیر در تری کلرواتیلن انجام می شود . بخشی که در تری کلرواتیلن حل می شود نشانگر وضعیت اجزاء سیمانی آن است.

در ادامه به 8 مورد از عنوانهای روشهای استاندارد آزمایشات مربوط به قیرها بیان می گردد .

1-روش استاندارد آزمایش درجه نفوذ مواد قیری :

Standard Test Method For Penetration Of Bituminous Materials

2- روش استاندارد آزمایش نقطه نرمی قیر (با ابزار ساچمه و حلقه ) :

Standard Test Method For Softening Point Of Bitumen (Ring-And-Ball Apparatus)

3- روش استاندار و آزمایش وزن مخصوص دانسیته مواد قیری نیمه جامد :

Standard Test Method For Specific Gravity And Density Of Semi-Solid Bituminous Materials )

4- روش استاندارد آزمایش نقطه اشتعال و نقطه شعله ور شدن با ظرف روباز کلوند :

Standard Test Method For Flash And Fire Points By Cleveland Open Cup

5- روش استاندارد آزمایش تعیین میزان انگمی مواد قیری :

Standard Test Method For Ductility Of Bituminous Materials

6- روش استاندارد آزمایش حلالیت مواد قیری در تری کلرواتیلن :

Standard Test Method For Solubility Of Asphalt Materials In Trichloroothy Lene

7- روش استاندارد آزمایش تعیین کندروانی کینماتیک قیرها :

Standard Test Method For Kinematic Viscosity Of Asphalts(Bitumens)

8- روش استاندارد آزمایش اثر حرارت و هوا بر مواد قیری ( TFOT) :

Standard Test Method For Effect Of Hoot And Air On Asphaltic Materials (Thin Film Oven Test)

روش استاندارد آزمایش درجه نفوذ مواد قیری

Standard Test Method For Penetration Of Bituminous Matrrials

ASTM D5-AASHTO T44

هدف : این روش آزمایش شامل تعیین درجه نفوذ مواد قیری نیمه جامد و جامد می شود ، موادی که دارای درجه نفوذ کمتر از 350 هستند می توانند با وسایل استاندارد روش تشریح شده آزمایش شوند .

اهمیت : آزمایش درجه نفوذ برای اندازه گیری قوام بکار می رود . مقادیر بالاتر درجه نفوذ نرمتر بودن را نشان می دهند . قوام مواد قیری به عنوان طولی که یک سوزن استاندارد برحسب یک دهم میلیمتر به طور قائم در نمونه قیر تحت شرایط مشخص بار –زمان و دما نفوذ می کند ، بیان می شود.

روش انجام آزمایش : نمونه گرم شده را در ظرف مخصوص ریخته و سپس پس از اینکه در دمای محیط خنک شد پس از نیم ساعت در حمام آب 25 درجه سانتیگراد نگهداری می کنیم . نمونه قیر را همراه با ظرف حمام آب 25 درجه سانتیگراد در محل نفوذسنج قرار می دهیم و وزنه 50 گرمی را بالای سوزن قرار داد که کل بار وارده 1/0  100 گرم می باشد .

 در چنین حالتی سوزن را به آرامی پایین آورده تا نوک آن با سطح نمونه تماس پیدا کند . این امر با آوردن نوک واقعی سوزن به صورت مماس با تصویر منعکس شده توسط سطح نمونه زیر منبع نوری که در جای مناسبی قرار گرفته است انجام میشود . نگهدارنده سوزن را سریعاً برای مدت زمان معین شده (5 ثانیه) آزاد کرده و وسیله اندازه گیری را برای اندازه گیری فاصله نفوذ برحسب یک دهم میلیمتر تنظیم کنید .

روش استاندارد وزن مخصوص دانسیته مواد قیری نیمه جامد

ASTM D 70-AASHTO-T228

هدف : این آزمایشات شامل تعیین وزن مخصوص و دانسیته مواد قیری نیمه جامد – قیر خالص و قطران نرم با استفاده از پیکنومتر می باشد .

اهمیت : مقادیر وزن مخصوص و دانسیته برای تبدیل احجام به واحد جرم هایی که در دیگر استانداردهای ASTM و در مرحله انجام کار لازم است ، استفاده می شوند .

روش انجام آزمایش : نمونه قیر گرم شده را در پیکنومتر مخصوص ریخته بطوریکه هیچ گونه حبابی نداشته باشد . پس از اینکه به مدت 30 دقیقه در هوای محیط خنک شد ، آن را وزن نموده و سپس آب مقطر سرد شده را به آن اضافه و درب پیکنومتر را می بندیم . را گذاشته و سپس در حمام آب 25 درجه سانتیگراد به مدت نیم ساعت قرار می دهیم . آنگاه پیکنومتر را از حمام درآورده کاملاً خشک نموده و وزن کنیم .

وزن مخصوص دانسیته مواد قیری نیمه جامد از رابطه زیر قابل محاسبه است .

= وزن مخصوص

WT*وزن مخصوص = دانسیته

A= وزن پیکنومتر با درب.

B= وزن پیکنومتر با آب.

C= وزن پیکنومتر با قیر.

D= وزن پیکنومتر +قیر+آب.

WT= دانسیته آب دردمای آزمایش.

روش استاندارد نقطه نرمی قیر ( با روش حلقه و گلوله )

ASTM D2398        AASHTO T53

هدف : این روش آزمایش برای تعیین نقطه نرمی قیر در محدوده دمایی از 30 تا 157 درجه سانتیگراد با استفاده از ابزار ساچمه و حلقه غوطه ور شده در آب مقطر بکار می رود .

اهمیت : قیرها موادی ویسکو الاستیک بدون نقطه ذوب معین می باشند که با افزایش دما به تدریج نرم تر شده و کند روانی آنها کمتر می شوند . به دلیل نقاط نرمی باید به وسیله یک روش قراردادی و بدقت تعریف شده معین شوند تا نتایج قابل تعمیم باشند .

روش انجام آزمایش : نمونه قیر گرم شده را در حلقه های برنجی ریخته و سطح آن را صاف کنید سپس اجازه دهید تا در جریان هوا خنک شود . حلقه های نمونه و هادیهای ساچمه را در نگهدارنده قرار داد و در حمام آب 5 درجه سانتیگراد به مدت نیم ساعت قرار دهید . سپس حمام را از زیر حرارت دهید بطوریکه آهنگ افزایش دما در یک دقیقه 5 درجه سانتیگراد باشد . هنگامی ساچمه همراه قیر بر سطح پائینی نگهدارنده افتاد درجه حرارت یادداشت می شود .

استاندارد آسانسور

استاندارد آسانسور
شرط اول مبحث 15 مقررات ملی ساختمان

سال 1377 به علت حوادث متعدد آسانسوری که باعث کشته شدن تعدادی از هموطنانمان گردید، شورای عالی امنیت ملی تشکیل جلسه داد و پس از تصمیم گیری نهایی یک مقررات مختصر در مورد ایمنی آسانسورها تدوین نمود و در سال 1377 استاندارد ویرایش اول را نوشته و از تیر ماه 77 اجرایی نمودند.
در تاریخ 1/1/1380 ویرایش دوم استاندارد نوشته و اجرایی شد. بر اساس استاندارد EN81 اروپا ورژن 1985 استاندارد ملی آسانسور را تدوین نمودند که استاندارد ملی آسانسورهای الکتریکی به شماره 1-6303 و استاندارد ملی آسانسورهای هیدرولیک 2-6303 می باشد.
بازدید آسانسورها از 1/1/1382 در تهران و از 1/1/1387 در مشهد بر طبق استاندارد ملی به شماره 1-6303 و 2-6303 بازدید می شوند.

استاندارد چاه آسانسور 

1. دیواره های چاه آسانسور باید بدون شکاف باشند. تنها جاهای باز مجاز دربهای طبقات، دریچه های بازدید و سوراخهای محل عبور سیم بکسلها و کابلهای برق و فرمان می باشند.
2. دیواره های جانبی و سقف چاه آسانسور باید مقاومت مکانیکی کافی برای عملکرد ترمز ایمنی (پاراشوت) داشته باشند.
3. در صورتی که چاه دارای دربهای اضطراری و بازرسی است حرکات کابین منوط به بسته بودن کلیه این دربها نیز می باشد.
4. چاه بایددارای روشنایی مناسب در هر طبقه بوده و هوای داخل آن قابل تهویه طبیعی باشد.
5. هیچ وسیله ای غیر از تجهیزات آسانسور نباید از چاه آسانسور عبور داده شود.
6. حداقل ابعاد چاه، چاهک و موتورخانه بایستی متناسب با ظرفیت و سرعت آسانسور در نظر گرفته شود.

استاندارد موتورخانه آسانسور

1. سیستم محرکه و قطعات گردنده بایستی در اتاق ویژه ای با دیوار و سقف و دربهای محکم که تنها می تواند در دسترس افراد مسئول قرار گیرد، باشد.
2. فلکه های کشش و گاورنر به شرطی که در هنگام بازرسی و تعمیرات و نگهداری در دسترس باشد می تواند در محوطه داخل چاه قرار گیرد.
3. موتورخانه نباید حاوی هر گونه وسایلی غیر از تجهیزات آسانسور باشد، مگر وسایل روشنایی – تهویه هوای موتورخانه و وسایل اطفاء حریق
4. موتورخانه باید در مقابل بارها و نیروهایی که در معرض آن قرار می گیرد مقاوم باشد، گرد و غبار را به خود جذب نکند و کف آن لغزنده نباشد.
5. ابعاد موتورخانه باید به اندازه ای باشد که سرویس و دسترسی به کلیه تجهیزات داخل آن آسان و ایمنی پرسنل نیز تامین شود. ارتفاع زیر سقف آن از روی سقف چاه حداقل 8/1 متر باشد.
6. یک یا چند قلاب باید جهت بالا بردن تجهیزات سنگین هنگام نصب یا در مواقع تعمیر، در سقف موتورخانه تعبیه شود.
7. درب ورودی موتورخانه باید متناسب با تجهیزات نصب شده در موتورخانه با حداقل عرض 6/0 و ارتفاع 8/1 متر باشد. دریچه ها با حداقل ابعاد 5/0 * 5/0 و دارای تحمل بار حداقل 2 نفر (حدود 2000 نیوتن) باید قفل دار بوده و بدون کلید از درون باز شود.

استاندارد ریل های راهنما

1. کابین و وزنه تعادل بایستی هر کدام بوسیله حداقل دو ریل راهنمای سخت، هدایت شوند.
2. توان و استحکام ریلها، متعلقات و اتصالات آنها باید جهت تحمل نیروهای ناشی از عملکرد ترمز ایمنی (پاراشوت) و همچنین انحنا و پیچش های ناشی از بار نامتعادل داخل کابین، کافی باشد.
استاندارد اتاقک (کابین) و وزنه تعادل
1. ارتفاع درب کابین و همچنین ارتفاع مفید کابین بایستی حداقل 2 متر باشد.
2. حداکثر سطح قابل استفاده کابین متناسب با وزن و حداقل آن متناسب با تعداد نفرات بایستی طبق جدولی که در مطلب "دستور العمل های کارکرد و آزمون ها" درج شده است، در نظر گرفته شود.
3. کابین بایستی حتماً مجهز به ترمز ایمنی (پاراشوت) مناسب باشد.
4. کابین بایستی دارای روشنایی مناسب باشد.
5. دیواره ها، سقف و بدنه کابین می بایستی کاملاً پوشیده باشد، به جز ورودی کابین، دریچه اضطراری و محل های تهویه هوا.
6. در جلو آستانه کابین می بایستی صفحه ای جهت جلوگیری ورود پا به زیر کابین با ارتفاع حداقل 75 سانتی متر و لبه شیب دار 10 سانتی متر نصب شود.
7. کابین بایستی دارای درب باشد. درب های کشویی افقی و عمودی با حفاظت های خاصی جهت کابین به کار می روند.
8. درب کابین باید دارای وسیله ای الکتریکی باشد که هنگام باز بودن یا باز شدن آن، کابین حرکت نکند یا متوقف شود.
9. در محدوده تراز طبقه، در صورت لزوم بایستی بتوان درب کابین را با دست و اعمال حداکثر نیروی 300 نیوتن باز نمود.
10. سقف کابین بایستی تحمل وزن حداقل دو نفر را داشته باشد.
11. برای تسهیل بازرسی و سرویس آسانسور، روی سقف کابین تجهیزاتی به ترتیب زیر در محل مناسبی باید نصب گردد.
الف- یک کلید دو حالته جهت انتخاب وضعیت های عادی یا بازرسی
ب- دو عدد شستی برای حرکت کابین در جهت های بالا و پایین با سرعت کم، حداکثر تا 63/0 متر بر ثانیه که با فشار مداوم کار می کند.
ج- یک کلید توقف اضطراری دو حالته (stop )
12. هنگام انتخاب وضعیت بازرسی از روی کابین، فرمان آسانسور از شستی های داخل کابین و طبقات نباید امکان پذیر باشد ولی کلیه کلیدهای ایمنی باید کماکان موثر باشند.
13. وزنه های تعادل داخل قاب مربوط بایستی به طریقی باشند که در اثر ضربات احتمالی شکسته نشده و از قاب خارج نشود.
14. دیواره ها، کف، سقف، قاب و کفشک های کابین و قاب وزنه باید مقاومت کافی در برابر نیروهای وارده در هنگام کارکرد عادی، عملکرد ترمز ایمنی و بر خورد احتمالی روی ضربه گیرها را داشته باشد و نباید از موادی ساخته شده باشد که سریع آتش بگیرند یا در اثر گرما، گازهای خفه کننده ایجاد کنند.

استاندارد فواصل بین دیواره چاه کابین و فاصله بین کابین و وزنه تعادل

1. در آسانسورهای با درب کابین، فاصله بین سیل کابین و سیل درب های طبقات نباید از3 سانتیمتر بیشتر باشد.
2. فاصله بین کابین و متعلقات آن با وزنه تعادل و متعلقات آن حداقل می بایستی 5 سانتیمتر باشد. (متعلقات ثابت با متحرک 3 سانتیمتر و متعلقات متحرک با متحرک 5 سانتیمتر)
استاندارد سیم بکسل ها و ایمنی های مکانیکی (ترمز ایمنی – گاورنر – ضربه گیر)
1. سیم بکسل های متصل به کابین و وزنه تعادل می بایستی حتماً از جنس فولاد، حداقل 2 رشته با حداقل قطر 8 میلیمتر باشند و مخصوص آسانسور ساخته شده باند.
2. ضریب ایمنی سیم بکسل در صورتی که تعداد سیم بکسل ها 3 رشته یا بیشتر باشند، حداقل 13 و در صورتی که 2 رشته باشند، حداقل 16 می باشد.
3. حداقل نسبت بین قطر فلکه ها به قطر سیم بکسل 40 می باشد.
4. بارهای وارده می بایستی به صورت یکسان روی کلیه رشته های سیم بکسل توزیع گردد.
5. کلیه فلکه های گیربکس و هرزگرد بایستی دارای مانع خروج سیم بکسل از شیار باشند.
6. ترمز ایمنی (پاراشوت) صرفاً هنگام پایین آمدن کابین فعال بوده و به وسیله فک ها یا قرقره های درگیر با ریل ها در اثر افزایش سرعت کابین از گاورنر فرمان می گیرد، عمل می کند.
7. ترمز ایمنی (پاراشوت) برای آسانسورهای با سرعت حداکثر یک متر بر ثانیه حتماً از نوع لحظه ای یا نوع تدریجی (Progressive ) و برای سرعت های بیشتر از یک متر بر ثانیه حتماً از نوع تدریجی باشد.
8. ترمز ایمنی (پاراشوت) می بایستس ترجیحاً در پایین ترین قسمت کابین مستقر شده و پس از عمل کردن فقط با بالا آوردن کابین آزاد گردد.
9. وسیله ای الکتریکی باید قبل از عملکرد کامل ترمز ایمنی یا درست هنگام ایستادن کابین، موتور را از کار بیاندازد.
10. کنترل کننده های مکانیکی سرعت (گاورنرها) می بایستی متناسب با سرعت نامی آسانسور و رعایت مقررات مربوطه (EN81-9.9 ) تنظیم و ثابت شده باشد.
11. سیم بکسل گاورنر می بایستی با قطر حداقل 6 میلیمتر، دارای حداقل ضریب اطمینان 8 و بسیار انعطاف پذیر باشد.
12. کنترل کننده های سرعت (گاورنر) بایستی دارای وسیله ای الکتریکی باشد که پس از عملکرد یا آزاد نکردن کابین از حرکت آن جلوگیری نماید.
13. آسانسورها بایستی دارای ضربه گیرهای کابین و وزنه تعادل باشند که در پایین ترین حد حرکت کابین و وزنه تعادل و بر روی ستون هایی (سکوهایی) نصب می شوند و نوع مناسب آنها با توجه به سرعت و ظرفیت آسانسورها انتخاب می شود.
14. ضربه گیرهای سیار که با کابین و وزنه تعادل در حرکت هشتند، بایستی با ستون های (سکوهای) حداقل نیم متر ارتفاع که در پایین ترین حد حرکت کابین و وزنه تعادل (در چاهک) تعبیه شده اند تماس حاصل نمایید.
15. در هر صورت هنگام نشستن کابین روی ضربه گیرها بایستی فضای مناسب در چاهک به عنوان جان پناه وجود داشته باشد.

استاندارد سیستم محرکه آسانسور

1. هر آسانسور باید حداقل یک سیستم محرک مخصوص به خود داشته باشد.
2. حرکت دادن آسانسور به دو روش مجاز است:
الف- سیستم اصطکاکی (By traction ) با استفاده از سیم بکسل و فلکه و وزنه تعادل
ب- سیستم مستقیم (Positive drive ) این سیستم چه از نوع وینچی بدون وزنه تعادل و چه از نوع زنجیری فقط برای سرعت های کمتر از 63/0 متر بر ثانیه مجاز است.
3. آسانسور باید مجهز به سیستم ترمزی باشد که در مواقع قطع منبع تغذیه موتور اصلی و یا مدارهای فرمان به صورت خودکار سیستم محرکه را متوقف نماید.
4. سیستم ترمز باید بدون هیچگونه تاخیری پس از قطع مدار بازکننده ترمز، عمل نماید. (دیود با خازنی که به طور مستقیم به ترمینال سیم پیچی ترمز متصل است، به عنوان یک وسیله تاخیر دهنده محسوب نمی شود.)
5. سیستم ترمز باید یک ترمز الکترومکانیکی (اصطکاکی) داشته باشد.
6. فشار کفشک های ترمز باید توسط نیروی فنر تامین شود.
7. ترمز باید دارای حداقل دو کفشک با لنت های نسوز باشد که روی دیسک یا استوانه عمل می کنند.
8. استفاده از ترمز نواری ممنوع است.
9. وجود چرخ طیار یا وسیله دیگری برای رساندن کابین در حالت اضطراری تا سر طبقه ضروری است.
10. برای قسمت های گردنده در دسترس با سطح ناصاف نظیر زنجیرها، چرخ زنجیرها و چرخ دنده ها بایستی حفاظت موثری پیش بینی شود.
11. کلیه اجزای گردنده با سطح صاف بایستی به رنگ زرد باشد.

استاندارد لوازم و تجهیزات و حفاظت های الکتریکی

1. کنتاکتورهای اصلی طبق استاندارد CENELEC HD 419 و IEC 158.1.mod به صورت زیر طبقه بندی می شوند.
الف- برای موتورهای a.c کنتاکتورهای AC-3
ب- برای قدرت d.c کنتاکتورهای DC-2
2. رله ها طبق استانداردهای CENELEC HD 420 و IEC 158.1.mod
الف- AC-11 برای کنترل کردن الکترومگنت های AC
ب- DC-11 برای کنترل کردن الکترومگنت های DC
3. تغذیه موتورهای محرکه اصلی چه از نوع DC و چه از نوع AC بایستی به وسیله دو کنتاکتور مستقل قطع شود.
4. موتورهایی که به طور مستقیم به شبکه متصل می شوند بایستی دارای حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار الکتریکی باشند.
5. حفاظت اضافه بار الکتریکی (OVER LOAD ) پس از عمل کردن نباید به صورت خودکار به حالت اولیه برگردد.
6. چنانچه حفاظتی با افزایش درجه حرارت سیم پیچ موتور فرمان می گیرد، می تواند به طور خودکار پس از آنکه موتور به اندازه کافی خنک شد از مدار خارج گردد.
7. هر آسانسوری بایستی دارای سوئیچ های حد نهایی باشد که در صورت حرکت بیش از حد کابین آن را از حرکت بازدارد. (برای جلوگیری از بروز خطرات احتمالی) این سوئیچ ها بایستی قبل از تماس کابین و وزنه تعادل با ضربه گیرها، عمل نماید. در چنین شرایطی آسانسور بایستی خارج از سرویس باقی بماند.
8. کلیه سیم کشی و کابل کشی های چاه و موتورخانه به جز روشنایی های آن بایستی در لوله یا کانال های مخصوص قرار گیرند.
9. در کابین بایستی وسیله ای تعبیه گردد که به سهولت قابل تشخیص و دسترس بوده و جهت اطلاع به بیرون از چاه آسانسور در مواقع اضطراری استفاده شود. این وسیله می تواند زنگ، آیفون، تلفن و یا وسیله مشابه دیگری باشد که با قطع برق نباید از کار بیفتد.
10. کلیه حفاظت های الکتریکی باید به صورت سری در مدار قرار گیرند.
11. کلیدهای توقف اضطراری (STOP ) در چاهک، روی سقف کابین و داخل کابین های بدون درب بایستی تعبیه گردد و باید از نوع دو حالته بوده و طوری باشد که پس از قطع فقط بتوان دستی آن را به حالت اولیه برگرداند. (در مورد کابین های دارای درب نصب این کلید در داخل کابین مجاز نیست.)
12. از ولتاژهای خطرناک (110 به بالا) در تجهیزات چاه و کابین و درب های طبقات به جز محرکه درب اتوماتیک کابین، پریزها و روشنایی ها نباید استفاده شود.
13. اشکالات قطعات الکتریکی نباید باعث عملکرد خطرناک آسانسور شود.
14. تابلو تغذیه برق، تابلو فرمان، سیستم محرکه و اتاقک (کابین) باید سیستم اتصال زمین (EARTH ) مناسب داشته باشند.
15. در هر صورت در کلیه موارد الکتریکی آسانسور باید استانداردهای مربوطه رعایت گردد.
16. کلیدهای اصلی:
الف- هر آسانسور باید دارای یک کلید اصلی دو حالته باشد که ظرفیت قطع بالاترین شدت جریان اصلی را داشته باشد این کلید نباید روشنایی های موتورخانه، چاه و کابین، هواکش کابین، پریزهای کابین و موتورخانه و زنگ اضطراری را قطع کند.
ب- کنترل کلید اصلی بایستی در نزدیکترین نقطه در دسترس ورودی موتورخانه باشد.
پ-کابل فرمان کابین بایستی مخصوص آسانسور ساخته شده و دارای انعطاف و استحکام کافی باشد.

دستورالعمل های کارکرد و آزمون ها

1. رنگ کلیدهای توقف اضطراری قرمز و تکمه زنگ اضطراری زرد و سایر تکمه ها، رنگی غیر از این دو رنگ دارند.
2. در کابین های بدون درب با درج علامت و نوشته از نزدیک شدن افراد و یا بار به آستانه درب جلوگیری شود.
3. جهت جلوگیری از دسترس افراد متفرقه بایستی علائم و نوشته های هشدار دهنده روی درب موتورخانه نصب گردد.
4. کلیدهای مختلف داخل موتورخانه برای یک یا چند آسانسور به تفکیک می بایستی مشخص شوند.
5. دستورالعمل مشروحی جهت چگونگی حرکت دادن کابین به صورت دستی در مواقع اضطراری بایستی در داخل موتورخانه و در محل مشخصی موجود باشد.
6. پلاک ظرفیت کابین بر مبنای کیلوگرم و تعداد نفرات به همراه نام کارخانه سازنده بایستی با خط خوانا در داخل کابین در معرض دید مسافران نصب گردد.
7. نقشه های اجرایی و مشخصات فنی آسانسور و تجهیزات ایمنی از قبیل :
درب ها و قفل آن ها
کنترل کننده مکانیکی سرعت (گاورنر)
ترمز ایمنی (پاراشوت)
ضربه گیرها
ترمز سیستم محرکه
طناب های فولادی و آویزهای آن بایستی توسط فروشنده مهر و امضا شده به خریدار تحویل شود.
8. قبل از بهره برداری عادی آسانسورها، حداقل بایستی عملکرد صحیح و کامل تجهیزات ایمنی آزمایش شده و صحت نقشه های اجرایی و مشخصات فنی موضوع ردیف بالا (10-7) کنترل شود.
9. در برگه گواهی آزمایشات مشخصات اصلی آسانسور و نتیجه آزمایشات فوق الذکر نوشته شوند.
10. آسانسورهای در حال بهره برداری بایستی توسط شخص یا گروه واجد صلاحیتی سرویس و نگهداری شوند.

استاندارد درب طبقه

1. درب طبقات باید فاقد هر گونه منفذ و لبه های تیز و برنده باشد و فاصله بین لبه ها و چهارچوب از 6 میلیمتر تجاوز ننماید.
2. درب ها و چهارچوب ها بایستی ترجیحاً فلزی و یا از جنسی ساخته شود مه با گذشت زمان تغییر شکل نیابد.
3. ارتفاع درب های طبقات حداقل دو متر باشد، کف درگاه بایستی مقاوم به بارهای وارده باشد.
4. نیروی بسته شدن درب های اتواتیک نباید در حدی باشد که به اشخاص آسیبی برسد. نیروی لازم جهت جلوگیری از بسته شدن درب نبایستی از 150 نیوتن تجاوز کند. (بوسیله نیرو سنج)
5. هنگام عبور و یا گیر کردن مسافر بین درب ها، باید درب به صورت اتوماتیک باز شود.
6. به منظور تشخیص حضور کابین در طبقه در درب های لولایی دریچه ای با پوشش شفاف که دارای مقاومت مکانیکی کافی باشد و در صورت شکسته شدن ریخته نشود باید تعبیه گردد. (شیشه 6mm سیم دار)
7. درب طبقه در هیچ شرایطی به جز هنگام توقف کابین مقابل همان طبقه نباید باز شود. (تا 20 سانتی متر بالا و پایین طبقات نیز مجاز می باشد)
8. درب طبقات بایستی دارای قفل با مقاومت مکانیکی کافی و مقاوم در مقابل گرد و غبار که پس از قفل شدن تحت هیچ شرایطی باز نشده و حرکت کابین منوط به اطمینان از قفل شدن آن (با وسیله الکتریکی و مکانیکی) باشد.
9. قفل ها بایستی به شکلی باشند که در صورت لزوم از بیرون با کلید مخصوص توسط افراد مسئول باز شوند.
10. درب های طبقات پس از باز شدن اضطراری و در صورت رها شدن بایستی به صورت خودکار بسته شوند.

استادیوم معلق هانوور

استادیوم معلق هانوور

استادیوم معلق هانوور، تلفیقی از معماری سنتی و مدرن

سقف ورزشگاه هانوور جدا از کل ورزشگاه بنا شده و فرمی معلق گونه به آن داده است.

شهر هانوور آلمان در یکی از قدیمی‌ترین محله‌های این کشور قرار دارد. قدمت این شهر به قرون وسطی بر می‌گردد. هانوور به معنای «ساحل بالا» است و به آن خاطر این اسم را به آن داده‌اند که در آن زمان این شهر بزرگترین دهکده‌ای بود که در کنار رودخانه 271 کیلومتری «لاینه» واقع شده بود. امروزه با وسعت یافتن هانوور دیگر این شهر در کنار رود نیست بلکه رودخانه لاینه را در دل خود جای داده است.

رودخانه لاینه اگرچه نسبت به رودخانه‌های دیگر آلمان بسیار کوچک است اما تأثیرات مستقیمی بر نحوه زندگی ساکنان آن منطقه در طول تاریخ داشته است. از آن جمله می‌توان به صنعت شیلات اشاره کرد که عمده‌ترین صنعت هانوور محسوب می‌شود.

هانوور که یکی از ده شهر بزرگ آلمان به شمار می‌رود از سال 1946 مرکز ساکسونی سفلی بوده است. ورزشگاه شهر هانوور یکی از خیره‌کننده‌ترین قسمت‌های آن شهر به شمار می‌رود. یکی از افتخارات این استادیوم آن است که منحصرأ برای فوتبال ساخته شده است. نیدرزاکسن ‌اشتادیون چنان مشتاق فوتبال است که از سال 2004 خود را برای جام جهانی امسال آماده کرده بود.

سقف معلق این ورزشگاه 50 هزار نفری از مهم‌ترین ویژگی‌های آن به حساب می‌آید. سقف ورزشگاه هانوور به نحوی مستقل و جدا از کل ساختمان ورزشگاه بنا شده است.

معماران و طراحان این استادیوم جنس سقف ساختمان را از ورقی ساخته‌اند که نسبت به نور ماورا بنفش نفوذپذیر است و علت این کار تأمین نور محوطه به اندازه مطلوب بوده است.

عملیات ساخت این استادیوم در سال 2000 در شورای شهر به تصویب رسید. پروژه ساخت استادیوم هانوور در سال 2002 آغاز شد و تا سال 2005 بدون وقفه ادامه یافت.

معماران این استادیوم 80 هزار متر مکعبی تمام تلاش خود را کرده‌اند تا معماری سنتی این بنا را حفظ کنند و به این ترتیب سنت و مدرنیته به زیبایی در کنار هم قرار گرفته‌اند. در این استادیوم تمام تلاش معماران آن بوده که با استفاده از بهترین امکانات به اهداف زیست محیطی خود نزدیک‌تر شوند. بدین‌ترتیب مخازن وسیع آب باران در استادیوم طوری تعبیه شده‌اند که قابلیت ذخیره کامل آب باران را دارا هستند و نیازهای آبی این ورزشگاه را تأًمین می‌کنند.

یکی دیگر از ویژگی‌های این زمین فوتبال آن است که علاوه 50 هزار نفری که در آن امکان نشستن دارند هفت‌هزار نفر دیگر هم می‌توانند به طور ایستاده بازی‌ها را تماشا کنند.

در ساخت این پروژه تا آن‌جا که ممکن بوده به تمام جوانب پرداخته شده است. از 126 میلیون یورویی که به این پروژه اختصاص داده شده بود 45 میلیون یورو برای راه‌های داخل شهری و ریل راه‌آهن صرف شد.

این استادیوم ششمین استادیومی بود که از طرف فدراسیون بین‌المللی فوتبال، فیفا، مجوز میزبانی بازی‌های جام‌جهانی 2006 آلمان را دریافت کرد.

استادیوم آلیانز مونیخ

استادیوم آلیانز مونیخ

ماندگارترین حضور ورزشی

ژاک هرتزوگ (Jacques Herzog) و پیر دمورن (Pierre de Meuron) هر دو در سال 1950 در شهر باسل (Basel) سوئیس به دنیا آمده و تحصیلات خود را در انیستیتو تکنولوژی سوئیس (ETH) در شهر زوریخ در سال 1975 به اتمام رساندند. ژاک هرتزوگ و پیر دمورن در سال 1978 شرکت معماری خود را با عنوان Herzog & de Meuron تاسیس نمودند. شاید بتوان گفت هرتزوگ و دمورن عمده شهرت خود را مدیون طراحی گالری جدید هنر مدرن موزه تیت (Tate Museum) در لندن هستند. این پروژه که در واقع تبدیل نیروگاه عظیم برق در کنار رودخانه تایمز (Thames River) به یک گالری بود، تحسین گسترده همگانی را در پی داشت.

هرتزوگ و دمورن ضمن تدریس در دانشگاه‌هایی چون دانشگاه کورنل (Cornell)، دانشگاه هاروارد (Harvard) و انیستیتو تکنولوژی سوئیس (ETH)، تاکنون پروژه‌های مختلفی چون ساختمان‌های مسکونی، آپارتمان، کتابخانه، مدرسه، استودیو عکاسی، هتل، ساختمان‌های خدمات رفاهی راه‌آهن، دفاتر اداری، کارخانه و چندین موزه و مجموعه ورزشی را طراحی نموده‌اند. این دو معمار در سال 2001، موفق به دریافت جایزه معماری پریتزکر شدند.

آنچه که به نوعی سبب تمایز هرتزوگ و دمورن نسبت به معماران حرفه‌ای چون فرای اتو (Frei Otto) طراح استادیوم المپیک مونیخ، رنزو پیانو (Renzo Piano) طراح استادیوم سن نیکولا (San Nocola) در شهر باری (Bari) ایتالیا، نورمن فوستر (Norman Foster) و HOK طراح استادیوم ویمبلی (Wembley Stadium) و ... می‌کند، حضور گسترده و چشمگیر ایشان در عرصه معماری ورزشی به خصوص طراحی استادیوم می‌باشد.

طراحی تقریبا هم زمان ورزشگاه‌های سه رویداد بزرگ جهان ورزش، یعنی طراحی استادیوم آلیانز در شهر مونیخ که بازی افتتاحیه جام جهانی فوتبال 2006 در آن برگزار خواهد شد، طراحی استادیوم اصلی المپیک 2008 پکن و طراحی استادیوم مرکزی مسابقات فوتبال جام ملت¬های اروپا 2008 در شهر باسل (زادگاه هرتزوگ و دمورن) سوئیس (که به طور مشترک با میزبانی هم زمان سوئیس و اتریش برگزار خواهد شد.) نمونه‌ای از مهم‌ترین پروژه‌های ورزشی اخیر هرتزوگ و دمورن می‌باشند.

استادیوم آلیانز مونیخ

در شمال شهر مونیخ و میان تپه‌ها و علف‌زارهای بیرون شهر (مابین شهر و فرودگاه مونیخ)، پیکره مشبک فشرده‌ای با عنوان استادیوم آلیانز قرار گرفته است. هیجان حاصل از این پیکره نورانی که از فاصله بسیار دور نیز قابل رویت است، به قدری است که افرادی را که علاقه‌ای به رویدادهای ورزشی ندارند را نیز به سوی خود جذب می‌کند.

ایده اصلی معماران استادیوم، هرتزوگ و دمورن، سنت شکنی در شیوه طراحی رایج استادیوم‌های ورزشی بود. آنها قاعده کلی طراحی استادیوم را که تقریبا از سال 1972 (زمانی ‌که فرای اتو (Frei Otto) استادیوم المپیک مونیخ را طراحی کرد)، شروع شده بود و روش غالب در طراحی پوشش سقف استادیوم‌های ورزشی و شیوه پایداری آن (فرم‌های سازه) به‌شمار می‌رفت، کنار نهادند.

آنها با استناد به این که طراحی استادیوم یک امر انسان‌ساز فرهنگی است نه یک کار مهندسی صرف، کار طراحی را آغاز کردند. منبع الهام آنها در طراحی استادیوم، معماری بر مبنای فرم سازه‌های کششی و سیستم‌های خرپایی یا ایده‌ای چون سازه یک پل معلق نبود، بلکه تصویر کلاژ شده‌ای از نمایش بازیکنان فوتبال در یک تئاتر باروک بود.

همچنین هرتزوگ و دمورن بر این باور بودند که، استادیوم‌ها تنها مکان‌هایی برای تماشای یک مسابقه ورزشی نیستند، بلکه همچون یک شهر کوچک دارای رستوران‌ها، فروشگاه‌ها، تسهیلات برگزاری همایش‌ها و امکانات رفاهی دیگر برای برگزارکنندگان و رسانه‌های گروهی می‌باشند که در این میان شیوه پوشش سقف و گاه خودنمایی سازه آن به عنوان ویژگی منحصربفرد استادیوم تنها بخشی از معماری آن را شکل می‌دهد.

در خصوص فضای داخلی استادیوم نیز، اولین مسئله مورد توجه آنها، ایجاد نزدیک‌ترین رابطه و هیجان ممکن میان بازیکنان و تماشاگران فوتبال بود. فضایی که هرتزوگ و دمورن آن را به تئاتر های گلوب شکسپیری یا دهانه آتشفشان (به سبب وجود حرارت و التهاب ناشی از گدازه‌ها) تشبیه می‌کنند. زمانی که استادیوم در طی یک مسابقه مملو از تماشاگر است‌، در این صورت است که معماری به کنار رفته و تماشاگران و بازیکنان برای تجربه‌ای از جنس هیجان به جزئی از بنا تبدیل می‌شوند. این فضا (سکوهای تماشاگران) به مثابه مکانی است که کیفیت‌های فضایی آن به وسیله شیب قرارگیری صندلی‌ها، حس پیوستگی میان قسمت‌های زیرین و بالایی، ایجاد حالت انحنا و خمیده در ردیف‌های صندلی‌ها برای القا حس بیشتری از احاطه‌داشتن بر بازی، و پوشش سازه پشت تماشاگران و سپس صفحات مات ETFE، تعیین می‌شود.

برای رسیدن به چنین کیفیتی که مورد نظر هرتزوگ و دمورن بود، آنها 66000 صندلی تماشاگران را در سه تراز به شکل مورد نظر خود آرایش دادند. پوشش نقره‌ای صندلی‌های استادیوم که از نوع استاندارد تاشو، صندلی های VIP و صندلی‌ لژ (The Box Seat) می‌باشند، سبب می‌شود که صندلی‌ها بسته به زاویه برخورد نور، رنگ‌مایه‌های مختلفی منعکس کنند و این عامل حالت‌های بصری مختلفی را در استادیوم ایجاد می‌نماید. البته تعداد 10000 صندلی که در هرکدام از دو جایگاه شمالی و جنوبی قرار گرفته‌اند به صورت صندلی‌های متحرک می باشند که در موارد ضروری برچیده شده و تماشاگران به صورت ایستاده تماشا خواهند نمود.

پوشش سقف (سقف استادیوم مساحتی حدود 37600 مترمربع را پوشش می‌دهد) و نمای بیرونی استادیوم، که به صورت پیوسته می‌باشند، پوسته‌ای تشکیل یافته از سیستم ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) است که به صورت توده‌های لوزی شکل قرار گرفته‌اند. (تصویر 4) سیستم ETFE از یک سری المان‌های نورانی رنگی همانند یک صفحه عظیم LED (Light Emitting Diodes) می‌باشد که قابلیت تغییر و تبدیل به رنگ‌های مختلف را دارد.

این سیستم مطابق با برنامه تیم‌های فوتبال مونیخی که در زمین مسابقه دارند، یعنی قرمز و سفید برای باشگاه بایرن مونیخ (FC Bayern Munich) که لباس‌های قرمز دارند و سفید و آبی برای باشگاه مونیخ 1860(TSV 1860) که لباس‌های آبی دارند، به وسیله سیستم دیجیتالی ارسال کنترل شده گازهای رنگی در توده‌های لوزی شکل ETFE، تغییر رنگ می‌دهد. این پوشش طی روز، سفیدی مرواریدسانی دارد و در طول شب به صورت پیکره‌ای سرخ‌فام می‌درخشد، و چنان که گفته شد بسته به بازی تیم به رنگ های سفید و آبی و سفید و قرمز تبدیل می‌شود.

هرتزوگ و دمورن معتقدند که نمای بیرونی استادیوم تجسمی از یک ایده ناپایدار و بی‌ثبات است، که با پویایی و تغییر خود هیجان درون استادیوم را هم‌زمان به بیرون نیز منتقل می‌کند. علاوه بر این، نوع پوسته نمای بیرونی و توانایی آن در تغییر رنگ، این امکان را می‌دهد تا استادیوم جلوه چشمگیرتری داشته باشد و احساس سبکی و بی وزنی نسبت به سازه سنگین بتنی بنا ایجاد نماید.

لنداسکیپ استادیوم نیز با تپه‌ها و علف‌زارهای موجود ترکیب شده و نحوه قرارگیری استادیوم در سایت آلیانز به گونه‌ای است که استادیوم همچنان که (از سمت شهر) به سایت نزدیک می‌شویم به آرامی پدیدار می‌شود. مجموعه استادیوم آلیانز علاوه بر تسهیلات و امکانات لازم برای یک استادیوم، دارای دو رستوران اختصاصی هرکدام با ظرفیت 1500 نفر برای تیم مونیخ 1860 در شمال استادیوم و برای تیم بایرن مونیخ در جنوب آن می‌باشد.

بی‌شک می‌توان استادیوم آلیانز مونیخ و استادیوم المپیک پکن را، به دلیل طراحی استادیوم دو رویداد بزرگ تاریخ ورزش جهان و هم به دلیل نقطه اوجی در طراحی خاص این دو معمار سوئیسی یعنی تاکید بر طراحی سطح و پوسته بیرونی که پیش از این دو پروژه نیز در کارهای قبلی این دو معمار می‌توان مشاهده نمود، نقطه عطفی در میان پروژه‌های هرتزوگ و دمورن قلمداد نمود.

استادیوم آلیانز مونیخ که عملیات ساخت آن از 21 اکتبر 2002 شروع شده بود، در 30 می 2005 بازگشایی و با بازی دوستانه دو تیم هم‌شهری مونیخ 1860 و بایرن مونیخ، در 2 جولای 2005 به طور رسمی فعالیت خود را آغاز نمود.

آسانسور و تاریخچه آن

آسانسور و تاریخچه آن

آسانسور وسیله حمل و نقل عمودی است مه با سیستم تعلیق و تعادل نیروی محرکه عمل جابه جایی انجام می دهد در واقع برای آشنایی بیشتر با این وسیلهباید گفت که بشر در قرن های گذشته از بالابر استفاده کرده است اما پایه گذار علمی و طراح آسانسور امروزی دانشمند و ریاضی دان بزرگ اتوود است که با ساختن ماشین اتوود که عبارت بود از دو وزنه که با یک نخ به یکدیگر مربوط می شدند و روی قرقره ها بالا و پایین می رفتند توانست طرج ابتدایی یک آسانسور را ارائه دهد اما اولین آسانسور به شکل امروزی که دارای ترمز ایمنی بود توسط اوتیس در آمریکا ساخته و آزمایش شده و سپس بعد از آن دیگران نیز به ساخت انواع آسانسور دست زدند و صنعت آسانسور شکل گرفت نکاتی درباره ایمنی و استفاده از آسانسور آسانسور راننده یا خلبان ندارد و به صورت شبانه روز آماده کار می باشد مسافرین بیرون آسانسور فرمان احضار می دهند و مبدا و مقصد را مشخص می نمایند و در زمان مناسب پاسخ می دهد بنابراین فشارهای مجدد بر روی دکمه های احضار کابین کاری بیهوده است مسافرین درون کابین فرمان حرکت می دهند و مقصد را مشخص می نمایند این وسیله قادر به شناسایی مسافرین از نظر سن قد مونث و یا مذکر و بیمار یا سالم بودن و میزان وزن دقیق مسافرین نمی باشد اذل در پاره ای از موارد به وسیله بسیار خطرناکی تبدیل می شود دکمه های فرمان در محلی نصب شده است که کودکان کمتر از هفت سال قادر به احضار و صدور فرمان نباشند ولی همواره باید به خاطر بسپاریم که هرگز کودکان به تنهایی نباید از این وسیله استفاده نمایند با ایجاد شرایط مناسب فضای بازی و گاهی مذاکره دست جمعی با کودکان و نوجوانان باید به صورت جدی و کامل از بازی با آسانسور جلوگیری نماییم در هنگام استفاده از آسانسور حتما باید به ظرفیت نهائی آن توجه شود ظرفیت ها معمولا 4 6 8 10 12 15 18 20 و ... می باشند که باید بر روی پلاک مشخصات در کابین نصب باشد معمولا کابین آسانسور به صورتی طراحی و ساخته می شود که حداکثر ظرفیت به سختی در آن جا شوند زیرا استفاده خارج از ظرفیت خطرات بسیار جدی در بر دارد که قابل قیاس با انواع خودروها و وسایل دیگرنیست اصولا آسانسور باید مجهز به سیستم آلارم ظرفیت مجاز و غیر مجاز باشد ولی رعایت ظرفیت آسانسور توسط مصرف کنندگان در اولویت قرار دارد هرگز در هنگام وارد شدن به کابین آسانسور در حال گفتگو به صورت عقب یا از پهلو اقدام ننمایید همواره در هنگام ورود به کابین آسانسور از وجود کابین در مقابل خود مطمئن شوید و رو به کابین وارد شوید

روش های ساده اطمینان از وجود روشنایی کابین دیدن تصویر خود در آینه کابین و مشاهده افراد درون کابین است در اوقاتی که ساختمان خلوت است حتی الامکان به تنهایی از آسانسور استفاده ننمایید اگر زمانی در آسانسور محبوس شدید هرگز خوف نکنید و نهراسید اول بر ترس خود غالب شوید و کنترل منطقی خود را به دست آورید سپس دست به اقدامات زیر بزنید زنگ خطر آسانسور را به صدا در آورید تا برای کمک و خارج نمودن شما از بیرون اقدام نمایند اگر در کابین تلفن نصب است از آن برای درخواست کمک استفاده نمایید اگر هیچ یک از این دو نبود ضمن حفظ خونسردی از تلفن همراه خود استفاده نمائید در غیر این صورت با صدای بلند ولی خونسرد مکررا در خواست کمک نمائید

تاریخچه آسانسور در ایران

آسانسور به صورت امروزی در حدود 50 سال پیش وارد کشور شده است و اولین نمایندگی فروش آسانسور در کشور مربوط به یک شرکت سوئیسی می باشد که توسط یک شرکت ایرانی وارد شد و بعد از آن نیز شرکت های خارجی دیگر در این زمینه فعالیت داشتند اولین کارخانه در ایران توسط وزارت مسکن و شهر سازی در سال 1350 در شهر صنعتی البرز قزوین تحت لیسانس یک شرکت سوئیسی بنا گردید و بعد از آن نیز کارخانجات دیگری توسط شرکت های خارجی در ایران فعالیت نمودند ولی با توجه به تحریم وسایل بعد از انقلاب و بر اساس ضرورت و نیاز شروع به فعالیتهای تولیدی در زمینه ساخت قطعات یدکی آسانسور نمودند و در واقع آسانسور به صورت تلفیقی در کشور تولید و نصب گردید تا اینکه در دهه 70 مجوز واردات آزاد شده وبه تبع آن واحدهای فروش آسانسور به صورت رسمی و غیر رسمی بوجود آمدند .

نحوه کار آسانسور

اصول عملکرد:

یک آسانسوربرقی با نیروی محرکه کششی دارای اتاقکی است که ازکابلهای فولادی آویزان است و این کابلها برروی قرقره محرک شیار دارحرکت می کنند.کابلهای فولادی از یک طرف به بالای اتاقک و از طرف دیگر به قاب وزنه تعادل متصل می شوند.وزنه تعادل ازمیزان بار روی موتور الکتریکی به اندازه اختلاف وزن موجود میان اتاقک همراه با بار و وزنه تعادل یا اصطکاک کم می کند.این اختلاف وزن را ((بار غیر متعادل))می نامند.

وزنه تعادل معمولاً ۴۰ تا ۵۰ درصد وزن اتاقک به علاوه بار آن و اصطکاک وزن دارد. اصطکاک معمولاً ۲۰ درصد وزنه تعادل است.

انواع کابل کشی:

۱-کشش تک رشته ای:

این شکل از کابل کشی معمولاً همراه با ماشینهای گیر بکسی به کارمی رود، اما از آن می توان برای ماشینهای بدون گیربکس با سرعتهای پایین تر ۱.۷۵ تا ۲.۵متر بر ثانیه نیز استفاده کرد.در این دو حالت معمولاً زاویه تماس کابل فولادی باقرقره محرک به ترتیب ۱۴۰ و ۱۸۰ است.

قرقره محرک به ندرت از چنان قطری برخوردار است که در فاصله میانی مرکز اتاقک و وزنه تعادل قرار گیرد،به همین دلیل استفاده از قرقره انحراف ضرورت پیدا می کند.

۲-کشش دو رشته ای:

چون استفاده از قرقره انحراف خطر لغزش کابل فولادی را در نتیجه کاهش سطح اصطکاک کابل با قرقره محرک افزایش می دهد ، می توان از قرقره دو رشته ای استفاده کرد.از این روش در آسانسورهای پر سرعت وسنگین بار استفاده می شود

۳-کابل کشی ۲ به ۱ :

از این روش گاهی به همراه ما شینهای گیربکسی در سرعتهای پایین تر اتاقک یعنی در حدود ۱.۷۵ تا ۳ متر بر ثانیه استفاده می شود.در این حالت سرعت اتاقک و وزنه تعادل نصف سرعت محیطی قرقره محرک است و این بار روی قرقره را به نصف کاهش می دهد وامکان استفاده از موتورهای پر سرعت را فراهم می سازد که نسبت به موتورهای کم سرعت ارزانتراند.

۴-کابل کشی ۳ به ۱:

از این نوع کابل کشی برای آسانسورهای سنگین کالا در مواردی استفاده می شود که باید توان موتوروفشار روی یاتاقانها راکم کرد.

۵-کابلهای توازن:

در ساختمانهای بلند بالاتر از ده طبقه،بار کابل فولادی که در حین حرکت اتاقک از آن به وزنه تعادل(و بر عکس)منتقل می شود مقدار قابل توجهی است و با رسیدن اتاقک به بالا، بار کابل سیمی به وزنه تعادل منتقل می گردد.برای توازن و کاهش این پدیده،به قسمت تحتانی اتاقک و وزنه تعادل، کابلهای توازن متصل می گردد. برای جای دادن کابلهای توازن به یک گودال عمیق تر نیاز است.

تصویری از بیرون یک آسانسور

اتاق ماشین آلات در سطح پایین

در صورتی که اتاق ماشین آلات در یک طبقه میانی یا در کف چاه آسانسور واقع شود به کابل سیمی طویلتری احتیاج است ودر این حالت کابل از دور قرقره های بیشتری عبور می کند که این خود به مقاومت اصطکاکی بالاتر و ضرورت کار نگهداری بیشتر منجر می گردد. اما چنانچه اتاق ماشین آلات در طبقه همکف قرار گیرد، چاه آسانسور از وزن ماشینهای کابل پیچی و تجهیزات کنترل خلاص می شود. موقعیت اتاق ماشین آلات مسیله نفوذ دال بام و هوابندی را نیز منتفی می سازد.

محرک استونه ای:

در این شکل کابل در جهت حرکت عقربه های ساعت و کابل دیگر در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت به دور یک استوانه می پیچد، بنابر این زمانی که کابل به دور استوانه می پیچد ، کابل دیگر از دور آن باز می شود ، نقطه ضعف محرک استوانه ای آن است که با افزایش ارتفاع ،استوانه بزرگ و سنگین می شود و بنا بر این استفاده از این سیستم به ارتفاع حداکثر ۳۰ محدود می گردد.

کابلهای سیمی :

این نوع ازکابلهای مورد استفاده، کابلهای سیم فولادی با مقاومت کششی بالا هستند و تعداد کابلهای هر آسانسور بین ۴ تا ۱۲ عدد است . قطر کابلها ۹ تا ۱۹ میلیمتر و ضریب ایمنی آنها ۱۰ است.

موتورهای کابل پیچی:

درصورتی که نیروی محرکه انتقالی به قرقره کششی از طریق یک چرخ دنده حلزونی باشد،موتور از «نوع گیربکسی»است. اما چنانچه نیروی محرکه از طریق اتصال مستقیم از موتور به قرقره کشش منتقل گردد،موتور از«نوع بدون گیر بکس» است. توان موتورهای بدون گیر بکس از۲۲تا ۸۳کیلو وات متفاوت است،اما موتورهای گیر بکسی کشش از توان۳ تا ۳۰ کیلو وات برخوردارند.

موتورهای گیر بکسی تک سرعته کشش:

این نوع موتور شامل یک چرخدنده حلزونی است و با برق مستقیم یا متناوب کار می کند.زمانی که اتاقک به فاصله کمی از پا گرد طبقات میرسد،ترمز به صورت اتوماتیک عمل می کند تا اتاقک به شکل آرامی متوقف شود.

موتورهای گیر بکسی دو سرعته کشش:

در این حالت از یک موتور با دو سیستم سیم پیچ جداگانه یا از دو موتور جداگانه استفاده می شود .در زمان شروع،موتور با سیم پیچ پر سرعت به کارمی افتدو برای محدود کردن جریان،یک مقاومت بصورت سری به آنها متصل است.شتاب گیری آرام اتاقک با کاهش تدریجی میدان مقاومت صورت می گیرد.با نزدیک شدن به پا گرد طبقه،موتور یا سیم پیچ پر سرعت از کار می افتدوموتور با سیم پیچ کم سرعت متصل به چوک به کار می افتد.سرعت اتاقک تا رسیدن به فاصله کمی از پا گرد به صورت تدریجی کاهش می یابدودر این زمان جریان برق قطع می شود و ترمز به صورت اتوماتیک اتاقک را به آرامی متوقف می سازد.

موتورهای گیر بکسی ولتاژ متغیر کشش:

در سیستم ولتاژ متغیر مزایایی وجود دارد که با دیگر سیستمها نمی توان به آن دست یافت.شتاب گیری مثبت ومنفی بسیار آرام،این سیستم را نسبت به سیستمهای یک یا دو سرعته برتر می سازد.تجهیزات این سیستم شامل موتوری با برق متناوب است که برق مستقیم موتور محرک ماشین گیر بکسی را تأمین می‌کند.

موتورهای بدون گیر بکس ولتاژ متغیر کشش:

وجود این تجهیزات برای آسانسور های پرسرعتی با سرعت ۱.۷۵ متر بر ثانیه و بالاتر بسیار مهم است. این تجهیزات بیانگر بهترین روش جدید در برآورنده ساختن شرایط ترافیکی با کارآیی بالا است.

برای شتاب گیری آرام،در مدار میدان ژنراتور از رگولاتور تنظیم کننده ای استفاده می شودکه بازده خروجی ژنراتور را کنترل می کند.یک مقاومت متغیر در مدار میدان به تدریج میزان مقاومت را کاهش و ولتاز ژنراتور را افزایش می دهد تا اتاقک آسانسور باشتاب گیری آرام به سرعت کامل برسد. با ایجاد سرعت کامل، ولتاژ ژنراتور تا کاهش سرعت اتاقک ثابت باقی می ماند.برای کاهش سرعت و توقف اتاقک از یک مجموعه کلید القایی استفاده می شود.ترمزها تنها در زمان ثابت بودن اتاقک عمل می کنند.

ترمزها:

برای انواع تجهیزات ماشینی آسانسور وجود یک ترمز برقی- مکانیکی با عملکرد ایمنی در زمان قطع برق ضرورت دارد.زمانی که آسانسور در حال حرکت است،کفشکهای ترمز به صورت برقی- مکانیکی از استوانه ترمز فاصله می گیرند،یعنی بر نیروی فنرهای لوله ای یا صفحه ای ترمز در زما ن ثابت بودن اتاقک غلبه می شود. قطع جریان برق سبب به کار افتادن ترمز می شود و بنا براین در موقع رفتن برق ترمزها ایمنی ایجاد می کنند.

اتاق ماشین آلات:

در موارد ممکن،اتاق ماشین آلات را باید در بالای چاه آسانسور قرار داد،،این مکان بالاترین کارایی را ایجاد می کند .این اتاق را باید تهویه کرد و با عایق کردن پایه بتنی ماشین آلات از دیوارها و کف به کمک صفحات چوب پنبه فشرده ،به مسیله انتقال صوت توجه نمود.

وجود یک تیر بالابر سقفی درست در بالای ماشین آلات برای نصب یا پیاده کردن تجهیزات ضروری است ودر داخل کف در بالای پا گرد نیز باید یک دریچه دسترسی ایجاد کرد تا از طریق آن بتوان تجهیزات را در صورت ضرورت جهت تعمیر یا تعویض پایین برد.برای این اتاق باید یک در قفل دار نصب کرد و وجود فضای کافی جهت کنترل کنندها، انتخاب کننده طبقات و دیگر تجهیزات ضروری است.

دراین اتاق وجود پریز و تجهیزات روشنایی خوب ضرورت داردو استفاده کافی از نور طبیعی روز توصیه میشود.دمای اتاق نباید از۱۰ درجه کمتر و از ۴۰ درجه بیشتر شود و برای این منظور وجود امکانات گر مایش و تهویه ضروری است . برای پرهیز از ایجاد گرد و غبار باید دیوارها،سقف و کف را رنگ کرد،چرا که گرد .

طراحی آسانسور

پس از آنالیز ترافیک و بررسی محدودیتهای ابعادی که بر اساس فرم صفحه بعد اطلاعات اولیه آن از طریق بازدید از محل و یا نقشه های ابعادی و مشاوره با کارفرما صورت می گیرد. امر طراحی آسانسور صورت می گیرد.

فاز اول - بررسی و تعیین آبعاد و اندازه ها

فاز دوم - بررسی و تعیین مشخصات فنی قطعات

فاز سوم - تهیه نقشه های اجرایی جهت عملیات نصب و راه اندازی

استاندارد مورد نظر در طراحی: EN81

فاز اول طراحی: طراحی ابعاد و اندازه هاپس از انتخاب آسانسور مناسب از نظر تعداد، سرعت و ظرفیت که با بررسی محاسبات ترافیکی و محدودیتهای ابعادی صورت پذیرفت، بر اساس جداول ابعاد و اندازه های مطابق مقررات EN81 و توصیه های ISO که در صفحات بعد آمده است. سعی می شود مناسبترین ابعاد و اندازه ها انتخاب گردد.

شایان ذکر است ابعاد و اندازه های ارائه شده صرفا" برای آسانسورهای معمولی و استاندارد می باشد. در شرایط خاص و آسانسورهای گرد، آسانسورهای پاناروما(شیشه ای) و یا آسانسورهای صنعتی، ابعاد و اندازه ها بر اساس شرایط موجود تعیین می گردد اما همواره سعی می شود مقررات EN81 برای میزان فضای هر مسافر (مساحتها) رعایت گردد.

خروجی های فاز اول طراحی عبارتند از:

تعیین ابعاد چاهک (عرض - عمق - ته چاه Pit - اورهد - طول مسیر)

تعیین ابعاد موتورخانه و محل آن (طول - عرض - ارتفاع - بالا یا پایین)

تعیین ابعاد کابین (یک طرف درب - دو طرف درب)

تعیین نوع دربها و سمت بازشو (چدنی - سربی - در ابعاد مختلف)

نوع وزنه تعادل و ابعاد آن (چدنی - سربی - در ابعاد مختلف)

موقعیت وزنه تعادل (پشت کابین - بغل کابین)

فاز دوم طراحی: تعیین مشخصات فنی قطعاتپس از انتخاب ابعاد و اندازه ها، فاز دوم طراحی که در واقع مشخص نمودن دقیق پارامتر های فنی قطعات می باشد شروع می شود. ابعاد و اندازه های طراحی شده برای چاهک، کابین و درب ها پارامتر های بسیار مهمی هستند که در انتخاب مشخصات فنی قطعات مؤثر می باشد. لذا عوامل اصلی مهم، در انتخاب قطعات و مشخصات فنی آنها عبارتند از:

عوامل موثر در انتخاب تجهیزات

1- نوع استادارد EN81

2- سرعت آسانسور

3- ظرفیت آسانسور

4- طول مسیر حرکت (تراول) آسانسور

5- ابعاد و اندازه ها (چاهک، موتورخانه، کابین، درب)

6- نوع کاربری آسانسور

7- محیط کاربری آسانسور

8- اتخاب نوع و کیفیت حرکت آسانسور

فاز سوم طراحی: تهیه نقشه های اجرایی جهت عملیات نصب و راه اندازیپس از طراحی ابعادی و تعیین مشخصات فنی قطعات و تجهیزات، نقشه های اجرایی جهت آماده سازی چاه و همچنین نحوه قرارگیری و نصب تجهیزات و نقشه های مدار های کنترل تهیه می گردد.

در این مرحله از طراحی پارامتر های زیر مشخص می شود.

1- نحوه اسکلت فلزی و آهن کشی جهت چاهک های آجری (محل نصب براکت های ریل)

2- نحوه  پلیت گذاری برای چاهک های بتنی (محل نصب براکت های ریل)

3- نحوه قرارگیری تجهیزات آسانسور برای عملیات نصب

4- مشخص نمودن محل سوراخهای سکوی موتورخانه

5- نحوه بتن ریزی کف چاهک و محل قرار گرفتن بافرها

6- نحوه آماده سازی محل های نصب درها

7- محابه نیرو های وارده به سازه اصلی چاه

8- مشخص نمودن نقشه اجرایی موتورخانه (قلاب سقف - هواکش موتورخانه و چاهک - درب ورودی - محل تابلوی 3 فاز)

9- تهیه نقشه های کنترل فرمان و نحوه سیم کشی چاهک و موتورخانه

10- ارائه دستورالهمل های کابل کشی و آماده سازی تابلو 3 فاز جهت کارفرما

11- انجام بازرسی های فنی نهایی و تحویل تجهیزات به کارفرما

پله برقی

پله برقی گونه‌ای نقاله جابجایی است که برای جابجا کردن افراد به‌کار می‌رود. پله برقی از پله‌های به‌هم‌پیوسته‌ای تشکیل شده که به حالت افقی می‌مانند و برای بالا و پایین بردن افراد استفاده می‌شود.

پله برقی یک چرخه تکرارشونده از پله‌های در گردش است، که در آن پله‌های بازگشتی در زیر پله‌های بالایی پنهان شده‌اند. وزن پله‌های پنهان با وزن پله‌های آشکار موازنه و برابری می‌کند، بنابراین موتور پله برقی بایستی تنها وزن افراد روی پله برقی را (که در حال بالا یا پایین رفتن هستند) تحمل کند.

پله برقی‌ها با موتور کار می‌کنند و رهگذران را در مسافت‌های عمودی بالا و پایین می‌برند. از پله‌های برقی بیشتر در اماکنی استفاده می‌شود که استفاده از آسانسورها کاربردی نباشد. کاربرد اصلی پله‌های برقی در متروها، فروشگاه‌های بزرگ، فرودگاه‌ها، همایشگاه‌ها، هتل‌ها و ساختمان‌های همگانی است.

مزایای زیادی برای پله‌های برقی می‌توان برشمرد. با وجود اشغال فضایی همسان با پلکان معمولی، یک پله برقی می‌تواند شمار زیادی از افراد را جابجا کند. در صورت رعایت قانون باز گذاشتن سمت چپ برای راه‌روندگان در پله برقی، این پله‌ها می‌توانند جابجایی بسیار سریع افراد را میسر کنند.

آمارها نشان می‌دهد که در ایالات متحده آمریکا در سال ۲۰۰۴ تعداد ۳۰ هزار پله برقی وجود داشت و در آن کشور هر ساله ۹۰ میلیارد جابجایی افراد بر روی این پله‌ها انجام می‌گیرد.

درون پله برقی

پله‌های پله برقی چرخ‌هایی دارد که روی دو دسته ریل حرکت می‌کنند. دستگیره‌های پله برقی تسمه‌های انعطاف‌پذیر هستند که از روی دو چرخ در بالا و پایین عبور می‌کنند. موتور الکتریکی این تسمه را به حرکت در می‌آورد. صفحات شانه‌ای شکل در انتهای پله برقی مانع از این می‌شود که اشیاء در پله‌ها گیر کنند.

پله‌های برقی در ایستگاه انگل در متروی لندن.

هشدارهای معمول در پله‌های برقی اسپانیا.

 

پیشینه

نخستین پله برقی توسط جس وبلیورنو در سال ۱۸۸۱ میلادی در ایالات متحده آمریکا ساخته‌شد و از آن برای انتقال دیرک‌های چوبی و میله‌های فلزی به درون کشتی‌ها استفاده می‌شد. نام پله برقی برای نخستین بار در سال ۱۹۰۰ میلادی برای پلکان متحرکی به کار رفت که در نمایشگاهی در شهر پاریس به نمایش گذاشته شده بود. بیشینهٔ ارتفاع پله‌های برقی امروز ۱۸ متر است.

ایمنی در آسانسور  و پله برقی

آسانسور و پله برقی

 آسانسور

یک آسانسور دستگاه بالا برنده دایمی است که طبقات تعریف شده ای را سرویس می دهد، شامل اتاقکی است که ابعاد و ساختمان آن اجازه و امکان دسترسی افراد را به آن می دهد و صورت عمودی بین هدایت کننده های عمودی حرکت می کند. همچنین آسانسور وسیله ای است برای بالا بردن و پایین آوردن افراد یا کالاها از طبقه ای که به آن وارد می شوند به طبقه مقصد در یک ساختمان که می تواند دمستقیماً (با فشار دکمه کنترل تکی)یا از طریق توقف های بین طبقات (کنترل جمعی)انجام گیرد.تعریف شامل آسانسورهای نفربر و نیز آسانسورهای کالاها، بخصوص آن دسته که برای بالا بردن بار به اتفاق نفر (شخص) طراحی گردیده اند و بالابرهای تختخواب برای جابه جایی تختخواب ها و برانکاردها در بیمارستان ها، پرورشگاها و خانه های سالمندان می گردد.

طبقه دوم آسانسور سرویس می باشد که دستگاهی دایمی برای سرویس دهی طبقات تعریف شده ای است که شامل کابین کوچکی است که برای افراد به علت ابعاد و ساختمانش قابل دسترسی نمی باشد. این تعریف شامل آسانسورهایی می گردد که ابعاد محدودی داشته و برای جابه جایی غذا در هتل ها و و بیمارستان ها، کتاب ها در کتاب خانه ها، بسته های پستی در پست خانه ها و غیره استفاده دارند. در جهت تطبیق شرایط به منظور عدم دسترسی مساحت اتاقک (کابین) نباید بیش تر از 1 متر مربع بوده و عمق آن 1 متر و ارتفاعش نیز 2/1 متر بیش تر نباشد. باید تأکید شود که بالابر تنها برای حمل کالا می باشد. ولی کابین برای پایین آوردن افراد از نقطه ای منطبق با قواعد ایمنی باید قابلیت دسترسی را دارا بوده باشد، در طبقه بندی (بالابرها) و نه در طبقه بندی (بالابرهای سرویس). آسانسورها توسط موتورهای الکتریکی هم به صورت مستقیم (آسانسورهای برقی) (تصویر 1) و هم به صورت غیرمستقیم در اثر جابه جایی مایعات تحت فشار که توسط پمپی که به وسیله موتور الکتریکی کار می کند حرکت می کنند (آسانسورهای هیدرولیکی).

آسانسورهای برقی تقریباً و منحصراً توسط ماشین های کششی کار می کنند که ممکن است دارای جعبه دنده و یا بدون آن باشند که بستگی به سرعت کابین دارد.

«کشش» بدین معناست که قدرت موتور الکتریکی به دسته ای از طناب ها انتقال یافته که اتاقک و وزنه تعادل به آن ها آویزان می باشند و همراه با اصطکاک بین شیارهایی با اشکال مخصوص که اتاقک در آن رانده شده و یا «کشیده» می شود حرکت می کند. این یکی از حالت های متعدد ایمنی این سیستم می باشد، زیرا وقتی که وزنه تعادل در چاهک آسانسور روی ضربه گیرها قرار می گیرد کشش قطع شده و دیگر نیرویی برای به حرکت در آوردن طناب های کابین و وزنه تعادل به سمت بالا وجود ندارد.   

بالابرهای هیدرولیکی در دهه اخیر برای جابه جایی کالا و افراد مورد استفاده زیادی قرار گرفته اند، که معمولاً این استفاده تا حد 6 طبقه می باشد.

روغن هیدرولیک به عنوان مایع تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم عملکرد مستقیم و حرکت دادن کابین ساده ترین روش می باشد.

استاندارد کردن

کمیته فنی 178 مربوط به سازمان بین المللی استاندارد (ISO) اخیراً استانداردهایی برای مواردی که به آن ها اشاره می گردد تعیین کرده اند، این موارد عبارتند از: بارها (ظرفیت) و سرعت ها تا 5/2 متر در ثانیه، کابین و ابعاد مناسب برای افراد، کالاها، تختخواب و آسانسورهای خدماتی برای ساختمان های مسکونی، ادارات، هتل ها، بیمارستان ها و خانه های پرورشگاهی، و هم چنین قسمت های کنترل، علایم و لوازم اضافی؛ انتخاب و طرح آسانسورها در ساختمان های مسکونی. هر ساختمان مسکونی باید حداقل مجهز به یک دستگاه آسانسور برای افراد معلول و قابل استفاده برای چرخ های دستی معلولان باشد. انجمن فرانسوی استاندارد (AFNOR) مسؤولیت دبیرخانه کمیته فنی را عهده دار می باشد.

 نیازمندی های ایمنی عمومی

آسانسورهای افراد، کالاها و نیز آسانسورهای سرویس باید مطابق قواعد ایمنی باشند تا افراد و اشیای مورد حمل در مقابل خطرهای ناشی از عملکرد آن ها ایمن باشند. هر کشور صنعتی کدهای ایمنی را رعایت کرده و توسط کمیته ملی استانداردها آن ها را به روز در می آورد. می توان این طور فرض کرد که از 60 سال پیش که این کار شروع شد کدهای مختلفی با تفاوت هایی رشد کرده اند که عموماً اصولی نیستند.

در سال 1970 سازمان بین المللی کار، ددر یک همکاری نزدیک با (CIRA) نسبت به چاپ کدهای عملی برای ساخت و نصب و سرویس آسانسورها اقدام کرد و چند سال بعد برای پله های برقی نیز این مطلب عملی گردید.این راهنمایی ها قرار است که به عنوان راهنمایی در کشورهایی که کدهای ایمنی ندارند به عنوان قواعد ایمنی مورد استفاده قرار گیرد و همچنین برای سایر کشورها وقتی که قصد تجدید نظرهایی در قواعد موجود دارند.

به عنوان یک پیشرفت جدید، جامعه اروپا (EC) به کمیته اروپایی استاندارد (CEH) خاطر نشان ساخته که نسبت به تهیه استاندارد اروپایی قواعد ایمنی برای آسانسورهای برقی و هیدورلیک و نیز خدماتی، پله های برقی و نوار انتقال دهنده های افراد اقدام نماید، با حذف حصارها و سدهای فنی برای تجارت بین کشورهای عضو جامعه اروپا.

(CEN) کمیته فنی CEN/TCIO را با عنوان « آسانسورهای افراد، کالا و خدمات» تأسیس نمود، دبیرخانه این کمیته به عهده (AFNOR) واگذار شد. اولین چاپ (1977) استاندارد (1-81 EN) با توجه به پذیرش 9 کشور عضو مورد تأیید قرار گرفت.

برای تهیه قواعد ایمنی اتفاقات امکان پذیر در رابطه با آسانسورها باید در نظر گرفته شوند، طبیعت کار آن ها، بریدن (قیچی شدن)، له شدن، سقوط، ضربه، در تله افتادن، آتش سوزی، ضربه الکتریکی (شوک)، خسارت به مواد، حوادث ناشی از فرسودگی و در نهایت حوادث در اثر خوردگی و زنگ زدگی.

افرادی که باید محافظت شوند عبارتند از: استفاده کنندگان، افراد مسؤول تعمیرات و نگهداری و بازرسی، افراد خارج از چاه آسانسور و اتاق موتورخانه آن. اشیایی که باید محافظت شوند عبارتند از: بارهای داخل کابین، قطعات مربوط به نصب آسانسور، و ساختمان.

کمیته هایی که قوانین ایمنی را تنظیم می کنند باید بر این فرض باشند که همه قطعات صحیح طراحی گردیده اند، از قطعات مکانیکی و الکرتیکی سالم ساخته شده اند، از مواد با مقاومت کافی و کیفیت مناسب ساخته شده اند، و بی نقص هستند.عملکرد بی احتیاطانه استفاده کنندگان باید مدنظر قرار گیرد ولی دو عمل همزمان در این خصوص یا استفاده نادرست از آموزش های ایمنی را نمی توان در نظر گرفت.

از برش (قیچی کردن) با ایجاد فضای کافی بین قطعات متحرک و نیز بین قطعات ثابت و متحرک جلوگیری می شود. از له شدن و خرد شدن با تأمین ارتفاع کافی در بالای چاه آسانسور، بین سقف کابین و سقف ساختمان در وقتی که کابین در بالاترین حد خود می باشد جلوگیری می شود، از این جهت فضای کافی برای استقرار شخص وقتی که کابین در پایین ترین حالت خود در چاه آسانسور قرار می گیرد لازم است. اطمینان از این فضاها با ضربه گیرها و یا متوقف کننده ها قابل تأمین است.

حفاظت از سقوط در چاه آسانسور توسط درهای بی منفذ پاگرد که قابل باز شدن خود به خود نیستند به دست می آید، از حرکت اتاقک تا زمانی که درها کاملاً بسته نشده و به طور ایمن قفل نگردیده اند به وسیله قطع نیروی محرکه ای که مدار کنترل را تغذیه می کند جلوگیری می شود. ترجیحاً، بهتر است درهای ورودی پیاده شدن در آسانسورهای مسافر بر از نوع موتوری و کشویی باشند.

برخورد و ضربه با جلوگیری انرژی جنبشی که بستن درهای موتوری و در تله افتاند مسافران در یک آسانسور از حرکت افتاده به وسیله نصب یک بازشوی اضطراری روی درها و وسیله ای برای بلند کردن ترمز و حرکت دادن ماشین با دست امکان پذیر است.

از اضافه بار کابین با تعیین نسبت دقیق بین مقدار بار مقرر و مساحت مفید کف کابین جلوگیری می شود. درها در آسانسورهای حمل نفر به گونه ای هستند که از گیر کردن افراد در فضای بین آستانه کابین و چاه و یا در محل درهای پاگرد جلوگیری می شود. آستانه کابین باید توسط محافظ انگشت پا با ارتفاعی که کم تر از 75/0 متر نباشند جهت جلوگیری از حادثه مطابق آن چه که در تصویر 2 نمایش داده شده مجهز شود.

کابین باید با چرخ دنده ایمنی مجهز شود تا در مواقع حوادثی نظیر سرعت زیادتر از حد نرمال و یا فقدان تعلیق بتواند آن را متوقف کرده و یا آن را نگه دارد. این جرخ دنده توسط یک کنترل کننده (فرمانده) وارد عمل می شود، این فرمانده توسط طنابی که به کابین وصل شده فرمان می گیرد. (تصویر 1 را ببینید).

وقتی که مسافران در کابین به حالت عمودی ایستاده و در این جهت حرکت می کنند تأخیر در طول عملکرد بخش ایمنی باید بین g  2/0 تا 9 m/s2 بوده باشد تا از مجروح شدن افراد جلوگیری شود. (g= شتاب ثقل استاندارد در سقوط آزاد).

تجربه نشان داده است که حداکثر شتاب حرکت ناگهانی m/s2 1 تا شتاب m/s2 4/1 حد عملی راحتی هستند که باید در نظر گرفته شوند.

بسته به مقررات ملی، اصولاً بالابرهایی که برای جابه جایی کالاها، وسایط نقلیه و موتورآلات در نظر گرفته شده اند باید توسط افراد مجاز و آموزش دیده همراهی شوند و ممکن است دارای یک یا دو ورودی مقابل هم بدون در باشند مشروط بر این که سرعت به 63/0 متر در ثانیه نرسد. عمق کابین کم تر از 5/1 متر نباشد و دیوار چاه در سمتی که در تعبیه شده هم سطح صاف باشد.

در بالابرهای مخصوص حمل کالاهای سنگین درهای پاگرد معمولاً در جهت عمودی دو نیمه است و با موتور حرکت می کنند که معمولاً چنین شرایطی را شامل نمی شوند، در این شرایط بالابر نیاز به یک در عمودی کشویی که از توری فلزی ساخته شده باشد دارد. عرض مفید کابین و درهای پاگرد یکسان هستند تا خطری در پیاده کردن بار در اثر شاخک های لیف تراک و یا سایر ماشین آلات ایجاد نشود. طراحی این بالابرها باید به گونه ای باشد که تحمل بار، وزن تجهیزات و نیروهای ناشی از حرکت، توقف و حرکت معکوس را داشته باشند. ریل های هدایت کابین باید بخصوص تقویت شوند. وقتی که اجازه حمل اشخاص داده می شود تعداد آن ها باید متناسب با حداکثر مساحت کف در دسترس کابین باشد. به عنوان مثال، مساحت لازم برای یک بالابر برای جابه جایی 2500 کیلوگرم 5 مترمربع است که متناسب با 33 نفر می باشد. بارگیری و همراهی بار باید به دقت انجام گیرد. تصویر شماره 3 یک حالت اشتباه را نشان می دهد.

کنترل ها

 همه بالابرهای جدید توسط دکمه فشاری کنترل می شوند، کلید کابین که توسط مراقب دستگاه به کار افتد متروک شده است. ترافیک زیاد، سرعت های بالاتر، هم سطح کردن اتوماتیک و درهای موتوری این شغل را اساساً به شروع و توقف با آزاد کردن دسته کاهش داده است.به علاوه این شغل یکنواخت و خسته کننده بود و بهتر بود که کارگران از این شغل خلاص شوند.دکمه فشاری منفرد جهت کنترل ساده ترین نوع عملکرد اتوماتیک است ولی فقط برای شرایط ترافیکی خیلی سبک مناسب می باشد زیرا وقتی که یک نفر کابین را در کنترل گرفت تا وقتی که به مقصد برسد آن را در اختیار خواهد داشت.

بالابرها به صورت منفرد و یا گروهی با ترکیبی از دو تا هشت دستگاه معمولاً با کنترل های جمعی مجهز می شوند که در حالت نصب دستگاه های متعدد به یکدیگر ارتباط دارند. خصوصیت اصلی کنترل های جمعی آن است که فرمان در هر لحظه ای می تواند داده شود، یعنی این که خواه کابین در حرکت است و یا در حالت سکون، درهای پاگرد باز هستند و یا بسته فرقی نمی کند.هر دو حالت پیاده شدن (توقف) و یا فرمان آمدن کابین، در حافظه الکترونی ذخیره شده و تا زمان پاسخ نگهداری می شوند.صرف نظر از توالی فرمان های داده شده پاسخ لازم منطبق با تسلسل منطقی و در جهت حرکت کابین داده می شود.

معاینه و آزمایش ـ قبل از این که بالابری در سرویس قرار گیرد باید توسط سازمان مورد تصویب مقامات مسؤول در کشور جهت بررسی تطبیق آن با قواعد ایمنی آزمایش شود تا از عملکرد آن اطمینان حاصل گردد.یک سری مدارک فنی باید از طرف کارخانه سازنده در اختیار بازرس قرار گیرد.قطعات مختلف باید آزمایش شده و روش های آزمایش نیز باید تحت عنوان کدهای ایمنی درج شده باشد. آزمایش هایی که مورد تأیید آزمایشگاه مجاز می باشند ضروری می باشد که این آزمایش ها شامل قسمت های قفل کننده، درهای دسترسی (در صورت امکان تست آتش)، چرخ دنده ایمنی، تنظیم کننده سرعت خارج از حد و ضربه گیرهای روغنی می باشد. گواهی نامه های مربوط به قطعات مورد استفاده در نصب دستگاه ها باید ثبت شده باشند. برای وارسی بالابر در جهت این که در طول کارکرد خوب و ایمن باشد آزمایش های متناوب در فواصل زمانی لازم منطبق با حجم کارکرد دستگاه باید انجام گیرد.این آزمایش ها ممکن است از آزمایش های اولیه به منظور قبول سیستم سخت تر نباشد.قطعاتی که در کارکردهای معمولی مورد استفاده قرار نمی گیرد مانند چرخدنده ایمنی و ضربه گیرها باید در حالت خالی بودن کابین و یا سرعت پایین مورد آزمایش قرار گیرند تا از ایجاد فرسودگی و تنش زیاد در قطعات جلوگیری شود.

تعمیرات و نگهداری

یک بالابر و قطعاتش باید در فواصل معین توسط مهندسان واجد شرایط مورد تعمیر و کارهای ایمنی قرار گیرد که این مهندسان باید مهارت و دانش لازم را در زمینه های مکانیکی و جزئیات مربوط به بالابرها و مسائل ایمنی را از ابتدا از طریق آموزش توسط استاد و سپس تحت نظر یک مهندس سرویس کار آزموده فرا گرفته باشند.ترجیحاً مهندس سرویس توسط کارخانه سازنده و یا نصب کننده دستگاه استخدام شده و باید یک نفر شاگرد با حداقل 18سال سن داشته باشد.معمولاً مهندس سرویس قرارداد سرویس تعداد معینی بالابر را دارد با این امتیاز که از طرف صاحبان بالابرها شناخته شده و می تواند رابطه کاری خوبی داشته باشد.

کارهای تعمیراتی معمولاً شامل سرویس های معمولی می شوند که عبارتند از روغن کاری قطعاتی که نیاز به روغن کاری دارند، تنظیم و پاک کردن، سرویس پیشگیری در مقابل اشکالات احتمالی و بازدیدهای اضطراری در حالتی که دستگاه از کار افتاده، تعمیرات اساسی که معمولاً با مشورت مدیریت انجام می شود.قبل از شروع به کار تعمیراتی باید در هر طبقه یادداشتی مبنی بر در دست تعمیر بودن دستگاه نصب گردد.

به عنوان پیشگیری تعمیراتی بازبینی عینی دقیق، بررسی حرکت راحت و آزادانه و شرایط قطعات در حین اتصال و عملکرد رله های زمانی معمولاً کافی می باشد.تجهیزات نصب شده در چاه بالابر از طریق سقف کابین قابل بازبینی هستند، دسترسی به سقف از طریق در آخرین طبقه و بازکردن آن با استفاده از بازکردن در در حالت های اضطراری و پایین آوردن کابین با سرعت کم امکان پذیر است. یک سیستم کنترل بازرسی در سقف کابین نصب شده که شامل:کلید فرمان برای عملکرد دستگاه و خنثی کردن کنترل ها که مشتمل بر عملکرد درها نیز می باشد.بالا و پایین کردن دستگاه توسط دکمه هایی با فشار ثابت می باشد که دستگاه را با سرعت کاهش داده شده و کم تر از 63/0 متر بر ثانیه حرکت می دهد. عمل بازرسی باید تابع قسمت های ایمنی باقی بماند (درهای بسته شده و قفل شده و غیره) و نباید امکان حرکت خارج از حد نرمال وجود داشته باشد.

نصب یک کلید توقف در ایستگاه کنترل بازرسی مانع از حرکت غیر قابل پیش بینی کابین می باشد، ایمن ترین راه حرکت در جهت پایین است.مگرا این که یک وسیله کنترل قابل حمل از طریق کابل برق به پریز خروجی وصل می شود تهیه شده و مهندس سرویس در حالت چمباتمه در هنگام حرکت از این که در موقعیت مطمئن بوده و بتواند محکم در محل خود استقرار یابد اطمینان حاصل کند.قبل از ترک و پایان سرویس، مهندس سرویس باید مسؤول آسانسور را در جریان قرار دهد.

پله های برقی

پله برقی یک راه پله پیوسته متحرک است که توسط یک موتورالکتریکی به حرکت در می آید و جابه جایی افراد را به طرف بالا و یا پایین انجام می دهد.پله های برقی در مکان هایی مورد استفاده قرار می گیرند که انبوهی از افراد بخواهند حرکت کنند.مانند ساختمان های تجارتی، فروشگاه های بزرگ، ایستگاه های راه آهن و ایستگاه های زیرزمینی مترو.پله های برقی بهترین و مناسب ترین جهت هدایت حرکت مردم در مسیرهای تعریف شده از یک طبق به طبقه دیگر است(از سطحی به سطحی دیگر).ظرفیت نظری پله های برقی، تعداد نفر در 5 دقیقه، در 3 حالت عرض و سرعت های مختلف طبق جدول زیر است:

عرض (متر)                            سرعت (متر در ثانیه)

                                         5/0                     6/0                   75/0

6/0                                     325                   480                   560

8/0                                     560                   750                   850

-/1                                     750                   975                   1125

این ظرفیت ها ممکن است در حداکثر زمان مصرف و در زمان های کوتاه اتفاق بیفند، ولی در مجموع ظرفیت کلی از 70 درصد این مقادیر تجاوز نمی کند.

نیازمندی های ایمنی عمومی

انواع مختلف حوادث ممکن است در زمان استفاده از یک پله برقی اتفاق بیفتد و در جهت حفظ افراد است که قواعد ایمنی برای این نوع وسایل مبتنی بر (CIRA)وضع شده که راهنمایی است برای پله های برقی و توسط (ILO)در سال 1976چاپ شده و به وسیله گروهی از کارشناسان (CEN)تهیه شده است. دبرخانه توسط در جمهوری فدرال آلمان، در ماین/فرانکفورت تشکیل شده است.انجمن استاندارد ملی امریکا نشریه شماره 1/17 ANSIA در مورد کدهای ایمنی را چاپ کرده و شامل پله های برقی نیز می شود.

پله های برقی شامل زنجیره ای از پله های به هم پیوسته هستند که توسط ماشینی که با موتور به چرخش در می آید توسط دو غلتک زنجیری که در هر دو قسمت نصب شده اند به حرکت در می آیند.پله ها توسط غلتک هایی که در مسیر نصب شده اند هدایت می شوند به گونه ای که پله در قسمتی که باید مورد استفاده قرار گیرد به حالت افقی در آید.در ورودی و نیز در بخش خروجی پله ها، و در یک فاصله 8/0 تا 10/1 متری، بسته به سرعت و زاویه خیز پله ها، تأمین سطح افقی از تعدادی از پله ها توسط هادی ها انجام می شود. ابعاد پله ها و ساختمان آن ها در تصویر 4 نشان داده است.

در بالای هر طارمی و یا نرده یک دست انداز به ارتفاع 8/0پتا حداکثر 1/1متر نصب می شود که موازی با پله ها حرکت می کند و سرعت آن اساساً باید با سرعت  پله ها یکی باشد. دست انداز در هر بخش انتهایی پله ها و در قسمتی که پله ها به حالت افقی در آمده اند، باید حداقل 3/0 متر بیش تر از پایان محل کار پله ها ادامه یابد (تصویر 5 را ببینید) و پایه اصلی پله برقی شامل دست انداز نیز 6/0 متر بیش تر باید ادامه یابد. دست انداز باید در ورود به بخش اصلی پله برقی (پایه اصلی) در ارتفاع کمی از کف قرار گیرد و باید در این قسمت دارای حفاظ و کلید ایمنی جهت توقف دستگاه در حالاتی که انگشت و یا دست در آن گیر می کند بوده باشد.سایر موارد خطرناک حادثه ساز در اثر فاصله لازم بین بدنه و پله ها و طارمی ها می باشد، همین طور بین پله ها و دندانه ها (شانه ها)و بین قسمت عمودی پله ها و کف پله ها، که این آخری بیش تر و بخصوص در جهت بالا و در قسمت انحنای جایی که یک حرکت نسبی بین پله های متوالی وجود دارد اتفاق می افتد. نصب گیره و زبر نبودن قسمت های عمودی پله ها می تواند از این خطر جلوگیری کند.

مردم ممکن است با کفش هایشان خلاف طارمی سر خورده و حرکت کنند که این حالت ممکن است باعث گیر کردن و تله افتادن در وقتی که پله ها حالت مسطح به خود می گیرند شوند. شیب پله برقی نباید بیش تر از 30 درجه باشد مگر وقتی که ارتفاع 6 متر یا کم تر و سرعت در طول شیب حداکثر 5/0 متر در ثانیه باشد، 35 درجه مجاز می باشد. موتورخانه و بخش های رفت و برگشت باید فقط برای پرسنل تعمیرات و نگهداری به راحتی قابل دسترس باشد. این فضاها می توانند داخل خرپا و یا مستقل باشند. ارتفاع مفید باید 8/1 متر باشد (سرپوشیده باشد) و فضای کافی جهت کار  به صورت ایمن در دسترس باشد. ارتفاع مفید بالای پله ها در هر حال نباید از 30/2 متر کم تر باشد و در جایی که خطر حادثه و زخمی شدن در تقاطع کف ها وجود دارد یک مثلث بدون روزنه با ارتفاعی نه کم تر از 3/0 متر باید نصب گردد.

معمولاً شروع، توقف و یا حرکت معکوس راه پله باید فقط توسط کارکنان مجاز انجام گیرد.شروع اتوماتیک همراه با عبور افراد در حالت های خاص مجاز می باشد بدین معنی که پله برقی قبل از رسیدن فردی به آن شروع به حرکت کند.پله برقی باید مجهز به یک سیستم کنترل و بازرسی برای زمان تعمیرات و بازبینی باشد.

نگهداری و بازرسی

مطالب آمده تحت عنوان (بالابرها)برای پله های برقی هم، با تغییراتی برای این دستگاه کاملاً متفاوت، تناسب داشته و باید توسط افراد مجاز برای نگهداری دستگاه نصب شده در کیفیت خوب و کارکرد ایمن مورد استفاده قرار گیرد.مدارک فنی حاوی اطلاعات باید در دسترس باشد، جزئیات محاسبات اصلی تقویت ساختمان، پله ها، قطعات مربوط به حرکت پله ها، داده های عمومی، نقشه های کلی، نمودار طرح سیم کشی ها و آموزش های لازم پس از آزمایش به وسیله شخص و یا سازمان مجاز تایید شده توسط سازمان های مجاز ملی، پله های برقی در سرویس قرار می گیرند. بازرسی های دوره ای در فواصل زمانی داده شده لازم و ضروری می باشد.

انتقال دهنده افراد (کف های متحرک)

انتقال دهنده افراد

یک مسیر پیوسته جهت انتقال افراد بین دو نقطه در یک سطح و یا در دو ارتفاع مختلف بوده و توسط موتور به حرکت در می آید.انتقال دهنده ها برای جابه جایی تعداد زیادی از افراد درفرودگاه ها از ایستگاه اصلی به دروازه ها و بالعکس مورد استفاده قرار می گیرند، همچنین در فروشگاه های بزرگ و سوپرمارکت ها، وقتی که انتقال دهنده ها افقی هستند کالسکه بچه ها، چرخ های دستی، چمدان ها و وسایل حمل غذا را می توان بدون خطر با آنها انتقال داد.ولی وقتی که انتقال دهنده ها دارای شیب هستند این وسایل به خصوص وقتی که سنگین باشند باید دارای قفل و ترمز خودکار باشند، مسیرها شامل صفحات فلزی هستند ماند پله های برقی ولی بلندتر، و یا به صورت تسمه فلزی می باشند.هر دو باید در جهت حرکت آجدار بوده و شانه ها باید در هر دو انتها نصب شده باشند. شیب نباید بیش تر از 12 درجه باشد و در نقاط انتهایی و در شیب بیش از 6 درجه صفحات و تسمه قبل از رسیدن به انتها باید حداقل در فاصله 4/0متری به حالت افقی در آیند.در مسیر انتقال و در طول آن باید دست اندازی با نوار متحرک بر روی آن نصب شود که اساساً سرعت آن مطابق سرعت انتقال دهنده افراد می باشد.سرعت نباید بیش تر از 75/0متر در ثانیه باشد مگر در حالتی که انتقال دهنده به صورت افقی حرکت کند که در این حالت سرعت تا 9/0 متر در ثانیه مجاز بوده و در عرض مسیر نباید از 1/1 متر افزون باشد.

نیازمندی های ایمنی برای انتقال دهنده افراد عموماً مانند همان هایی است که برای پله های برقی عنوان شد و باید شامل همان موارد گردد.

بالابرهای (سنگین) ساختمانی

این بالابرها به صورت موقت جهت جابه جایی افراد و مصالح ساختمانی در محوطه ساختمان نصب می گردند.آنها شامل اتاقکی هستند که در ریل ها حرکت کرده و باید توسط یک نفر مسئول که در داخل آن استقرار می یابد مورد استفاده قرار گیرند. استانداردهای ایمنی در این دستگاه ها به نسبت متفاوت می باشد. در حالت های به خصوص و نادری، این بالابرها مطابق استانداردهای ایمنی برای بالابرهای دایمی کالا و افراد نصب می گردند، با این استثنا که حصار چاه از شبکه فولادی قوی برای کاهش نیرو باد ساخته می شود. استاندارد ایمنی مشکل برای این گونه بالابرهای ساختمانی که نیازمندی های لازم را مشخص می کنند دارا می باشند. در هر حال، در خیلی از موارد استاندارد ایمنی و جزئیات ساخت خیلی پایین می باشد، کابین که فقط توسط یک کابل فولادی معلق است به وسیله یک موتور دیزل به حرکت در می آید.بالابرهای ساختمانی باید توسط موتور الکتریکی به حرکت در آیند تا حد سرعت ایمن و مجاز آنها رعایت گردد. کابین باید محصور شده و حفاظ های لازم در ورودی آن پیش بینی گردد. بازشوهای مناسب در دسترس های طبقات باید متناسب با درهای بسته به ارتفاع 1متری از کف باشند، بخش بالایی در باید از شبکه فولادی با روزنه هایی حداکثر به ابعاد 10×10 میلی متر باشد. آستانه درهای دسترسی و کابین ها باید مجهز به حفاظ باشد: کابین باید به دنده ایمنی مجهز باشد. یکی از اتفاقات عادی در اثر استفاده کارگران از بالابری است که تنها برای جابه جایی مصالح و کالا ساخته شده و دارای دیوارهای جانبی و در جهت حفاظت آنها در برخورد با قطعات داربست و یا سقوط آنها در طی انتقال نمی باشد. قطعاً لازم است که قواعدی به اجرا گذارده شود و سازمان بین المللی کار کدهایی منتشر کرده و پیشنهادهای عمومی را عنوان کرده است.

بالابرهای پیاده رو

این بالابرها خطرهای زیادی برای افرادی که با آنها کار می کنند و یا عابرهای ایجاد می کند. نیازمندی های ایمنی ویژه هماند بالابرهای معمولی برای آنها لازم است. در حالت خاص، این بالابرها نباید در محل درهای ورودی و خروجی های اضطراری (حریق) استقرار یابند و بالاترین بازشوی دسترسی باید دارای حفاظ برای جلوگیری از خطر برخورد افراد با دریچه ها و یا کابین، وقتی که به طرف و یا از پیاده رو حرکت می کند، باشد.

بالابرها برای انسان

مخاطرات برای افرادی که با این انتقال دهنده های موتوری که با تسمه حرکت می کنند به شرح زیر می باشند:

الف) سوارشونده ممکن است تا نقطه اوج حمل شود؛

ب) سوار شونده ممکن است قادر به ایجاد توقف اضطراری نباشد؛

ج) سر یا شانه های شخص ممکن است به لبه های بازشوی طبقات برخورد کند؛

د) سوار ممکن است در سوار شدن یا پیاده شدن از کابین پس از عبور از سطح پله به بیرون و یا از روی آن جهش کند.

هـ) ممکن است سوار شونده قادر به رسیدن به مقصد به علت قطع نیرو و یا توقف تسمه نشود.

این انتقال دهنده ها خیلی خطرناک هستند به طوری که هر گونه تلاش ممکن باید برای جایگزینی آنها با وسیله ای ایمن تر به عمل آید، که در آلمان انجام گرفته است، که در آنجا کارخانه سازنده بالابر (Muhlenaufzug)ساخت بالابر موسوم به بالابر آسیا را توسعه داده است.با در نظر گرفتن استفاده کنندگان محدود این دستگاه ها، طرح فنی ساده ای برای کاربرد آنها داده شده است.ظرفیت 200 کیلوگرم، درهای دسترسی شامل دکمه های فشار با فشار یکنواخت می باشد و از کابین یک طناب به کلید حرکت معکوس متصل می گردد.

 

مخاطرات آتش

عموماً چاه آسانسور در تمامی ارتفاع ساختمان بالا رفته و طبقات مختلف را به هم وصل می کند.آتش و یا دود ناشی از آتش در طبقات پایین ساختمان ممکن است از طریق چاه آسانسور و در شرایط خاص به دلیل خاصیت دودکش کردن چاه گسترش یابد.یک چاه آسانسور نباید به عنوان یک قسمت از سیستم تهویه را تشکیل دهد. بلکه باید کلاً به وسیله دیوارهای بدون سوراخ محصور بوده و چنین دیوارهایی نباید از مواد قابل اشتغال باشد و در هنگام آتش سوزی نیز نباید گاز و بخارهای زیان آور یا دود تولید کند.

ورودی ها باید از درهای ضد آتش باشند.نیازمندی ها معمولاً در مقررات ساختمانی کشوری آورده شده ولی منطبق با شرایط و کشورها فرق می کند. یک هواکش با مقطع کافی باید در محل معینی در بالاترین نقطه چاه و یا در بالای موتورخانه روی آن جهت خروج دودها در نظر گرفته شود.

اگر قرار باشد درها پاگرد کارکرد قابل اعتمادی داشته باشند نمی توانند ضد دود باشند.اگر مسدود کردن دود در نظر می باشد باید وسایل اضطراری جدای از درهای ورودی در نظر گرفته شود.

عموماً، یکی از آسانسورها که تمامی طبقات را سرویس می دهد جهت آتش نشان ها در نظر گرفته می شود و می تواند در اختیار آنها قرار گیرد که به وسیله کلیدی که در طبقه اصلی قرار دارد به کار افتد.ظرفیت، سرعت و ابعاد کابین باید مطابق شرایط معین  باشد. به عنوان یک قاعده پیشنهاد می گردد که در زمان آتش سوزی به دلیل امکان قطع برق و سایر دلایل نباید از آسانسور برای جابه جایی افراد به دلیل احتمال گیر افتادن آنها در کابین استفاده کرد. در ساختمان های بلند، بالابرها تنها وسیله عملی برای تخلیه افراد می باشند و معمولاً طبق مقررات آسانسورها باید تا در سطح خیابان باز شوند و به سالن های ضد آتش که دسترسی نزدیک به خیابان دارند سرویس دهند.

تسمه نقاله

تسمه نقاله

تسمه نقاله چیست؟

اگر تا به حال به سالن یک فرودگاه مراجعه کرده باشید حتما متوجه نوارهای سیاه رنگ متحرکی شده اید که وظیفه حمل بار, ساک و چمدان مسافران را برعهده دارد.این نوارها که می تواند به رنگ ,عرض , طول و ضخامتهای مختلف باشد تسمه نقاله نام دارد.
کاربرد این وسایل حمل و نقل امروزه چنان فراگیر و گسترده شده است که می توان آنها را نه تنها در سالن های مجلل فرودگاه ها بلکه در اعماق خاک گرفته معادن نیز یافت.
اما چه چیز چنین کاربرد گسترده و صنعت پیچیده ای را برای تسمه نقاله فراهم ساخته است؟آیا مگر تسمه نقاله یک نوار لاستیکی صاف و ساده نیست که دور محوری می چرخد و بارها را جابجا می کند ؟پس این امر نباید موضوعی پیچیده و سخت باشد و مسلما هر شرکت و کارخانه ای که دستگاه های مورد نظر را داشته باشد ,قادر به تولید این نوار خواهد بود.آیا غیر از این است؟
آنچه در این مقاله پیش روی شما قرار خواهد گرفت قصد دارد فرآیند تولید این محصول را تا حدی شرح داده و در نهایت قضاوت را به خواننده بسپارد.

ابتدا به بیان شمایی کلی از ساختار تسمه نقاله لاستیکی می پردازیم.
تسمه نقاله از سه قسمت اصلی تشکیل شده است :

1.لاستیک روکش بالای تسمه: قسمتی است که بار روی آن قرار می گیرد و جنس و ضخامت این لایه باید متناسب با نوع مواد حمل شونده و شرایط کارکرد تسمه باشد.مشخصات فیزیکی مواد از قبیل دما ,ریز و درشت بودن ذرات, برندگی یا صاف بودن و نیز مشخصات شیمیایی مواد حمل شونده در انتخاب ضخامت و جنس لاستیک روکش موثرند. لذا تسمه نقاله ای که در فضای باز و شرایط جوی گوناگون اقدام به حمل قطعات تیز و برنده می کند دارای جنسی بسیار متفاوت با دیگری است که در سالن یک کارخانه عهده دار حمل وسایل سبک و یکنواخت است.

2. منجید تسمه نقاله : این قسمت دارای اهمیت خاصی در ترکیب تسمه می باشد , چرا که تامین استحکام مورد نیاز جهت حمل بار و به گردش در آوردن تسمه بر روی ماشین نقاله به عهده منجید می باشد.

3.لاستیک روکش پایین تسمه: این قسمت منجید را در مقابل سایش قسمتهای مختلف ماشین نقاله و سرریز مواد حمل شونده محافظت می کند. عموما ضخامت روکش لاستیک پایین از ضخامت روکش لایه رویه کمتر است.
لایه رویه تسمه نقاله براساس زاویه شیب حمل بار و نوع بار می تواند به شکل های صاف, متخلخل (گریپ)V, شکل و... باشد.ضمن اینکه لاستیکی که جهت رویه تسمه بکار می رود می تواند مقاوم حرارت ,مواد شیمیایی ,اجسام برنده ,اجسام ساینده و ... باشد.
پس همانطور که می بینیم انتخاب جنس مناسب برای رویه و زیره, منجید مناسب با تعداد لایه های کافی که توانایی حمل بار مورد نظر را داشته باشد و در نهایت پخت کامل و بی نقص لایه هایی که بر روی هم قرار گرفته اند نقشی تعیین کننده و اساسی در تولید یک تسمه نقاله مناسب دارند.
اکنون مختصری به تولید تسمه می پردازیم:
ابتدایی ترین و البته مهم ترین مرحله که در اصل تعیین کننده مرغوبیت تولید نهایی است تهیه فرمول آمیزه است.آمیزه ای که قرار است با کنار هم قرار دادن اجزایی ریز و درشت, برخی چندین کیلوگرم و برخی چند گرم, تشکیل شود.اجزایی که هریک نقشی مهم و تعیین گر در ساختار نهایی محصول خواهند داشت.محصولی که قرار است بدست مشتری برسد و رضایت او را در پی داشته باشد.پس باید نهایت دقت در این مرحله اعمال شود.
سپس کار بدست واحد تولید سپرده می شود تا مواد درج شده در فرمولاسیون را توزین کرده و پس از اختلاط به صورت ورق های لاستیکی درآورد.اما این ورقه ها هنوز کامل نیستند تا زمانی که با منجید پیوسته شده و پخت شوند.پخت لاستیک است که آن را از ورقه ای نرم و شکل پذیر به قطعه ای مستحکم تبدیل می کند.
در طی تمامی مراحل باید بازرسانی باشند تا از کیفیت مناسب تولید مطمئن شده و حتی از محصول نهایی شکل گرفته نیز به سادگی نگذرندو تا زمانی که از قابلیت تسمه اطمینان حاصل ننموده اند اجازه ارسال به مشتری را ندهند!

تسمه نقاله ها به طور گسترده در کارخانجات ومعادن برای انتقال مواد مورد استفاده قرار می گیرند.از خصوصیات این ماشین آلات ظرفیت های بالا و حداقل نیاز به تعمییرات ونگهداری استامروزه خطوط انتقال کالا که اصطلاحا  نقاله  نامیده  میشوند  بخش  لاینفک صنایع مختلف تولید استخراج ، فرآوری ، مونتاز و غیره است. از آنجا که غالبا  فرآیندهـای  تولید هر محصول متشکل از بخشهای گوناگون هستند و مـــواد اولیــه یا کالای نیم ساخته باید مسافتی را بین ایستگاه هـای مختلف طی نماید تا به محصول نهایی تبدیل شو د ، کانوایر از حیث افزایش راندمــــان ، تولید  و  کاهش هزینه  جابجایی مناسبترین ابزار ممکن است . از ســایر دلایل کاربرد یک کانوایر میتوان به جلوگیری از تماس انسان بامحیطهای آلوده یا خطرناک مثل کوره های پخت رنگ و محیطهای حاوی مواد سمی اشاره نمود. کاهش جابجایی بی مورد  ابزارهـا و نیروی انسانی و  روتین نمودن پروسـه تولید از سایر مزایای استفاده از یک سیستم کانوایر است.نوار های نقاله از تجهیزات بسیار مهم جهت انتقال مواد جامد می باشند.در این تجهیزات ، مواد پس از تخلیه مناسب بر روی باند، در فواصل طولانی و شرایط حتی نا مناسب محیطی از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می گردند.لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می باشد. ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد. از نمونه های متداول این ماشین آلات در صنعت می توان به نقاله های مکانیکی اشاره کرد که نقش بسزایی را در توسعه روشهای حمل و نقل دارند.

تسمه نقاله لاستیکی

این نوع از نقاله ها از ترکیباتی از کائوچوی طبیعی و رابر ساخته می شود و در انواع گوناگون از نظر کشش و مقاومت جهت مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد.

§         تسمه های مواد غذایی که به جهت نداشتن رنگ و بو و طعم و سم در صنایع غذایی و بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد.

§         تسمه های ضد سایش و مقاوم در برابر بریدگی و دارای ضریب کششی بالا. این نوع تسمه برای جابجایی انواع کلوخهای معدنی فلزی ،‌ پوکه زغال سنگ ،‌ کلوخ معدنی مس و سنگ آهک یا خرده شیشه و انواع بار فله برنده و دارای سایش بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

§         تسمه های با آج V:این نوع تسمه برای جابجایی انواع مواد فله و بسته بندی در شیب هایی با زوایای مختلف به کار یروند.

آزمایش مکانیک خاک

مقدمه

این آزمایش سریعترین و ساده ترین روش آزمایش برای تعیین مقاومت برشی است و همچنین در تعیین مقاومت در جای خاک از این روش استفاده می‌شود.    به منطور تعیین مقاومت برشی خاکهای چسبنده معمولا از این آزمایش استفاده می شود ، این آزمایش سر   یعترین و ساده ترین روش آزمایش برای تعیین مقاومت برشی است و در تعیین مقاومت در جای خاک نیز از این روش استفاده می گردد ؛ این آزمایش را می توان آزمایش سه محوری    با فشار همه جانبه برابر صفر نامید .

مقاومت در خاکهای چسبنده : اجزای مقاومت برشی در خاکهای چسبنده بسیار پیچیده تر از خاکهای دانهای است . خاکهای دانه ای از ذراتی تشکیل شده اند که به علت اندازه و شکلشان ، دارای سطح مخصوص (Specific Surface) کوچکی هستند و در آن رفتار نیروهای جرمی مانند وزن، بیشتر از نیروهای سطحی کنترل کننده است ؛ از طرف دیگر ذرات خاک چسبنده به علت شکل و اندازه ای که دارند ( اغلب پولکی شکل هستند ) ، دارای سطح مخصوص بالایی بوده و رفتار آنها بیشتر تابع نیروهای سطحی است تا نیروهای جرمی .

مقاومت برشی خاکهای چسبنده از دو نوع متفاوت اصطکاکی و مقاومت چسبندگی ناشی می شود . مقاومت اصطکاکی تابع نیروهای وزنی است که بیشتر در خاکهای دانه ای به چشم می خورد و مقاومت چسبندگی تابع نیروهای سطحی است ، البته رفتار دقیق نیروهای سطحی که باعث چسبندگی می شود هنوز ناشناخته می باشد . باید توجه داشت که چسبندگی خاک یک پارامتر ثابت نبوده ، تابعی از بار منتقل شده توسط سازه خاک است ، همچنین بستگی به بارهای بین دانه ای و چکونگی انجام آزمایش دارد . در حالتی که هیچ بار جانبی بر نمونه وارد نشود ، چسبندگی به عنوان مقاومت برشی خاک مطرح می گردد .

آزمایش تک محوری(un confined compression test ) ،که یکی از ساده ترین و پراستعمال ترین آزمایش هاست و با رابطه زیر تعریف می شود:

 = مقاومت فشاری ساده (تک محوری)

این مقاومت با اعمال تنش محوری به نمونه‌ی استوانه‌ای شکل خاک بدون آنکه فشار محیطی به آن وارد شود و با بررسی کرنش‌های محوری مربوط به مقادیر مختلف تنش، تعیین می‌شود. تنشی که بر اثر آن در نمونه‌ی خاک گسیختگی رخ خواهد داد به نام مقاومت فشاری ساده (تک محوری) نامیده شده است.

در نمونه‌های رسی که اشباع باشند، این مقاومت با افزایش درصد رطوبت خاک، کاهش می‌یابد. در خاکهای غیراشباع و در صورتی که وزن مخصوص خشک خاک ثابت باقی بماند نیز این مقاومت با افزایش درجه‌ی اشباع خاک کاهش می‌یابد.

2-هدف آزمایش و شماره‌ی ASTM

این آزمایش با نام استاندارد تعیین مقاومت فشاری تک محوری (خاکهای چسبنده)باشماره ASTM D2166-66 می باشد.

هدف از انجام این آزمایش تعیین چسبندگی اولیه یعنیCU، رسم منحنی رفتار خاک و اندازه گیری مقاومت فشاری تک محوری خاکهای چسبنده دست خورده یا دست نخورده با استفاده از روش کرنش کنترل شده می باشد.

به طور خلاصه می توان گفت هدف از این آزمایش تعیین تقریبی و سریع مقاومت فشاری تک محوری خاکی است که دارای چسبندگی کافی و مناسب جهت انجام این آزمایش باشد.

در روش های فوق مقاومت فشاری تک محوری،عبارت است از حداکثر نیروی وارد بر سطح به هنگام شکست نمونه و یا نیروی وارده بر واحد سطح وقتی که 20 درصد کرنش انجام گیرد.

3-ابزار مورد نیاز آزمایش

1) وسیله انجام آزمایش فشاری ساده

2) قالب تراکم و کوبه‌ی مخصوص  

3) جک

4) کولیس

5) کرنومتر

6)  ظرف فلزی جهت توزین آب

7) ظرف جهت توزین خاک

8) الک نمره4

9) ترازو با دقت 1/0 گرم

دستگاه مخصوص آزمایش

وسیله‌ی انجام آزمایش فشاری ساده:این دستگاه شامل یک پایه ی سنگینی مجهز به یک جک دنده ای جهت بارگذاری و قاب بارگذاری می باشد به قاب بارگذاری حلقه نیروسنج و صفحه ی بالایی نگهدارنده نمونه متصل می باشد. جک بارگذاری می تواند هیدرولیکی یا با هوای فشرده کار کند که به محور بالا رونده آن صفحه ی نگهدارنده ی پایینی نمونه متصل است و می تواند آن را در جهت قائم بالا و پایین ببرد.

4- گزارش نحوه‌ی تهیه‌ی نمونه و اجرا

ابتدا 372.9 گرم خاک رد شده از الک نمره 4 را با 40 گرم آب به خوبی با هم مخلوط کردیم (مقادیر ذکر شده برای خاک و آب در بخش محاسبات خواهد آمد). به گونه‌ای که رطوبت به تمام قسمتهای خاک برسد و گل یکدستی به دست آید. سپس این گل را به شرح زیر داخل قالب تراکم مخصوص آزمایش تک محوری ریختیم.

ابتدا یک سوم از گل ساخته شد را در قالب ریخته و12  ضربه با کوبه مخصوص که سطح مقطع استوانه‌ای به قطر داخلی قالب داشت به صورت عمود و به گونه‌ای که قالب تراکم حرکت نکند، کوبیدیم. سپس از دو سوم گل باقیمانده، یک سوم دیگر آن را داخل قالب ریختیم و به تعداد ذکر شده با شرایط گفته شده کوبیدیم.

همین عمل را با یک سوم نهایی گل انجام دادیم. سپس قالب تراکم را روی جک قرار داده و با حرکت دسته‌ی جک به سمت بالا و پایین نمونه را از قالب جدا کردیم و قطر طول آن را با کولیس اندازه گرفتیم. در این مرحله نمونه را روی فک پایینی دستگاه مخصوص آزمایش تک محوری که با فک بالایی فاصله‌ای بیشتر از ارتفاع نمونه داشت قرار دادیم و با زدن دکمه بالا برنده‌ی فک پایین، که سرعتی برابر mm/min 1 داشت سطح بالایی نمونه را با فک بالایی دستگاه کاملاً مماس کردیم. در این مرحله دکمه را خاموش کردیم و گیج اندازه‌گیری تغییر شکل رینگ را که از نوع فشاری بود را کالیبره کرده به گونه‌ای که عقربه آن روی صفر قرار داده شد. در این زمان دکمه بالا برنده فک پایین را روشن کرده و هر 15 ثانیه یکبار عدد مشاهده شده روی گیج را قرائت کرده و یادداشت نمودیم. این عمل را 15 ثانیه، 15 ثانیه تکرار کردیم تا زمانی که عدد قرائت شده از روی گیج از 15 ثانیه قبلی خود کمتر شد.

این موضوع بیانگر گسیختگی نمونه در اثر برش در صفحه‌ای از نمونه خاک بود. در این مرحله به منظور تکمیل آزمایش تا چند بار دیگر هر 15 ثانیه عدد قرائت شده از گیج را که دیگر روندی نزولی داشت قرائت نموده و آنها را یادداشت کردیم. به این ترتیب کلیه نقاط لازم جهت رسم منحنی رفتار به دست آمد.

5-اندازه‌گیری‌ها

مشخصات نمونه:

D = 5 Cm

L = 9.9Cm

W = 10%

372.9 gr  = وزن خاک خشک

40 gr = وزن آب

410.2 gr = وزن نمونه پس از اختلاط (مقداری از آب در حین اختلاط تبخیر شده است.)

150	135	120	105	90	75	60	45	30	15	T زمان (sec)
437	398	351	300	245	193	142	100	59	23	عدد قرائت شده از روی گیج (mm)

	210	195	180	165	T زمان (sec)
	354	389	443	453	عدد قرائت شده از روی گیج (mm)

6-محاسبات و نتیجه‌گیری

                          

                              

                                    

                                                واقعی

                                                       واقعی

محاسبات مربوط به یک زمان خاص مثلاً t = 2 min :

2 mm = تغییر شکل میلیمتر

129 = قرائت اندازه‌گیری

 

                                                =   تغییر شکل نسبی

   = تغییر شکل – طول اولیه = طول نمونه در حین آزمایش 

         

  =  مساحت اولیه ×                      = مساحت تصحیح شده 

                                                               =  قرائت رینگ   =  نیرو                                                                                                                                                                          

بعد از رسم منحنی رفتار داریم:

                                            =                                 = فشار

                                                        ضریب چسبندگی

تغییر شکل     mm	قرائت گیج نیرو سنج	تغییر شکل نسبی	طول نمونه در حین آزمایش	سطح مقطع اصلاح شده Cm^2	نیرو(kg)	فشار(تنش) kg/cm^2	زمان s
DL	G	e = DL/L0	1 - e	A = A0 / 1 - e	F=1/42*G/9.81	s = F / A
0.00	0.00	0.00	1	19.63	0.00	0.00	0.00
0.25	23	0.002525	0.997475	19.6797	3.329256	0.169172	15
0.50	59	0.005051	0.994949	19.72964	8.540265	0.432865	30
0.75	100	0.007576	0.992424	19.77985	14.47503	0.731807	45
1.00	142	0.010101	0.989899	19.83031	20.55454	1.036521	60
1.25	193	0.012626	0.987374	19.88102	27.9368	1.405199	75
1.50	245	0.015152	0.984848	19.932	35.46381	1.77924	90
1.75	300	0.017677	0.982323	19.98324	43.42508	2.173075	105
2.00	351	0.020202	0.979798	20.03474	50.80734	2.535962	120
2.25	398	0.022727	0.977273	20.08651	57.6106	2.868124	135
2.50	437	0.025253	0.974747	20.13855	63.25586	3.141034	150
2.75	453	0.027778	0.972222	20.19086	65.57187	3.247602	165
3.00	443	0.030303	0.969697	20.24344	64.12436	3.167662	180
3.25	389	0.032828	0.967172	20.29629	56.30785	2.774292	195
3.50	354	0.035354	0.964646	20.34942	51.24159	2.518086	210

7- بحث در خطاها

1) خطای توزین میزان خاک و آب

2) خطای نرسیدن رطوبت به طور یکنواخت به همه قسمتهای خاک جهت تهیه نمونه

3) خطای لرزش قالب تراکم حین زدن ضربه

4) خطای کاملاً عمود نبودن کوبه مخصوص حین زدن ضربه

5) عدم همزمانی کامل و وجود کمی فاصله بین زمانی که باید قرائت انجام شود و زمان قرائت در عمل.

6)سطح فوقانی نمونه باید کاملاً مسطح و صاف می بودکه در عمل به علت عدم کوبش به طور کاملاً یکنواخت این امر در حد ایده آل محقق نشد.

7)خطای ناشی از دستگاه ها نظیر خطای دقت ترازو یا کولیس یا خطای عدم تنظیم گیج نیرو یا کرنش

8)خطای ناشی از فاصله افتادن بین زمان ساخت نمونه و زمان قرارگیری آن در دستگاه تک محوری

9)خطای ناشی از عدم قرارگیری صحیح نمونه در دستگاه تک محوری

8-نظرات شخصی

از مواردی که در بررسی این آزمایش میتوان به آن پرداخت لزوم عدم تغییر رطوبت و یا مقطع نمونه حین بیرون آوردن آن از قالب توسط دستگاه بیرون آورنده نمونه از لوله است.از آنجا که استفاده از دستگاه بیرون آورنده ی نمونه ممکن است باعث فشردگی و دست خوردگی نمونه شود بهتر است لوله نمونه گیر را به قطعات کوچکتری تقسیم کنیم تا خارج کردن نمونه آسان و بدون دستخوردگی صورت پذیرد و یا می توانیم آن را از درازا شکافته ونمونه را خارج کنیم.

اگر در آزمایش از نمونه های تراشیده شدنی استفاده می کنیم باید این عمل در اتاق مرطوب و یا جاییکه هیچگونه تغییر در میزان رطوبت آنها داده نشود انجام گیرد.در چنین مواردی نمونه ها باید دارای مقطع عرضی مربع یا دایره باشند و هر دو انتها بر محور تقارن عمود باشند.در صورتی که سنگریزه و یا قلوه هایی باعث ناهمواری در قاعده ی نمونه شده باشد می توانیم به وسیله ی لایه ی نازکی از پلاستر یا ماده ای مشابه آن را صاف کنیم همچنین لازم به ذکر است در صورتی که نمونه مناسب باشد می توانیم تمام آنرا در ماشین تراش قرار دهیم تا نمونه ی آزمایشگاهی با قطر و طول لازم تهیه شود.در بعضی از موارد برای جلوگیری از ایجاد و افزایش نیروی مویینه در خاک بهتر است بلافاصله (حتی در طول آزمایش)نمونه را با غشا پلاستیکی ،گریس یا انواع محافظ های دیگر بپوشانیم. از جمله موارد دیگر که می توان به آن توجه کرد این است که در این آزمایش تنها روش کنترل کرنش به کار برده شد که اگر هر گروه به روش کنترل تنش نیز این آزمایش را انجام می داد، می توانست نتایج حاصل از هر دو روش را مورد مقایسه و بررسی قرار دهد0افزون بر آن انجام آزمایش تک محوری نمونه اشباع شده و مقایسه نتایج آن با نمونه غیراشباع می توانست به دانشجویان در توجه به نکات تأثیر گذار بر این آزمایش کمک کند.  

آزمایشگاه مقاومت مصالح

آزمایشگاه مقاومت مصالح:

کلیه قطعاتی که در ماشین ها و دستگاه های صنعتی به کاربرده می شود دارای مقاومت و سختی های مربوط به خود هستند که مهندسین بعد از طرح و نیروی یک ماشین یا یک دستگاه صنعتی و کلیه محاسبات مربوط به نیروهای وارده بر هر قطعه از این دستگاه ها می بایست که قطعات فوق و یا قطعه ای با همان جنس از نظر سختی و مقاوت شان مورد آزمایش قرار می دهند تا متوجه شوند آیا قطعات مزبور تحمل نیروها و یا تنش های وارد برخود را دارند یا نه.

این سختی های قطعات توسط ماشین ها و دستگاه های مختلف آزمایش می شوند.

مقاومت مصالح: وقتی جسمی تحت تأثیر نیروی خارجی قرار گیرد بر حسب مقدار و نحوه تأثیر نیرو از خود مقاومت های مختلفی نشان می دهد علمی که نحوه اثر نیرو بر اجسام و عکس العملی که آنها از خود نشان می دهند و بررسی می کنند مقاومت مصالح گویند.

استحکام یا مقاومت:

حداکثر ایستایی قوای داخلی جسمی در مقابل نیروهای خارجی

تنش:

برای سنجش استحکام جنس معمولاً نیرویی که در واحد سطح اثر می کند به حساب آورد و آن را تنش گویم.

تنش نیرو بر حسب نیوتن و نیرو بر حسب N و A سطح مقطع بر حسب میلی متر مربع

مثال: به جسمی نیروی کششی 1800 نیوتن وارد می شود تعیین کنید جسم تأثیر چه تنشی قرار می گیرد؟

6=2*3

مثال: در صورتی که تنش مجاز قطعه ای دایره شکل برابر 300 مگا پاسکال باشد و تحت اثر نیروی محوری 10 کیلو نیوتن قرار گیرد حداقل قطر مقطع چقدر باید باشد؟

عنوان آزمایش: رفتار مواد در مقابل نیروهای کششی

هدف آزمایش:

بررسی رفتار الاستیکی و بیشتر پلاستیکی مواد به کمک نمودار تنش و تغییر بُعد نسبی انجام می گیرد برای به دست آوردن چنین نمودارهایی بیشتر از آزمایش کششی استفاده می شود به کمک این آزمایش نه تنها می توان رفتار الاستیکی و مواد را پیشگویی کرد بلکه می توان تعداد زیادی از خواص مکانیکی مواد از قبیل انعطاف پذیری، مقاومت کششی حد الاستیکی و مدول الاستیکی، حد تسلیم و استحکام شکست که برای کاربرد صنعتی مواد حائز اهمیت است را تأیید کرد به وسیله این آزمایش و رسم دیاگرام تنش و تغییر طول نسبی می توان اطلاعات لازم را دربارة چگونگی تأثیر نیرو به ذرات جسم و عکس العملی که جسم با افزایش نیرو از خود نشان می دهد به دست آورد.

عمده ترین عوامل مؤثر بر نمودار در این آزمایش:

تأثیر درجه حرارت و سرعت کشش

وسایل مورد نیاز:

1- دستگاه کشش                                                                                                2- قطعه فولادی

مشخصات قطعه:

نحوة آزمایش:

قطعه فولادی را بین دو گیره دستگاه می بندیم و تحت تأثیر نیرو قرار می دهیم و ازدیاد طول را نوشته و عمل فوق را با نیروهای بیشتر تا آنجا ادامه می دهیم که جسم از هم گسیخته شود حال اگر مشخصات به دست آمده در آزمایش را در روی محور مختصاتی که محور عمودی آن تنش بوده و محور افقی آن کرنش را نشان می دهد منتقل کنیم و به هم وصل کنیم دیاگرام زیر به دست می آید.

5/8

4/8

8

8

5/7

7

5/6

6

5/5

5

5/4

4

3

5/2

2

5/1

1

F

61/3

84/2

3/2

96/1

34/1

03/1

89/0

72/0

64/0

58/0

49/0

49/0

4/0

34/0

39/0

23/0

15/0

92/176	23/159	54/141	15/106	46/88	77/70	07/53	38/35
019/0	018/0	016/0	013/0	011/0	009/0	007/0	005/0

73/300	23/297	08/283	08/283	39/256	69/247	230	31/212	62/194
12/0	094/0	076/0	065/0	044/0	034/0	029/0	024/0	021/0

********

نمودار افقی صفحه 5

********

آزمایشگاه مقاومت مصالح

E : حد الاستیک

حدی است که زیر آن اگر نیرو را حذف کنیم جسم به حالت اولیه بر می گردد. در این منطقه تغییرات تنش با تغییرات افزایش طول نسبی متناسب است. تنش در این حد را تنش الاستیک گفته و با نمایش می دهند.

S : حد روانی

حدی است که با حذف نیرو جسم کاملاً به حالت اولیه خود برنمی گردد و یک تغییر طول دائمی جزئی در آن پدید می آید کمی بالاتر از این حد جسم به حالت روانی خود رسیده یعنی لایه های کریستالی از محل خود شروع به حرکت کرده و با ثابت ماندن تنش اضافه طولی در جسم می شود که از آن به بعد برای ادامه آزمایش نیاز به افزایش تنش داریم یعنی در پایان این حد ذرات داخلی جسم حداکثر تلاش خود را برای جلوگیری از تغییر طول بیشتر شروع خواهند کرد. تنش در این حد را تنش روانی گفته و با علامت  نمایش می کند.

B : حد شکست

حدی است که در آن جنس از محل ضعیف ترین سطح مقطع به طور ناگهانی شروع به لاغرشدن می کند و سپس به دلیل تقلیل سطح ادامه آزمایش با نیروی کمتری امکان پذیر است. این حد را تنش ماکزیمم گفته و با علامت  مشخص می کنند.

تنش کششی کلیه فولادها از طرف کارخانه سازنده مشخص می شود مثلاً st37 مشخص کننده فولادی است که استحکام آن 370 نیوتن بر میلی متر مربع می باشد.

Z : حد انقطاع:

حدی است که در آن مقطع جسم از هم باز شده و جسم پاره می شود.

قانون هوک:

در زیر حد الاستیسیته ازدیاد طول نسبی متناسب با تنش می باشد در دیاگرام تغییر طول نسبی و تنش چون منحنی تغییرات قبل از حد الاستیسیته به صورت یک خط مستقیم می باشد لذا می توان ضریب زاویه آن را به صورت زیر نوشت.

واحد

برای هر فلز ضریب زاویه منحنی فوق مقدار ثابتی است که آن را با حرف E نشان داده و با نام مدول الاستیسیته مشخص می کنند که مقدار آن از طرف کارخانه سازنده برای هر فلز مشخص شده است.

TanQ=Eà

 

انواع شکست ها در کشش تک محوری:

الف) شکست ترد                                                                                                                                    ب) شکست نرم                                                                                                                                       ج) شکست مختلط

محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه:

هدف از آزمایش: یکی از پارامترهای مواد که می بایست در صنعت مورد محاسبه قرار گیرد تا فنس «چقرنگی» به عبارت دیگر میزان انرژی جذب شده توسط ماده قبل از لحظه شکست که معیاری از مقاومت به ضربه مواد می باشد.

یک ماده با وجود انعطاف پذیری و استحکام بالایی که دارد تحت تأثیر عواملی می تواند تُرد و شکننده شود بدین صورت که تحت آن شرایط تمایل به یک شکست ناگهانی با مقدار بسیار کمی تغییر شکل پلاستیکی پیدا می کند طبیعتاً این پدیده می تواند خطراتی را به دنبال داشته باشد.

عمده ترین عوامل موثر:

1- درجه حرارت پایین

2- سرعت های بالا وارد آمدن تنش

3- حالت تنش سه محوری

عیوب ها:

1- علل ظاهر گشتن خاصیت تردی می تواند تجمل رسوبات یا فازهای سخت مخصوصاً در مرز دانه ها

2- نفوذ گازها «تُرد شدن بر اثر گاز هیدروژن»

3- ایجاد عیوب نقطه

به کمک آزمایش ضربه محدودهای درجه حرارتی را که در آن مواد رفتاری تُرد یا نرم از خود نشان می دهند مشخص گردد در این آزمایش ضربه مقدار کار یا مقادیر انرژی لازم برای شکست یک نمونه که تحت شرایط نامناسب تنش قرار گرفته باشد با ایجاد یک شیار در آن اندازه گیری می شود چنان این مقدار انرژی کم باشد می توان چنین نتیجه گیری کرد.

ماده تُرد بوده و دارای حساسیت بالایی در مقابل نیروهای ضربه ای می باشد و اگر این انرژی بالا باشد ماده نرم و انعطاف پذیر است و یا به عبارت دیگر دارای سختی و چقرنگی بالایی است.

از مهمرتین و متداول ترین آزمایش ضربه دو روش شارپی و ایزود

نحوه آزمایش و کار دستگاه شارپی یک پاندول که در حال نوسان می باسد لحظه که در یک ارتفاع مشخص می باشد دارای یک انرژی ثابت نیز می باشد و زمانی که رها می شود حول محور خود نوسان می کند اگر عاملی جلوی حرکت آن را نگیرد به همان ارتفاع قبلی در طرف دیگر بالا می رود ولی اگر عاملی جلوی آن را بگیرد به علت از دست دادن مقداری انرژی دیگر آن ارتفاع قبلی را به دست نمی آورد زیرا مقداری از آن انرژی صرف متلاشی کردن عامل بازدارنده قطعه کار می شود.

 

مشخصات دستگاه شارپی:

یکی W یعنی وزن پاندول Kg 15/19

یکی  L یعنی طول پاندول m 82/0

یکی  داریم زاویه پاندول با محور قائم   ْ156

A = مقدار انرژی که صرف متلاشی کردن جسم می گردد.

(N.m) واحدش                  A=m.g(h1-h2)

 لازم به توضیح است که مقدار A مستقیماً از روی صفحه دستگاه نیز مشخص می گردد.

برای محاسبه مقدار مقاومت در برابر ضربه قطعه کار مورد نظر از رابطه زیر استفاده می کنیم.

به علت ازدست دادن مقداری انرژی دیگر آن ارتفاع قبلی را به دست نمی آورد زیرا مقداری از آن انرژی صرف متلاشی کردن عامل بازدارنده (قطعه کار) می شود. ابتدا با یک بار رها کردن پاندول خطای دستگاه را اندازه می گیریم که حدود N.m1 است سپس با گذاشتن یکی یکی قطعات مورد نظر در روی دستگاه و پایین نگه داشتن ترمز دستگاه انرژی شکست را اندازه می گیریم و از خطای دستگاه کم کرده و یادداشت می کنیم حال با استفاده از فرمولمقاومت در برابر ضربه را محاسبه می کنیم. Cm2 6/0=S سطح مقطع شکست

مس	فولاد	برنج	آلومینیوم	جنس
45	32	5	5/1	A
75	3/53	3/8	5/2	A

آزمایشگاه مقاومت مصالح

y=y1-y2 خیز

نحوه آزمایش:

300	200	100	L
45/2	92/0	35/0	y

L: فاصله بین تکیه گاه

y : فاصله خیز

300	200	100	L
59/2	86/0	45/0	y

آزمایشات مکانیک خاک و نقش آنها در پروژه های عمرانی

آزمایشات مکانیک خاک و نقش آنها در پروژه های عمرانی

شامل مواردی همچون :
شناسایی های تحت الارضی محتوای بررسی های ژئوتکنیکی
کاربرد نتایج آزمایشگاه مکانیک خاک آزمایشهای مکانیک خاک
تستهای صحرایی (در محل) In-Situ Tests
تستهای آزمایشگاهی Laboratory Tests
آزمایش دانه بندی
آزمایش هیدرومتری
آزمایش حدود اتربرگ
آزمایش تراکم ( پروکتور )
آزمایش نفوذ پذیری خاک
آزمایش فشار تک محوری
آزمایش سه محوری
آزمایش تحکیم
( ادیومتری )
آزمایش برش مستقیم
آزمایش نفوذ استاندارد(SPT)
آزمایش CPT آزمایش برش پره
آزمایش بارگذاری صفحه (PLT)
آزمایش تعیین دانسیته در محل
آزمایش تعیین حد روانی
آزمایش معادل ماسهSand Equivalent (SE)

آزمایشات قیر و اهداف آنها

آزمایشات قیر و اهداف آنها:

آزمایشات قیرهای خالص:

آزمایش درجه نفوذ :برای تعیین سختی نسبی

کند روانی: برای تعیین خاصیت روانی قیر ها با استفاده از سی بولت -فیورول

درجه اشتعال :تعیین درجه حرارتی که در آن قیر مشتعل می شود

افت وزنی قیر: در اثر حرارت میزان کاهش وزن قیر در اثر حرارت

لعاب نازک قیر: مقدار سختی مورد نظر قیر در سطح بیشتر در مجاورت با هوا

قابلیت شکل پذیری(خاصیت انگمی) :تعیین میزان کش آمدن قیر تعیین میزان افزایش طولی که در آن قیر پاره شود

درجه خلوص :میزان خاصیت حل شدن قیر در سولفورکربن-تتراکلرور کربن

چگالی: برای بدست اوردن چگالی و حجم و رابطه آن با درجه حرارت پارامتر مهمی جهت استفاده در طرح مخلوط آسفالتی(پیکنومتر)

درجه نرمی :برای مقایسه ی حساسیت قیر ها به تغییرات درجه حرارت(حرارتی که یک قیر از حالت جامد به حالت رئان در می آید).مهم جهت قیرهای دمیده.چون قیرهای دمیده باید از حساسیت کمتری در برابر تغییرات درجه حرارت محیط داشته باشند.

آزمایشات قیر های محلول:

کندروانی: استفاده از روش های کنیماتیکی،سی بولت-فیورول،کندروانی سنج قطران(واحد گزارش به جای درصد، ثانیه است)

درجه اشتعال:تعیین درجه اشتعال بوسیله ی یک مایع رابط(عمدتاً آب)

تقطیر:برای تعیین درصد روغن های نفتی بکار رفته برای حل کردن قیر خالص (نشانه ای از سرعت گرفتن برای قیر های محلول )

درصد قیر با درجه نفوذ 100:فقط مختص قیر های دیرگیر(جهت تعیین قابلیت شکل پذیری با واحد درصد گزارش می شود).

پیاله ی شناور :وقتی قیر سفت نباشد که بتوان تعیین درجه نفوذ انجام داد و یا شل نباشد که بتوان کند روانی انجام داد ،از این روش استفاده می شود.(جهت تعیین نشانه ای از کندروانی پسماند تقطیر قیرهای دیرگیر).

درصد آب:برای جلوگیری از وجود آب اضافی در قیر های محلول که در موقع گرم کردن موجب کف کردن آنها نشود(خطرناک) آیین نامه های فنی با توجه به نوع قیر محلول مقدار آب را حداکثر(0.5-0.2) درصد حجم قیر محدود کرده اند.

چگالی:مانند قیر های خالص

آزمایشات امولسیون های قیر:

کتدروانی:

نشست: تعیین نشانه ای از تمایل دانه های قیر به نشست کردن 5 روز نمونه به حال خود رها می شود.

پایداری:مانند آزمایش نشست رها کردن نمونه به مدت 24 ساعت

دانه بندی:تعیین درصد وزنی دان های قیر بیشتر از 0.85 میلی متر

قابلیت دمولسیون: برای تعیین سرعت شکستن امولسیون های دیر شکان و زود شکن آنیونی در تماس با خاک و مصالح سنگی استفاده می شود . از کلرور کلسیم برای سرعت بخشی آزمایش استفاده می شود.

اختلاط با سیمان:مشابه آزمایش دمولسیون و مختص قیر های دیر شکن(ss) که معمولا در مجاورت کلرور کلسیم نمی شکنند.

قابلیت اندود کردن: تعیین قابلیت امولسیون قیر برای اندود کردن مصالح سنگی-دوام قیر حین عمل اختلاط با مصالح سنگی-دوام قیر در برابر جریان آب

مقاومت در برابر آب: تعیین قابلیت امولسیون قیر برای اندود کردن مصالح سنگی-دوام قیر حین عمل اختلاط با مصالح سنگی-دوام قیر در برابر جریان آب

تعیین بار ذره ای:مختص امولسیون های زود شکن و کند شکن آنیونی است.اگر ذرات قیر جذب قطب منفی(کاتد)شده باشند ،امولسیون مورد آزمایش از نوع کاتیونی است.

Ph:تعیین اسیدی یا بازی بودن محلول امولسیونی جهت اختلاط با مصالح سنگی

تقطیر:برای تعیین درصد قیر امولسیون ها

رده بندی:جهت تشخیص امولسیون زودگیر کاتیونی از سایر انواع امولسیون ها

آزمایش هیدرومتری

1-       مقدمه

روش هیدرومتری یکی از متداول ترین روش هایی است که برای تخمین اندازه ذرات خاک که از الک شماره 200 گذشته اند تا حدود mm 0.001 به کار میرود. داده های به دست آمده بر روی کاغذ نیمه لگاریتمی رسم میشوند. ممکن است نتایج بدست آمده از این آزمایش در امتداد نتایج بدست آمده از این آزمایش در امتداد نتایج بدست آمده از آنالیز الک در یک کاغذ رسم شوند

در سال 1926 گلداشمیت در نروژ روشی را براساس تعیین وزن مخصوص یک مخلوط خاک در آب با استفاده از یک هیدرومتر جهت تجزیه مکانیکی خاک ها پیشنهاد نمود . این روش در سال 1927 نیز توسط بویوکوس در میشیگان آمریکا بطور مستقل پیشنهاد شد.  روش پیشنهادی توسط این دو دانشمند خالی از خطا نبود و لذا آرتورکاساگرانده بعداَ اصلاحاتی در این روشها بعمل آورد که ما امروزه روش تکمیل شده را مورد استفاده قرارمی دهیم .

وزن مخصوص ویژه خاک اغلب برای ارتباط وزن به حجم مورد استفاده قرار میگیرد.بنابر این با دانستن نسبت تخلخل  و درجه اشباع و وزن مخصوص ویژه میتوانیم وزن واحد حجم خاک را  چه در حالت مرطوب چه خشک بدست آوریم.

وزن مخصوص اکثر کانیهای خاک بین 2.4 تا 2.9 است. وزن مخصوص ویژه اغلب ماسه های رنگ روشن که غالبا از کوارتز تشکیل میشود در حدود 2.65 تخمین زده شده است. خاک های سرب دار 4 و  خاکهای آلی 2 میباشد.

آزمایش هیدرومتری در واقع ادامه‌ی آزمایش دانه‌بندی می‌باشد، در آزمایش دانه‌بندی تعیین درصد وزنی دانه‌های با قطر کمتر از mm075/0 که معادل دانه‌های رد شده از الک 200 می‌باشد مشکل و حتی غیرممکن است به دلیل آنکه هم ساخت الکلهایی با چشمه‌های ریزتر از این مقدار غیرممکن است و هم در این صورت آزمایش خطای زیادی خواهد داشت از اینرو از روشی به نام هیدرومتری یا ته نشینی که مبنی بر قانون استوکس است که البته در آن فرض می‌شود دانه‌های خاک کروی و گرد گوشه‌اند استفاده می‌کنند مطابق این قانون ذراتی که دارای قطر بزرگتری هستند درون یک سیال زودتر ته نشین می‌شوند. البته لازم به ذکر است که این قانون را نمی‌توان برای ذرات کوچکتر از 0002/0 میلی‌متر به کاربرد زیرا ته‌نشینی این ذرات تابع قانون حرکتی برونین است در انتها افزوده می‌شود که هیدرومتری وسیله‌ای است، اساساً برای سنجش چگالی مایعات. در مورد مخلوط آب و خاک از آنجا که عمل ته‌نشینی صورت می‌گیرد چگالی مخلوط در هر عمق نسبت به زمان تغییر کرده و اساس این آزمایش نیز بر مبنای این تغییرات استوار است.

2- نام و هدف آزمایش و شماره‌ی ASTM

روش هیدرومتری (ته نشینی) یکی از روشهای دانه‌بندی قسمت ریزدانه است زیرا دانه‌بندی این خاکها (رد شده از الک 200) به روش الک کردن مقدور نیست لذا از این روش که مبنی بر قانون استوکس است استفاده می‌شود طبق قانون استوکس ذراتی که دارای قطر بزرگتری هستند درون یک سیال زودتر ته نشین می‌شوند. زیرا برای ذرات کوچکتر از این مقدار دیگر قانون استوکس صادق نیست و حرکت این ذرات تابع قانون برونین است.

این آزمایش براساس اندازه‌گیری وزن مخصوص یا گرم در لیتر دانه‌های خاک معلق در آب می‌باشد که با گذشت زمان بتدریج که دانه‌ها رسوب می‌کنند وزن مخصوص مایع کاسته می‌شود. لذا میزان کاهش وزن مخصوص مبنای محاسبه مقدار و اندازه ذرات معلق در آب می‌باشد. که برمبنای آن می‌توانیم منحنی دانه بندی بخش ریز دانه‌ی خاک را رسم نماییم.

 شماره‌ی ASTM آزمایش هیدرومتری422-63 ASTM D 421-58 & D و تعیین وزن مخصوص،   ، ASTM D 854-87   می‌باشد.

3- ابزار مورد نیاز

1)ترازو با دقت اندازه گیری مناسب که ترازوی مورد استفاده دارای دقت 01/0 گرم بود .

2)استوانه رسوب گذار با درپوش مناسب به طول تقریباَ 460 میلیمتر (18  اینچ) و قطر 60 میلیمتر (12/2 اینچ) و ظرفیت 1000 میلی لیتر و مدرج می باشد .

3) استوانه شاهد مشابه استوانه رسوب گذار و بدون در پوش

4)چگالی سنج

5)پیکنومتر

6)قیف

7)بشر

8)آب فشان

9)زمان سنج (کرنومتر)

10)دماسنج

11)ظرف جهت توزین خاک مورد نیاز

12)آب

13)محلول جدا کننده

4- گزارش نحوه‌ی تهیه‌ی نمونه و اجرا

الف) آزمایش هیدرومتری

1-الف- آماده کردن ماده جدا کننده :

دقیقا 40 گرم خاک خشک عبوری از الک 200 را  ابتدا با125 سی سی محلول جداگانه NaPo3 چهار درصد در داخل استوانه مدرج ریختیم و مخلوط کردیم..مایع جدا کننده به منظور جداکردن دانه ها از یکدیگر جهت چسبندگی یا خنثی کردن بارهای الکتریکی ذرات کوچک بکار می رود از مهمترین مواد جداکننده هگزا متافسفات سدیم یا سدیم متافسفات و دیگری سسیلیکات سدیم است .

طبق استاندارد ASTM باید اجازه میدادیم تا مخلوط به مدت 16 ساعت باقی میماند. ولی به علت کمبود وقت صرف نظر کردیم.

2-الف- جداسازی ذرات خاک با محلول :

در شرایط استاندارد بدین گونه است که  تقریباَ 50 تا 100 گرم از نمونه را برای انجام آزمایش وزن کرده و در کاسه 250 میلی لیتری ریخته می شود ، اگر خاک دارای مواد آلی است جهت از بین بردن آن مقدار 100 میلی لیترمحلول 6 درصد هیدروژن پراکسید به نمونه اضاف  و با استفاده از دستگاه همزن برقی نمونه را مخلوط کرده و اگر پس از مدتی هیچگونه گازی خارج نشد به محلول اسید کلرید ریک 2/0 نرمال اضافه می شود ، اسید کلریدریک ترکیبات کلسیم را که بصورت سیمان کربنات کلسیم ذرات خاک را بهم چسپانده حل نموده و بدین ترتیب دانه های خاک از هم جدا می شوند.

اما ما با توجه به کمبود زمان مراحل فوق را انجام نداده بلکه فقط پس از توزین نمونه خاک به میزان 40 گرم آنرا داخل استوانه مدرج که حاوی محلول جدا کننده بود ریختیم .

محلول را به ظرف مخلوط کن انتقال دادیم و مدت 3 تا 5 دقیقه مخلوط کردیم.

تمام محتویات ظرف را به استوانه  رسوب گذاری منتقل کردیم و مراقب بودیم تا این کار به طور کامل انجام میشد. بعد به آن آنقدر آب اضافه کردیم تا حجم دقیقا به cc 100 رسید. با استفاده از درپوش لاستیکی استوانه را واژگون کردیم  و به حالت اول برگرداندیم. این کار را یک دقیقه ادامه دادیم.

علاوه بر میزان خاک مورد نیاز برای این قسمت برای برآورد وزن مخصوص خاک نیز به 30 گرم خاک دیگر نیاز بود که آنرا نیز تهیه کردیم . در نتیجه جهت انجام این آزمایش به مقدار 70 گرم خاک ردشده از الک 200 مورد نیاز بود.

3 ـالف- خواندن چگالی سنج :

 نمونه آزمایش را داخل استوانه حاوی ماده جدا کننده ریختیم و سپس تا خط نشانه 1000 میلی لیتر، داخل آن را ازآب پر کردیم سپس در پوش را گذاشتیم و به مدت یک دقیقه خوب مخلوط را تکان دادیم بطوریکه تمام ذرات خاک در محلول به حالت معلق در آمد در این قسمت درجه حرارت نقش مهمی دارد بدین جهت معمولاَ‌در زمان انجام آزمایش سعی می شود که درجه حرارت محل استوانه رسوبگذار یک نواخت و در حدود 21 درجه سانتی گراد باشد . پس از اتمام تکان دادن استوانه آنرا روی میز گذاشته و کرنومتر را به کار انداختیم و همزمان چگالی سنج را به آرامی داخل استوانه قرار داده و درجه چگالی سنج را درست در بالای محلی که آب به ساقه چگالی سنج چسپیده و تشکیل حلقه داده خواندیم ، سپس به فواصل زمانی 5/0 ، 1 ، 2 ، 5 ، 15 ، 30 و 60 دقیقه پس از شروع رسوبگذاری اعداد روی چگالی سنج را یادداشت نمودیم ، در فواصل فوق برای کنترل، چگالی سنج را از محلول درآورده و در استوانه دیگری که تا خط نشانه 1000 میلی لیتر از آب پرشده و به عنوان استوانه شاهد می باشد گذاشته و چگالی سنج را قرائت نمودیم .البته فواصل زمانی قرائت استوانه رسوب گذار در شرایط مطلوب بایستی به ترتیب برای 120 ، 250 و 1440 دقیقه نیز قرائت گردد که ما بدلیل کمبود وقت فقط تا زمان 60 دقیقه انجام دادیم .با توجه به قرائت های چگالی سنج در استوانه رسوب گذار و استوانه شاهد برای هریک از زمانهای قرائت دو عدد A و B قرائت می شد که از تفاضل آنها عدد واقعی چگالی سنج حاصل می شود .

باید توجه داشت که دو نوع چگالی سنج داریم: H151 و H152

در نوع H151 طول موثر را می خوانیم ولی در نوع H152 مستقیماٌ درصد عبوری را نشان می دهد.

ب- تعیین وزن مخصوص خاک جهت بدست آوردن GS خاک

ابتدا پیکنومتر (ظرفی به حجم cc250) را وزن کردیم و عدد آنرا یادداشت نمودیم سپس آنرا تا رسیدن به خط نشانه ظرف از آب پرنموده و دوباره وزن کردیم و آنرا یادداشت نمودیم در این زمان مقداری از آب پیکنومتر را خالی و به میزان  gr30 خاک ریزدانه (از محل خاکهای ریزدانه نگه‌داری شده از آزمایش دانه بندی) درون آن ریختیم. و سپس حجم آب و خاک درون پیکنومتر را تا خط نشانه‌ی ظرف رساندیم و آنرا وزن نمودیم و عدد نشان داده شده توسط ترازو را یادداشت کردیم.

5- اندازه‌گیری‌ها

الف) آزمایش هیدرومتری

60دقیقه	30دقیقه	15دقیقه	5دقیقه	2دقیقه	1دقیقه	30ثانیه	زمان ثانیه t
13	15	17	24	34	43	49	(A) قرائت از روی چگالی سنج در ظرف حاوی محلول و خاک
3	-	-	-	-	-	4	(B) قرائت از روی چگالی سنج در ظرف حاوی محلول شاهد

در تمام زمانها  0C 23 = T

ب) تعیین وزن مخصوص خاک

gr8/75 gr3/324 gr30 gr4/342

: وزن پیکنومتر : وزن مجموع پیکنومتر و آب تا خط نشانه : وزن خاک ریخته شده در پیکنومتر : مجموع وزن پیکنومتر و خاک و آب تا خط نشانه

6- محاسبات و نتیجه‌گیری

60دقیقه	30دقیقه	15دقیقه	5دقیقه	2دقیقه	1دقیقه	30ثانیه	زمان ثانیه t
13	15	17	24	34	43	48	A
3	4	4	4	4	4	4	B
10	11	13	20	30	29	45	R = A-B
26/78	30/9	35/02	49/44	70/04	88/58	98/88
14/2	13/8	13/5	12/4	10/7	9/2	8/3	L
0/007	0/009	0/013	0/021	0/031	0/041	0/056	D

             

از جدول و با توجه به دمای 22=t و51/2 =GS داریم:

013566/0 = K

برای زمان 30 ثانیه داریم:

 

برای نمونه با  قطر 56 mm0/0 داریم:

 

برای زمان 1 دقیقه داریم:

 

برای نمونه با  قطر 1 mm04/0 داریم:

برای زمان 2 دقیقه داریم:

 

برای نمونه با  قطر 1 mm03/0 داریم:

برای زمان 5 دقیقه داریم:

 

برای نمونه با  قطر 1 mm02/0 داریم:

برای زمان 15 دقیقه داریم:

 

برای نمونه با  قطر  mm013/0 داریم:

برای زمان 30 دقیقه داریم:

 

برای نمونه با  قطر  mm009/0 داریم:

برای زمان 60 دقیقه داریم:

 

برای نمونه با  قطر  mm007/0 داریم:

منحنی دانه بندی زیر الک 200:

7- بحث در خطاها

1)         برای ذرات با قطر کمتر از mm 0.0002 از آزمایش گریز از مرکز استفاده میشود.

2)        مهمترین خطایی که مد نظر گرفته نشده این است که قضیه‌ی استوکس براساس قطر ذرات کروی بیان شده است در حالی که در آزمایش میزان ذرات کروی خاک  خیلی کم است و این فرض غلط است.

3)       هیدرومتر H152 برای 2.65 = Gs و دمای 20 کالیبره شده است و در صورت عدم استفاده از خاکی با این خصوصیات باید تصحیحات لازم صورت بگیرد.

4)       فرض بر این شده است که مصالح ریزدانه از مصالح با وزن مخصوص ثابت درست شده است که این فرض غلطی است.

5)       هنگامی که خاک را از ظرف فلزی به داخل استوانه می‌ریزیم مقداری خاک در این انتقال به دلیل چسبیدن به دیواره‌ی قیف سراستوانه و همچنین پخش غبار در اثر این جابجایی هدر می‌رود و ایجاد خطا در وزن خاک می‌کند.

6)       خطای اندازه‌گیری مانند توزین

7)       خط‌های مربوط به درجه‌بندی چگالی سنج و به طور کلی خطای دستگاه‌ها

8)       خطای ناشی از تغییرات درجه حرارت محیط

9)        خطای قرائت

8-نظرات شخصی

در این آزمایش از سرعت متوسط ذرات در محلول استفاده شده است. با توجه به اینکه ذرات با قطر بزرگتر زودتر ته نشین می شوند و با توجه به سرعت سقوط معیاری برای دانه بندی انتخاب می کنیم.همانطور که در آزمایش مشاهده شد این مسئله زمان زیادی میگیرد. لذا اگر بتوانیم روش دیگری پیشنهاد کنیم که طبق آن ذرات خاک را به ترتیب از کوچک به بزرگ یا بالعکس و با سرعت بیشتری منظم نماییم می توانیم از آن روش برای دانه بندی استفاده کنیم.برای مثال می توان از نیروی گریز از مرکز استفاده نمود. اگر بتوان استوانه محلول را حول یک محور عمودی با سرعت ثابت بچرخانیم به امر ته نشین شدن ذرات سرعت می بخشیم.(شکل الف) اما مشکلی که بوجود می آید نحوه ی قرار گیری چگالی سنج و قرائت آن است. برای حل این نقیصه هم میتوان انتهای چگالی سنج را به یک قلم وصل کرد و بالا آمدن چگالی سنج را به مرور زمان روی کاغذی مشخص نمود(شکل ب). با تکرار آزمایش میتوان کاغذ ثبت کننده را نیز کالیبره کرد و تا نحوه قرائت اعداد ثبت شده در دفعات بعد و تحلیل آن راحت تر باشد.

 

شکل(الف)

 

شکل (ب)

این روش تنها یک ایده است و نیاز به تحقیق و مطالعه ی بیشتر دارد.

در انتها می توان افزود در آزمایش هیدرومتری انجام گرفته در آزمایشگاه اگر جنس ظرف تعیین حجم دارای حداقل ضریب انبساط حجمی باشد دقت بالا می رود. همچنین توصیه می شود از دستگاه ها با دقت های  نزدیک به هم استفاده شود که این عمل علاوه بر کاهش هزینه های غیر ضروری با توجه به هم پوشانی دقت ها، نتیجه مطلوب را بدست می دهد.

آزمایش نفوذ پذیری با بارثابت

- مقدمه

به طور کلی خاک که به دلیل وجود فضاهای خالی مرتبط در داخل آن امکان جریان یافتن آب را از نقاط با انرژی بالا به نقاط با انرژی پایین فراهم می‌سازد، نفوذپذیر است. در مکانیک خاک بررسی جریان آب در داخل خاک نفوذپذیر دارای اهمیت است. این موضوع برای تخمین مقدار تراوش زیرزمینی در شرایط هیدرولیکی مختلف، جهت بررسی مسائل مربوط به پمپاژ آب در عملیات ساختمانی زیرزمینی و برای تحلیل پایداری سدهای خاکی و سازه‌های نگهدارنده خاک تحت نیروهای تراوش ضرورت دارد.

ضریب تراوایی خاک های درشت دانه را می توان با آزمایش نفوذ پذیری با بار ثابت به دست آورد. در این حالت خاک با تراکم مناسب در داخل استوانه مخصوص که دارای سطح مقطع A می باشد قرار داده شده است و زیر آن هم صفحه مشبکی قرار دارد. این خاک تحت جریان یکنواخت قائمی که فشار ثابت دارد قرار می گیرد, حجم آب چریان یافته و از خاک رد شده در واحد زمان یا Q تعریف می شود. با اندازه گیری اختلاف ارتفاع سطح آب در لوله هایی که به جداره استوانه متصل می باشند می توان شیب آبی H/l را به دست آورد و با به کار بردن قانون دارسی به نتیجه زیر رسید:

ضریب نفوذپذیری خاک همگن و ایزوتروپیک به عوامل متعددی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

1-       اندازه دانه های خاک

2-      خواص سیال

3-     نسبت منافذ خاک(e ):

برای خاکهایی که K به صفر نزدیک است در نسبت تخلخل 0.15 داریم:

4-شکل و ترکیب قرارگیری منافذ

5-درجه اشباع خاک

جهت تعیین سرعت جریان آب در خاکهای اشباع طبق قانون دارسی داریم:

V = K i                                                                                                      

که در این رابطه:

V = سرعت جریان یعنی مقدار آب جاری در واحد زمان از طریق سطح مقطع ناخالص عمود بر جهت جریان

K = ضریب هدایت آب یا ضریب نفوذپذیری

i = گرادیان هیدرولیکی

می‌باشددر خاکهای رسی، ساختار نقش مهمی در ضریب نفوذپذیری دارد. دیگر عوامل مهم تاثیرگذار بر نفوذپذیری رسها عبارتند از: تمرکز یونی و ضخامت لایه آبی که توسط ذرات رس نگهداری می‌شود.

لازم به ذکر است که ضریب نفوذپذیری (K) در خاکهای مختلف بسیار متفاوت است. ضریب نفوذپذیری خاکهای غیراشباع پایین‌تر است و با درجه اشباع به سرعت افزایش می‌یابد.

گذری کوتاه بر روشهای تعیین ضریب نفوذپذیری عبارتند از:

1) روش دانه‌بندی که براساس معادلات تجربی می‌توان به این ضریب دست یافت از جمله برای خاکهای ماسه که cu آنها کمتر یا مساوی 5 باشد و قطر 10% از دانه‌های آن بین 1/0 تا 3 میلیمتر باشد، داریم:

K = 0.01 D210                                                                                                       

که در آن K بر حسب m/s بیان می شود.

2) روش تحکیم که هم در آزمایشگاه با روشهای (الف) بار آبی ثابت و (ب) بار آبی متغیر و هم در محل با حفر چاه و انجام آزمایش پمپاژ به دست می‌آید. در پایان می‌توان طبق یک تقسیم‌بندی درجه نفوذپذیری خاک را به شرح زیر تعیین نمود.

K (m/s)	درجه نفوذپذیری
K > 10-1	خیلی زیاد
10-1 > K > 10-3	متوسط
10-3 > K > 10-5	کم
10-5 > K > 10-7	خیلی کم
K < 10-7	عملاً غیرقابل نفوذ

آزمایشگاه مکانیک خاک- محمد حسین بازیار

2-هدف آزمایش و شماره‌ی ASTM

در این آزمایش هدف تعیین ضریب نفوذپذیری خاک (K) جهت تعیین امکان و میزان جریان یافتن آب از نقاط با انرژی بالا به نقاط با انرژی پایین در یک نمونه خاک اشباع مورد نظر است.در این آزمایش تعیین ضریب نفوذپذیری K طبق روش مستقیم در آزمایشگاه، به  روش بار آبی ثابت کار برده شد.

شماره  ASTM  D2434-68برای بار آبی ثابت می‌باشد.

3- وسایل مورد نیاز آزمایش

I. دستگاه مخصوص تعیین ضریب نفوذپذیری که شامل موارد زیر است:

1) سه پیزومتر

2) نمونه اشباع استوانه‌ای  

3) مخزن آب

4) لوله‌های رابط جهت زهکشی و یا انتقال آب به مخزن

5) خط ‌کش

6)  تخته که سه پیزومتر و خط‌کش روی آن نصب شده‌اند.

II. سطل پلاستیکی جهت ریختن شدن آب زهکشی شده‌ی نمونه و نیز جهت نگهداری آب داخل مخزن در یک لِوِل ثابت

III. استوانه مدرج جهت اندازه‌گیری حجم

IV. کرنومتر جهت اندازه‌گیری زمان

4- گزارش نحوه‌ی تهیه‌ی نمونه و اجرا

قبل از توضیح کامل آنچه در آزمایشگاه انجام دادیم به شرح مختصری در ارتباط با دستگاه مخصوص تعیین ضریب نفوذپذیری با هد ثابت می‌پردازیم:

این دستگاه از سه بخش اصلی سیلندر محتوی نمونه اشباع، سه پیزومتر که در ارتفاع‌های مختلف به نمونه سیلندری متصل واز طرفی روی تخته‌ای نصب است که خط‌کشی جهت اندازه‌گیری ارتفاع آب در آنها تعبیه شده است و درنهایت مخزن آبی که در ارتفاعی، بالاتر سیلندر نمونه قرار گرفته و سه شلنگ که یکی مربوط به ورود آب به مخزن و یکی جهت انتقال آب به نمونه و دیگری نقش سرریز را بر عهده دارد و به آن متصل است تشکیل شده است. لازم به ذکر است که در بخش انتهایی سیلندر نمونه لوله پلاستیکی جهت زهکشی و بیرون ریختن آب اضافی داخل نمونه قرار دارد که شیری در ابتدای آن تعبیه شده است.

با این توضیح به شرح آنچه در آزمایشگاه انجام دادیم، می‌پردازیم:

ابتدا شیر مخصوص ورود آب به مخزن را باز نمودیم. این عمل را برای ثابت ماندن هد آب در مخزن در یک ارتفاع معین و ثابت انجام دادیم. مسلماً برای بیشتر نشدن ارتفاع آب در مخزن از لوله مخصوص خارج کردن آب اضافی، آب مازاد خارج می‌شد. در این حال ارتفاع آب در پیزومترهایی که هر کدام در ارتفاعات مختلف سیلندر نمونه نصب شده بودند شروع به تغییر کرد. در این حالت گذاشتیم تا ارتفاع آب در هر 3 پیزومتر نصب شده به سیلندر که یکی در بالا و دیگری در وسط و آخری در پایین سیلندر نمونه نصب شده بود ثابت شود. ارتفاع آب در سه پیزومتر را با منطبق کردن آن با خط‌کش نصب شده روی تخته نصب پیزومترها قرائت و آن را یادداشت نمودیم. در این زمان شیر مخصوص لوله زهکشی نمونه را باز نمودیم و سر آن را داخل ظرف استوانه‌ای مدرج جهت اندازه‌گیری حجم قرار دادیم و همزمان کرنومتر را جهت اندازه‌گیری زمان روشن نمودیم. این عمل را تا رسیدن به حجم مشخصی از ظرف استوانه‌ای مدرج انجام داده و پس از رسیدن به حجم مشخص، همزمان شلنگ محتوی زهکشی آب اضافه‌ی سیلندر را از ظرف استوانه‌ای مدرج خارج نموده کرنومتر را خاموش کردیم.

این عمل را تا سه بار با حجم‌های مختلف (می‌توان هر بار حجم معینی را پر کرد ولی در آزمایشی که ما انجام دادیم، حجم‌های مختلف را در نظر گرفتیم) و مشخصاً با اندازه‌گیری زمان در هر قسمت انجام دادیم. از آنجا که محل تعبیه پیزومترها روی سیلندر نمونه مشخص بود با دانستن فاصله هر کدام از پیزومترها از یکدیگر و با اطلاعات مربوط به حجم خروجی و زمان توانستیم K ضریب نفوذپذیری را محاسبه کنیم که در بخشهای بعدی به روش محاسبه پرداخته شده.

لازم به ذکر است در تمام طول آزمایش شیر تغذیه مخزن آب باز بود.  

5-اندازه‌گیری‌ها

مشخصات نمونه:

D = 7.5 Cm

L1 = 7 Cm

L2 = 7 Cm

L3 = 7 Cm

87 Cm = ارتفاع آب در پیزومتر پایینی

  = 64 Cm ارتفاع آب در پیزومتر وسطی

=33 Cm ارتفاع آب در پیزومتر بالایی

Δt1 = 30 (s)

Δt2 = 60 (s)

V1 = 180 (ml)

V2 = 360 (ml)

6- محاسبات و نتیجه‌گیری

1) 

           

                                   

                

 

                                                                

2)

به علت برابری دبی Q آب خروجی در دو اندازه گیری انجام شده از محاسبات مجدد صرف نظر می‌شود.

طبق تقسیم‌بندی داریم:

10-1 > K > 10-3 . بنابراین خاک دارای درجه نفوذپذیری متوسط است.

7- خطاها

1) خطای قرائت ارتفاع آب پیزومترها

2) خطا در عدم همزمانی زدن کرنومتر و قرار دادن شلنگ زهکشی در ظرف استوانه مدرج در ابتدای هر مرحله و همچنین عدم همزمانی کامل در پایان هر مرحله جهت خاموش کردن کرنومتر و بیرون آوردن سر شلنگ زهکشی از داخل ظرف استوانه‌ای مدرج.

3) خطای قرائت حجم آب داخل ظرف استوانه‌ای مدرج

4)خطای ثابت و یکجا نبودن لوله ی حاوی آب خروجی از نمونه به دلیل نگهداری آن با دست

5)خطای درجه بندی خط کش

6)خطای ناشی از اختلاف دمای آزمایشگاه(عدم کاربرد ضریب تصحیح حرارتی در ضریب نفوذپذیری)

7)خطای ناشی از عدم اشباع کامل و عدم رعایت زمان لازم جهت اشباع کامل نمونه خاک و خروج هوا

8)خطای ناشی از به هم خوردن شرایط آزمایش (مانند به وجود آمدن جریان ناپایدار و متلاطم (بحرانی و...)که کاربرد قانون دارسی در آن شرایط نادرست است.

9)خطای ناشی از همگن نبودن نمونه خاک مورد استفاده در آزمایش

10)خطای ناشی از تبخیر رطوبت نمونه یا تبخیر بخشی از دبی ورودی و دبی خروجی در مخزن

7- خطاها

1) خطای قرائت ارتفاع آب پیزومترها

2) خطا در عدم همزمانی زدن کرنومتر و رسیدن سطح آب به ارتفاع مورد نظر و به وجود آمدن همین خطا در انتهای هر مرحله یعنی عدم همزمانی بین خاموش کردن کرنومتر در رسیدن سطح آب داخل پیزومتر به ارتفاع مورد نظر.

3)افزایش خطای قرائت با افزایش قطر پیزومتر ها

4)خطای دستگاهی مانند عدم کارکرد مناسب دستگاه نفوذپذیر یا درجه بندی خط کش و...

5)خطای ناشی از اختلاف دمای آزمایشگاه و دمای آب (عدم کاربرد ضریب تصحیح حرارتی در ضریب نفوذپذیری)

6)خطای ناشی از عدم اشباع کامل و عدم رعایت زمان انتظار جهت اشباع کامل نمونه خاک و خروج هوا

7)خطای ناشی از عدم رعایت دانه بندی مورد نیاز آزمایش،همچنین همگن و یکسان نبودن کلیه لایه های نمونه تهیه شده

8)خطای ناشی از تلاطم و به هم خوردگی نمونه خاک به هنگام افزودن آب به آن

9)خطای ناشی از تغییرات زیاد سرعت جریان آب در نمونه نسبت به زمان (افت سریع ارتفاع آب) که سبب به هم خوردن نمونه خاک و عدم حصول نتایج مطلوب و قابل اعتماد می شود.

8-نظرات شخصی

محدودیت هایی در آزمایش نفوذپذیری با بار ثابت وجود دارد که با توجه به آنها می توان روشهایی جهت بهینه کردن و نیز اقتصادی نمودن آن پیشنهاد داد .از جمله این محدودیت ها طولانی بودن زمان آزمایش بخصوص در خاکهای ریز دانه است که خود مشکل کنترل تبخیر آب در مخزن و لوله های مسیر آب را به وجود می آورد.جهت رفع این مشکل می توان مخزن آب را در اتاقک تحت فشار قرار داد تا در اثر فشار هوای بالای مخزن آب، عمل تبخیر به تعویق افتد.از دیگر مشکلات این آزمایش صرف مقدار زیادی آب است تا سطح آب مخزن در طول مدت آزمایش ثابت بماند که از نظر اقتصادی به صرف نبوده آب زیادی به هدر میرود .برای بهبود این وضع می توان سیستمی تعبیه کرد تا آب خروجی از سر ریز مخزن دوباره به مخزن پمپ شود.

اما با در نظر گرفتن تمامی جوانب برای خاکهای ریز دانه اغلب روش بارآبی متغیر ترجیح داده می شود وبرای خاکهای دانه درشتر از آزمایش بار آبی ثابت استفاده می شود . در پایان با در نظر گرفتن امکانات در دسترس وحساسیت ودقتی که در عمل به آن نیاز است ،می توان گفت روشهای آزمایشی بارآبی ثابت و متغیر کارایی خوبی در تعیین درجه نفوذ پذیری خاک دارند.

آزمایش نفوذپذیری بارافتان

- مقدمه

به طور کلی خاک که به دلیل وجود فضاهای خالی مرتبط در داخل آن امکان جریان یافتن آب را از نقاط با انرژی بالا به نقاط با انرژی پایین فراهم می‌سازد، نفوذپذیر است. در مکانیک خاک بررسی جریان آب در داخل خاک نفوذپذیر دارای اهمیت است. این موضوع برای تخمین مقدار تراوش زیرزمینی در شرایط هیدرولیکی مختلف، جهت بررسی مسائل مربوط به پمپاژ آب در عملیات ساختمانی زیرزمینی و برای تحلیل پایداری سدهای خاکی و سازه‌های نگهدارنده خاک تحت نیروهای تراوش ضرورت دارد.

در حالت خاک های ریزدانه باید از آزمایش نفوذپذیری با ارتفاع افتان استفاده شود. در مورد خاک های ریزدانه معمولا آزمایش بر روی نمونه های دست نخورده انجام می شود و ممکن است که استوانه آزمایش عمان لوله نمونه گیر باشد. طول نمونه برابر l و سطح مقطع آن برابر A است. در طرفین نمونه خاک صفحات فلزی مشبک قرار داده می شود و لوله باریکی به سطح مقطع a به بالای استوانه متصل می شود. آب به داخل مخزنی با سطح آب ثابت جریان ÷یدا می کند لوله باریک را پر از آب کرده و مدت زمان لازم t1 که ارتفاع آب در این لوله از h0 به h1 کاهش پیدا میکند اندازه گرفته می شود. در هر لحظه t ارتفاع سطح آب در لوله برابر h و سرعت تغییرات آن برابر  -dh/dyاست. در لحظه t بار آبی بین بالا و پایین نمونه برابر h است و بتابراین قانون دارسی نتیجه می دهد که :

در آزمایش هد متفیر ضریب نفوذ پذیری از رابطه  به دست می‌آید.

ضریب نفوذپذیری خاک همگن و ایزوتروپیک به عوامل متعددی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

1-       اندازه دانه های خاک

2-      خواص سیال

3-     نسبت منافذ خاک(e ):

برای خاکهایی که K به صفر نزدیک است در نسبت تخلخل 0.15 داریم:

4-شکل و ترکیب قرارگیری منافذ

5-درجه اشباع خاک

جهت تعیین سرعت جریان آب در خاکهای اشباع طبق قانون دارسی داریم:

V = K i                                                                                                      

که در این رابطه:

V = سرعت جریان یعنی مقدار آب جاری در واحد زمان از طریق سطح مقطع ناخالص عمود بر جهت جریان

K = ضریب هدایت آب یا ضریب نفوذپذیری

i = گرادیان هیدرولیکی

می‌باشددر خاکهای رسی، ساختار نقش مهمی در ضریب نفوذپذیری دارد. دیگر عوامل مهم تاثیرگذار بر نفوذپذیری رسها عبارتند از: تمرکز یونی و ضخامت لایه آبی که توسط ذرات رس نگهداری می‌شود.

لازم به ذکر است که ضریب نفوذپذیری (K) در خاکهای مختلف بسیار متفاوت است. ضریب نفوذپذیری خاکهای غیراشباع پایین‌تر است و با درجه اشباع به سرعت افزایش می‌یابد.

گذری کوتاه بر روشهای تعیین ضریب نفوذپذیری عبارتند از:

1) روش دانه‌بندی که براساس معادلات تجربی می‌توان به این ضریب دست یافت از جمله برای خاکهای ماسه که cu آنها کمتر یا مساوی 5 باشد و قطر 10% از دانه‌های آن بین 1/0 تا 3 میلیمتر باشد، داریم:

K = 0.01 D210                                                                                                       

که در آن K بر حسب m/s بیان می شود.

2) روش تحکیم که هم در آزمایشگاه با روشهای (الف) بار آبی ثابت و (ب) بار آبی متغیر و هم در محل با حفر چاه و انجام آزمایش پمپاژ به دست می‌آید. در پایان می‌توان طبق یک تقسیم‌بندی درجه نفوذپذیری خاک را به شرح زیر تعیین نمود.

K (m/s)	درجه نفوذپذیری
K > 10-1	خیلی زیاد
10-1 > K > 10-3	متوسط
10-3 > K > 10-5	کم
10-5 > K > 10-7	خیلی کم
K < 10-7	عملاً غیرقابل نفوذ

آزمایشگاه مکانیک خاک- بازیار

2-هدف آزمایش و شماره‌ی ASTM

در این آزمایش هدف تعیین ضریب نفوذپذیری خاک (K) جهت تعیین امکان و میزان جریان یافتن آب از نقاط با انرژی بالا به نقاط با انرژی پایین در یک نمونه خاک اشباع مورد نظر است.در این آزمایش تعیین ضریب نفوذپذیری K طبق روش مستقیم در آزمایشگاهو روش بار آبی متغیر به کار برده شد.

لازم به ذکر است آزمایش نفوذپذیری با بار افتان به صورت استاندارد در ASTM وAASHTO شرح داده نشده است ولی به صورت مشابه در آزمایش استاندارد تعیین ضریب نفوذپذیری با بار ثابت با همان شمارهASTM مربوط به آن(با برخی اختلافات)درج شده است.

3- وسایل مورد نیاز آزمایش

I. دستگاه مخصوص تعیین ضریب نفوذپذیری با هد متغیر که شامل موارد زیر است:

1) سه پیزومتر با اقطار مختلف مقطع

2) نمونه اشباع استوانه‌ای 

3) محل نگهداری نمونه استوانه‌ای که یک ظرف بزرگتر است که داخلش از آب پر شده.

4) خط‌کش

5)  تخته که سه پیزومتر و خط‌کش روی آن نصب شده‌اند.

II. کرنومتر

4- گزارش نحوه‌ی تهیه‌ی نمونه و اجرا

قبل از توضیح کامل آنچه در آزمایشگاه انجام دادیم به شرح مختصری در ارتباط با دستگاه مخصوص تعیین ضریب نفوذپذیری با هد متغیر می‌پردازیم:

این دستگاه از دو بخش اصلی تشکیل یافته یکی سیلندر محتوی نمونه اشباع که در ظرفی پر از آب قرار گرفته و حتی آب حاصل از زهکشی به آن وارد می‌شود و دیگری سه پیزومتر با قطر لوله‌های متفاوت که به قسمت فوقانی سیلندر نمونه متصل است و به تخته تکیه داده شده به دیوار که روی آن خط‌کش قرار دارد نصب گردیده است.

با این توضیح به شرح آنچه در آزمایشگاه انجام دادیم، می‌پردازیم:

ابتدا با باز کردن شیر اصلی که تغذیه پیزومترهای با پیچ بسته را به عهده دارد ارتفاع آب داخل پیزومترها را تا حد معینی بالا بردیم تا هد آب در ارتفاعی قابل قبول از خط‌کش قرار گیرد سپس این شیر را بستیم و پیچ لوله پیزومتر شماره 1 که دارای قطر d1 بود را باز کردیم (این عمل در حالی صورت گرفت که پیچ دو پیزومتر دیگر بسته بود و تنها آب از این پیزومتر وارد نمونه می‌شد). با این عمل آب ابتدا با سرعت و سپس با رسیدن به سرعت یکنواخت وارد نمونه می‌شد و ارتفاعش در لوله پیزومتر پایین می‌آمد.

در این حال یعنی در زمان رسیدن سرعت پایین آمدن ارتفاع آب در پیزومتر به سرعت یکنواخت و همچنین با در نظر گرفتن اندازه‌ای از خط‌کش (اندازه‌ای از خط‌کش که هنوز آب با سرعت ثابت به آن نرسیده است) گذاشتیم تا ارتفاع آب به آن اندازه‌ای که در نظر گرفته شده برسد و همزمان کرنومتر را روشن کردیم تا زمانی که ارتفاع آب به اندازه دلخواه دیگری از خط‌کش برسد . در این حالت اندازه‌گیری زمان را متوقف نمودیم و ارتفاع دلخواه را یادداشت کردیم (لازم به ذکر است که ارتفاع اولیه را نیز یادداشت کرده بودیم).

این عمل را برای دو پیزومتر دیگر نیز با در نظر گرفتن این نکته که باید در آزمایش با هر یک از پیزومترها با قطرهای متفاوت پیچ دو پیزومتر دیگر حتماً بسته و فقط پیچ پیزومتر مورد اندازه‌گیری باز باشد، انجام دادیم.

لازم به ذکر است که در انتهای هر مرحله آزمایش به دلیل پایین آمدن سطح آب داخل پیزومترها شیر اصلی تغذیه پیزومترها را قبل از شروع مرحله بعدی و در حالی که هر سه پیچ سه پیزومتر بسته بود باز می‌کردیم تا ارتفاع آب به حد قابل قبولی برسد و آن گاه مرحله بعد را آغاز می‌کردیم.

5- اندازه‌گیری‌ها

d3 = 4.5 mm  پیزومتر (3)	d2 = 3 mm  پیزومتر (2)	d1 = 1.5 mm  پیزومتر (1)
Δt = 244.59 (s)	Δt = 74.75 (s)	Δt = 66.53(s)
= 87 Cm ارتفاع اولیه	= 95 Cm ارتفاع اولیه	= 80 Cm ارتفاع اولیه
= 74 Cmارتفاع ثانویه	= 85Cmارتفاع ثانویه	= 70 Cmارتفاع ثانویه

مشخصات نمونه:

D = 10 Cm

L = 13 Cm

6- محاسبات و نتیجه‌گیری

1)

 

                                                                             

                                              

2)

          

       

3)

  

طبق تقسیم‌بندی داریم:

10-3 > K > 10-5 . بنابراین خاک دارای درجه نفوذپذیری کم است.

7- خطاها

هیچکدام از آزمایشهای با بار ثابت و با بارافتان ضریب نفوذ پذیری دقیقی از خاک به دست نمی دهند که مهمتریت دلایل آن در زیر آمده است :

1 . خاکی که در دستگاه نفوذ پذیری قرار می گیرد دقیقا همان خاکی که در محل وجود داشته ، نمی باشد و اغلب دستخوش تغییراتی شده است .

2 . ممکن است جهت چینه ( لایه ) در محل را نتوان برای جریان آب به خوبی شبیه سازی کرد . در ماسه ها نسبت جریان افقی به عمودی 3 تا 4 برابر و حتی بیشتر می باشد (KH/KV>3) ، حتی اگر نسبت تخلخل در محل برای ماسه ها شبیه سازی شود ، نسب  KH/KVممکن است تغییر نماید . اگر خاکهای رسی در لایه 15 تا 30 سانتیمتری روی هم قرار داده شده ، غلتک زده شوند ، اتصالات افقی در آنها ایجاد خواهد شد که در نتیجه می شود و لذا ساخت مجدد آنها در ازما یشگاه مشکل خواهد بود .

3 . شرایط مرزی در محل ، با شرایط مرزی در آزمایشگاه متفاوت است . دیواره های صاف قالب نفوذ پذیری نسبت به دیواره های زبر خاک ، مسیر بهتری برای جریان ایجاد می کنند . اگر خاک به صورت لایه های عمودی باشد ، جریان در لایه های متفاوت با یکدیگر تفاوت خواهد داشت . ممکن است ایجاد این شرایط مرزی در شبیه سازی امکان پذیر نباشد .

4 . ممکن است بار هیدرولیکی h  در آزمایشگاه ، با آنچه که در واقعیت وجود دارد متفاوت باشد ( غالبا بزرگتر است ) و موجب شود که ذرات ریز با شسته شدن از مرزها خارج شوند .

مقدار شیب هیدرورلیکی در محل (i=h/L) در حدود 5 / 0 تا 5 / 1 می باشد ، در حالی که در آزمایشگاه ممکن است 5 یا بیشتر باشد . بعضی شواهد نشان می دهند کهV=k.i برای مقادیری از   به صورت خطی نمیباشد ، بویزه مقادیر بزرگ آن از سوی دیگر ، شواهدی برای خاکهای ریز دانه ( رس ها ) نشان می دهد که ممکن است برای آنها شیب آستانه ای ( حدی ) وجود داشته باشد و زیر آن جریانی رخ ندهد [ ترازقی ( 5 2 9 1 ) ] .

5 . تاثیر وجود هوا در نمونه آزمایشگاهی حتی برای حبابهای ریز ، به دلیل کوچکی نمونه زیاد می باشد

نظرات شخصی:

در آزمایش بار آبی متغیر اگر سیستمی تعبیه شود که نسبت به عبور آب درپیزومتر از دو ارتفاع معین،بعد از رسیدن سرعت آب به یک مقدار ثابت،حساس بوده وهنگام گذر از این دو ارتفاع زمان را اندازه بگیرد،اختلاف درجه ی نفوذپذیری که از سه پیزومتر با قطر های مختلف به دست می آید بسیار کم و دقت آزمایش بسیار بالا می رود که به نظر می رسد استفاده از حسگرهای متصل به وسیله اندازه گیری زمان درمسیر عبور آب از  لوله های پیزومتر در دو ارتفاع معین روش  مناسبی باشد.

آزمایشات کارگاهی

- آزمایش مصالح سنگی شامل وزن مخصوص، جذب آب، هم ارز ماسه‏ای، مقاومت سایشی و مقاومت ضربه‏ای
- طرح اختلاط بتن (با استفاده از انواع مواد افزودنی و مضاف)
- آزمایشهای بتن تازه شامل اندازه‏گیری روانی بتن، وزن مخصوص و زمان گیرش
- آزمایشهای بتن سخت شده شامل اندازه‏گیری مقاومت فشاری، خمشی و کششی بتن، اندازه‏گیری مدول دینامیکی و مدول الاستیسیته بتن، جذب آب بتن و . . .
- آزمایشهای کنترل کیفیت بتن، شامل کنترل کیفیت بتن و ساخت بتن در کارگاههای عمرانی

آزمایش مدرج کردن دماسنج گازی

آزمایش مدرج کردن دماسنج گازی

مختصری از تئوری آزمایش:

   ما به دنبال مدرج کردن دماسنج گازی هستیم تا به وسیله آن بتوانیم دمای اجسام مختلف را اندازه گیری کنیم.  برای مدرج کردن این دماسنج آزمایشی به ترتیب زیر انجام میدهیم.

شرح آزمایش:

ابندا بالن را در آب اطراف بالن را خالی می کنیم تا بالن با هوای محیط به تعادل برسد و سپس دمایی که توسط دماسنج نشان داده شده می نویسیم(t). سپس شیر A را باز می کنیم تا بالن B با هوای خارج ارتباط پیدا نماید.(جیوه در لوله U شکل و قیف در یک ارتفاع قرار گیرد.) با جابجایی قیف  در راستای قائم, سطوح جیوه در دو شاخه لوله U شکل را برای مثال روی عدد 140 قرار می دهیم و قیف را در جای خود محکم می کنیم تا قیف از جای خود جابجا نشود. عدد 140 به عنوان مبدأ اختیار می شود.

شیر A را می بندیم تا ارتباط بالن B با هوای خارج قطع شود. سپس بالن را در آب با دمای حدود 60 درجه قرار می دهیم و صبر می کنیم تا گاز و بالن و آب کاملا به تعادل برسند. انبساط گاز باعث تغییر ارتفاع جیوه در دو شاخه لوله می شود. با تغییر سطح قیف, ارتفاع جیوه را در شاخه متصل به بالن(N) به 140 می رسانیم تا تغییرات فشار گاز را برحسب تغییرات دما در حجم ثابت مطالعه کنیم.در این لحظه اختلاف ارتفاع سطح جیوه را از روی خط کش اندازه گیری و یادداشت می کنیم(h1).هم چنین دمای تعادل ظرف را به دقت اندازه گیری و ثبت می نماییم(t1). حال تکه یخی در آب می اندازیم و با هم زدن تعادل گرمایی ایجاد می کنیم. چون دمای آب پائین آمده است , حجم هوا تغییر می کند.با تغییر قیف دوباره سطح جیوه را روی شاخه(N) روی 140 قرار می دهیم. اختلاف دو سطح جیوه را یادداشت می کنیم(2h) و دمای آب را می خوانیم(t2). اختلاف دمای t1 و t2 باید حدود 4 درجه باشد. این عمل را تا پایین تر از محیط یادداشت می کنیم و در جدولی به صورت زیر وارد می کنیم.

            برای راحتی کار به جای t از y و به جای  از x استفاده میکنیم.

در این جدول x  بر حسب mmHg است و y  بر حسب  .

توجه: اختلاف فشار اندازه گیری شده با وسایل آزمایش تنها فشار نسبی گاز را نشان می دهند ولی در معادله از فشار مطلق (فشار نسبی + فشار هوا در محل آزمایش) استفاده می شود. بنابر این در جدول ارائه شده فشار نسبی را در ستون اول و فشار مطلق را در ستون دوم جمع آوری کردیم و همانطور که در بالا اشاره شد متغیر ما از ستون دوم برداشت می شود.

در محل آزمایش فشار هوا بصورت زیر بدست آمد:

                                                         

x	X	y	xx	xy	yمحاسبه	d	dd
0	663.35	23	440033.2	15257.05	21.90996	1.090045	1.188198
89	752.35	63	566030.5	47398.05	62.60966	0.390345	0.152369
81	744.35	59	554056.9	43916.65	58.95126	0.048745	0.002376
72	735.35	55	540739.6	40444.25	54.83556	0.164445	0.027042
64	727.35	52	529038	37822.2	51.17716	0.822845	0.677074
59	722.35	50	521789.5	36117.5	48.89066	1.109345	1.230646
54	717.35	47	514591	33715.45	46.60416	0.395845	0.156693
51	714.35	45	510295.9	32145.75	45.23226	-0.23226	0.053942
48	711.35	43	506018.8	30588.05	43.86036	-0.86036	0.740211
43	706.35	40	498930.3	28254	41.57386	-1.57385	2.47702
38	701.35	38	491891.8	26651.3	39.28736	-1.28735	1.657283
599	7895.85	515	5673416	372310.3	514.9322	0.067795	8.362855

بدست آوردن معادله دما بر حسب فشار مطلق:

می دانیم که تابع دما بر حسب فشار به صورت خطی زیر می باشد:

که در اینجا با داشتن اطلاعات بدست آمده و از طریق روشهای ریاضی ارائه شده در جزوه a  و b  را در این معادله بدست می آوریم.

            برای یک تابع خطی معادله نرمال بصورت زیر می باشد :

که در اینجا داریم :

که با حل این معادله داریم:

یعنی معادله ما بصورت زیر بدست می آید:

محاسبه خطای اندازه گیری:

            با توجه به روشهای ریاضی ارائه شده برای بدست آوردن خطای ضرایب a و b که به ترتیب  و  می نامیم از روابط زیر کمک می گیریم:

که  دترمینان ماتریس c می باشد.

که در اینجا داریم:

که از اینجا داریم:

یعنی معادله ی ما بصورت دقیق تر به صورت زیر خواهد بود:

محاسبه دمای یک مایع با استفاده از دماسنج گازی مدرج شده:

          در قسمت قبل توانستیم رابطه ای خطی بین دما و فشار مطلق پیدا کنیم که با داشتن یکی دیگری به راحتی قابل مقایسه است.

            در این آزمایش ما می خواهیم دمای آبی را اندازه گیری کنیم که اختلاف ارتفاع بین دو شاخه 43 mmHg  می باشد. در این حالت دمای آب42 بود و حال ما این دما را از طریق معادله بدست آمده بدست می آوریم و با مقدار واقعی مقایسه می کنیم:

همانطور که می بینیم دمای بدست آمده با دمای واقعی تفاوت چندانی ندارد و اختلاف موجود به علت خطای وسایل اندازه گیری , خطای شخص انداره گیر , خطای محاسبات و ... می باشد.

آزمایش هم ارز ماسه SE

-مقدمه

آزمایش هم ارز ماسه ایی یا ارزش ماسه ایی یک آزمایش سریع صحرایی برای تعیین نسبت مصالح ریز دانه به حجم کل ماسه است.

این آزمایش که بیشتر در تعیین مرغوبیت مصالح جهت راهسازی، بتن سازی ، آسفالت و لایه های زهکشی و … بکار میرود ، آزمایشی است که نتایج را سریع بدست می‌دهد و عملا تعیین نسبت حجم ماسه به کل خاک (ماسه و لای و رس) و همچنین میزان جذب آب ریز دانه و تورم آنهاست و بطور خلاصه تعیین می‌نماید که ماسه تا چه حد تمیز است تا بتوان از خواص ماسه‌ای مترتب بر آن استفاده نمود. میتوان گفت در آزمایش حدود اتربرگ می‌خواهیم بدانیم رس تا چه حد تعیین کننده است و خاک چه مقدار خواص رسی داشته و ازکدامیک از انواع مانی را دارا است (خواص رسی : نفوذپذیری کم ، جذب آب زیاد ، قابلیت فشردگی د حساسیت زیاد و …) در اینجا این تعیین کنندگی را ماسه خواص ماسه‌ای بودن بعهده دارد (مثلا نفوذپذیری زیاد، عدم تورم ، جذب آب کم و حساسیت کم و ( … و اصولا برای خاکهائی است که اندیس خمیری آنها کمتر از 4 باشد.

نسبت ماسه به ریز دانه ها ( سیلت و رس ) در خاک یک عامل مهم در عملیات خاکی و ساختمانی محسوب می شود، زیرا وجود ماسه زیاد در مقایسه با ریز دانه ها در خاک ، در زیر سازی راهها و نیز در احداث سدهای خاکی ، باعث پایین آمدن در صد بهینه و رسیدن سریعتر خاک به حداکثر تراکم خود می شود . در آسفالت نیز در صد بالای ریز دانه موجب مصرف زیادتر نیرو و در نتیجه باعث سست شدن و وارفتن آسفالت زیر بارهای وارد شده می شود . همچنین نسبت ماسه به ریز دانه ها در ساخت بتن نیز بر مصرف آب ف تراکم بتن و نفوذ پذیری و مقاومت در برابر هوا زدگی اثر خواهد داشت .

لازم به ذکر است که این آزمایش برای ذرات کوچکتر از 5 میلیمتر انجام میشود.

آزمایش هم ارزش ماسه ای یا به اختصار هم ارز ماسه (SE) را که در تعیین مرغوبیت مصالح جهت راهسازی ، بتن سازی ، آسفالت و لایه های زهکشی و ... به کار می رود ، می توان مکمل آزمایش دانه بندی دانست و عملا برای تعیین نسبت حجم ماسه به کل خاک ( ماسه ، لای و رس ) و همچنین تعیین میزان جذب آب ریز دانه و تورم آنهاست و به طور خلاصه تعیین می نماید که ماسه تا چه حد تمیز است و هر چه در صد ریز دانه داخل ملسه ها کمتر باشد ، ماسه تمیز تر می باشد

.در عملیات خاکی و ساختمانی نسبت ماسه به ریزدانه‌ها که اغلب سیلت و رس هستند، اهمیت زیادی دارد، زیرا ریزدانه‌هایی چون رس در ماسه باعث کاهش مرغوبیت و خواص مورد نیاز می‌شود به عنوان مثال در زیرسازی راه‌ها هر چه ماسه به کار رفته عاری از ریزدانه و رس می‌باشد، درصد آب بهینه کاهش و سرعت رسیدن به حداکثر تراکم افزایش می‌یابد و در صورت وجود ریزدانه‌ها موجب سستی و وارفتن آسفالت در زیر بارهای وارده از طرف وسایل نقلیه می‌شود. و یا در اختلاط و ساخت بتن نیز ریز‌دانه‌های موجود در ماسه مصرفی بر نسبت آب مصرف شده ، تراکم و مقاومت نفوذ پذیری بتن اثر منفی خواهد گذاشت. علاوه بر مسائل فنی از نظر اقتصادی قیمت ماسه شسته شده و تمیز از قیمت ماسه شسته نشده گرانتر است و در اجرای پروژه‌های عمرانی تعیین SE هم از نظر هزینه و هم کیفیت اهمیت دارد.

زیرسازی	زهکشی	آسفالت	بتن	ماسه در مصالح
40<	40>	50>	75>	درصد S.E

حدود قابل قبول S.E

نوع ریز دانه مخلوط خاک SE%		K cm/s
لای	رس
87		3-10*1
	40	3-10*8
75		4-10*8
	29	4-10*8
62		5-10*6
	24	9-10*3
50		6-10*4
	20	4-10*6
39		4-10*2
	18	6-10*3

(آزمایشگاه مکانیک خاک - محمد حسن بازیار)

2- هدف آزمایش و شماره‌ی ASTM

آزمایش هم ارزش ماسه‌ای یا به اختصار هم ارز ماسه (Sand Equivalent) روشی است برای تعیین میزان تمیزی ماسه از ریزدانه‌ها (رس، لای) می‌باشد و هدف تعیین نسبت حجم ماسه به حجم کل خاک (ماسه، لای، رس) است. (حجم هم ارز ارتفاع در نظر گرفته شده و در واقع در این آزمایش ارتفاع قرائت و در محاسبات وارد می‌شود.) . این آزمایش ویژه خاک هائی است که دانه های ریزشان کم باشد و نشود حالت خمیری آنها را به روش اتربرگ آزمایش کرد مثل ماسه بتن ، بهتر است خاکهائی را که ارزش ماسه ای دانه از 20 درصد کمتر باشد بروش اتر برگ و بیشتر باشد به روش ارزش ماسه ای (S.E) آزمایش شود . در واقع این آزمایش را می‌توان مکمل آزمایش‌ دانه‌بندی دانست زیرا در آن حجم ماسه به کل خاک (ماسه، رس، لای) و میزان جذب ریزدانه و تورم آن‌ها به نحوی تعیین می‌گردد و در حقیقت نشان می‌دهد که تمیزی ماسه در چه حد است. هر چه ریزدانه داخل ماسه کمتر باشد، ماسه تمیزتر خواهد بود.

Pشماره آزمایش در استاندارد ASTM:                                                                                            D  2414 - 87   ASTM

Pشماره آزمایش در استاندارد AASHTO :                                                                   T  176-81  AASHTO

3-     ابزار مورد نیاز

 1.  استوانه مدرج تا "15 به دقت 1/0 اینچ (دو عدد) با در لاستیکی

2.    محلول استوک: کلرور کلسیم خشک (gr 454) – محلول فرمالین (gr 47) – گلسیرین (gr 2050) (نقش شستشوی ریز دانه‌ها از دانه‌های ماسه و جداسازی آنها)

3.       سنبه (قرائت دقیق‌تر ارتفاع ماسه و جلوگیری از اغتشاشات در مخلوط)

4.       پیمانه فلزی

5.      ترازو با دقت gr 1/0

6.      کرنومتر یا زمان سنج

7.       ماسه رد شده از الک نمره 4 به مقدار gr 110 (2 نمونه)

8.      قیف

3-گزارش نحوه تهیه نمونه و اجرا

ابتدا ماسه‌ای که در اختیارمان قرار گرفت را از الک نمره 4 عبور دادیم، سپس ماسه رد شده از الک را خوب زیر و رو کردیم تا ماسه به همراه ریزدانه‌های موجود در آن یک دست شود و نمونه‌گیری با دقت بیشتری انجام گیرد (زیرا در هنگام الک کردن ابتدا ریزدانه‌ها از الک عبور کرده و سپس دانه‌های ماسه عبور می‌کنند و روی آنها را می‌پوشانند و اگر آنها را به هم نزنیم نمونه کاملی از ماسه موجود به دست نمی‌آید.) سپس ماسه و ریزدانه زیر و رو کرده را به صورت مخروط در آوردیم و آن را به 4 قسمت تقسیم کرده و از یکی از 4 قسمت به میزان 110 گرم روی ترازوی با دقت gr1/0 وزن نمودیم. تا ارتفاع in4 از محلول استوک از داخل ظرف مخصوص نگهداری آن به داخل استوانه مدرج ریختیم (البته در انتقال محلول استوک از ظرف محتوی آن به استوانه مدرج با مشکلاتی از قبیل کیپ شدگی سر لوله و عدم امکان کنترل دقیق میزان محلول خارج شده روبه‌رو شدیم.) بعد با استفاده از قیفی پلاستیکی gr 110 ماسه را به داخل استوانه ریخته و به مدت 10 دقیق استوانه را بی حرکت روی میز قرار دادیم. (این کار به علت این است که نمونه خاک کاملاً خیس بخورد زیرا محلول استوک باعث تورم ذرات رس و جدا شدن آن از ذرات ماسه می‌گردد.)

 سپس در پوش پلاستیکی استوانه گذاشتیم و آن را 45 بار به صورت رفت و برگشت به صورت افقی تکان دادیم.

 بعد درپوش را برداشتیم و با محلول استوک مخلوط را شستشو دادیم (تا زمانی که ارتفاع مخلوط به "15 رسید ) پس از آن استوانه را به مدت 20 دقیقه بی حرکت روی میز قرار دادیم تا ماسه و ریزدانه‌ها ته نشین شوند (زمان را توسط کرنومتر سنجیدیم) سپس ارتفاع کل لایه ته نشین شده (H2) و ارتفاع قسمتی که ماسه قرار گرفته بود را قرائت کرده و یادداشت کردیم و بعد برای قرائت ارتفاع توسط سنبه آن را کنار استوانه مدرج قرار دادیم و ارتفاعی از استوانه را که نشانه سنبه مقابل آن قرار گرفت را یادداشت کردیم و آن را داخل استوانه قرار دادیم و دوباره ارتفاعی را که نشانه سنبه مقابل آن قرار گرفت یادداشت کردیم (سنبه روی لایه ماسه قرار می‌گیرد و علت استفاده از آن سهولت استفاده از در قرائت ارتفاع ماسه می‌باشد زیرا مرز بین ماسه و گل و لای بالای آن ممکن است به درستی قابل تشخیص نباشد). لازم به ذکر است که تمام این مراحل را برای نمونه‌ای دیگر از ماسه (gr 110) انجام دادیم و ارتفاع‌های مورد نیاز در هر دو استوانه را قرائت کردیم. (البته در نمونه دوم در هنگام شستشو با محلول استوک ارتفاع مخلوط اندکی از "15 بیشتر شد که این ممکن است عامل ایجاد خطا باشد.)

4-اندازه‌گیری ها

ارتفاع نشانه سنبه داخل استوانه	ارتفاع نشانه سنبه خارج از استوانه	H2 جشمی	H1 چشمی	نمونه
11.75”	8.5”	4.15”	3.3”	نمونه 1
11.8”	8.5”	4.15”	3.3”	نمونه 2

H1: ارتفاع ماسه

H2  : کل ارتفاع رسوبات ته نشین شده و معلق (ماسه+ رس+ لای)

5-محاسبات و نتیجه‌گیری

به روش قرائت چشمی

   =  S.E1 : نمونه 1  

  =  S.E2 : نمونه 2

(به روش چشمی)    %79.52 =       = S.E :

	(ارتفاع نشانه سنبه خارج از استوانه – ارتفاع نشانه سبنه در داخل استوانه H2

 

SE = (به روش قرائت سمبه)

 

نمونه1:                            =78.31%                                                 SE =

 

نمونه2:                         =79.52%                                                        SE =

%78.92 =       = S.E : (به روش سمبه)

·               لازم به ذکر است S.E که از طریق قرائت ارتفاع نشانه سنبه به دست می‌آید از S.E که از طریق چشمی به دست آمده کمتر است(همان طور که نتیجه محاسبات نشان می‌دهد)، زیرا وزنه سنبه (به وزن kg1) باعث فشرده تر شدن ماسه و پایین تر رفتن آن در استوانه می‌گردد و ارتفاع H1 قرائت شده کمتر خواهد شد و در نتیجه S.E کمتری به دست می‌دهد.

S.E
%79.52	به روش قرائت چشمی
%78.92	به روش قرائت سنبه

6- خطاها

1- خطا های قرائت (مانند خطا در قرائت ارتفاع‌های H2, H1)

2-خطا های اندازه گیری مانند توزین مقدار ماسه (gr 110) مورد نیاز

3-خطاهای مربوط به درجه بندی استوانه مدرج یا عدم کالیبره بودن ترازو

4-            هنگام انتقال محلول استوک از ظرف محتوی آن به استوانه امکان دارد بیش از حد یا کمتر از میزان خواسته شده از محلول به استوانه انتقال یابد و یا در زمان شستشو این عمل به خوبی انجام نگیرد و ریزدانه‌ها از ماسه جدا نشده و ارتفاع‌های قرائت شده دقیق نباشد.

5-      خطا در نمونه گیری ماسه که امکان دارد از قسمت‌هایی که ریزدانه کمتر و یا بیشتری داشته باشد نمونه 110 گرمی انتخاب شود پس باید ماسه را به خوبی زیر و رو نموده تا مطئمن شویم نمونه یکدستی انتخاب نموده‌ایم که بیانگر مقدار S.E کل ماسه موجود خواهد بود.

6-      هنگام توزین یا ریختن ماسه در استوانه مقداری از آن به دیواره قیف می‌چسبد و ریزدانه‌های موجود در آن نیز مانند غبار پخش می‌شود که این مراحل باید با دقت و حوصله و آهستگی انجام شود تا این خطا به حداقل برسد.

8- نظرات شخصی

در این آزمایش با وجود سادگی انجام آن، یکی از عمده ترین مشکلاتی که با آن روبرو بودیم نحوه انتقال محلول استوک از ظرف محتوی آن به استوانه مدرج و همچنین شستشوی ماسه و ریزدانه های موجود در آن بود،زیرا کنترل دقیق سرعت خروج محلول و میزان آن به راحتی امکان پذیر نبود و برای شستشو به علت این که ماسه و ریزدانه ها پس از 10 دقیقه ساکن رها کردنشان به حالت سخت و چسبیده بهم در آمده اند و می بایست علاوه بر ریختن محلول در استوانه آن را بخوبی تکان داده و می چرخاندیم. پیشنهاد می شود برای انجام این مرحله از آزمایش از دستگاهی استفاده نمود که محلول استوک را با سرعت و دبی خاص و کنترل شده ای وارد استوانه مدرج نماید و این استوانه مدرج حاوی ماسه و ریز دانه ها به حالت افقی روی یک لرزاننده مخصوص قرار گیرد و همزمان با ورود محلول لرزاننده آن را تکان داده و عمل شستشو انجام شود.

در انتها می توان افزود برای نمونه گیری بهتر و صحیح تر از ماسه موجود به طوری که نمونه نماینده توده ماسه باشد توصیه می شود از وسایل نمونه گیری نظیر دستگاه کوارتر یا مقسم استفاده شود.

روش استاندارد آزمایش تعیین مقاومت مخلوطهای آسفالتی در مقابل تغییر شکل پلاستیک با دستگاه مارشال ASTM:D1559

روش استاندارد آزمایش تعیین مقاومت مخلوطهای آسفالتی در مقابل تغییر شکل پلاستیک با دستگاه مارشال   ASTM:D1559

- هدف:

این روش آزمایش اندازه گیری مقاومت نمونه ای استوانه ای مخلوط آسفالتی را در مقابل تغییر شکل پلاستیک در حالتی که سطح جانبی نمونه با دستگاه مارشال تحت بارگذاری قرار گرفته، شامل می شود. این روش آزمایش برای مخلوطهایی که با قیر خالص، محلول یا قطران و مصالح سنگی با حداکثر اندازه یک اینچ ساخته شده اند کاربرد دارد.

2- مشخصات و کاربرد :

این روش آزمایش در طرح اختلاط آزمایشگاهی آسفالت استفاده می شود. نمونه ها طبق روش آزمایش، برای حداکثر بار و روانی تهیه می شوند. ویژگیهای دانسیته و فضای خالی نیز ممکن است بر روی نمونه های تهیه شده مطابق با روش آزمایش، تعیین شوند. از این روش آزمایش همچنین می توان برای بدست آوردن حداکثر بار و روانی نمونه های مخلوط آسفالتی که از سطح راه مغزه گیری شده و یا به روشهای دیگری تهیه شده اند، استفاده می شود. نتایج حاصل از این نمونه ها ممکن است با مقادیر حاصله از نمونه های تهیه شده با این روش آزمایش تفاوت داشته باشد.

3- لوازم آزمایشگاهی :

3-1- مجموعه قالب نمونه : قالب های استوانه ای به قطر 4 اینچ (6/101 میلی متر) و ارتفاع 3 اینچ (2/76 میلی متر) ، با صفحات زیرین و حلقه هایی به منظور افزایش طول قالب استفاده می شود بدین منظور سه قالب استوانه ای پیشنهاد می شود.

3-2- خارج کننده نمونه: صفحه ای فولادی به شکل دیسک و به قطر حداقل 95/3 اینچ (یا 100 میلیمتر) و ضخامت  اینچ (13 میلیمتر) که برای خارج کردن نمونه متراکم شده از قالب نمونه با استفاده از حلقه قالب استفاده می شود. یک میله مناسب برای انتقال بار از حلقه انتقال دهنده نیروسنج به حلقه الحاقی جهت خروج نمونه لازم است.

3-3- چکش تراکم : چکش تراکم باید دارای سطح ضربه وارد کننده گرد و مسطح و وزنه 10 پوندی (4536 گرم) که از ارتفاع 18 اینچ (2/457میلی متر) سقوط آزاد می کند . دو چکش تراکم جهت انجام آزمایش پیشنهاد می شود به منظور ایمنی بیشتر چکش تراکم می تواند مجهز به انگشت محافظ باشد. شکل (1) چکش تراکم دستی و شکل (2) چکش تراکم اتومات را نشان می دهد .

شکل 1 –چکش تراکم دستی

شکل 2 –چکش تراکم اتوماتیک

3-4- پایه تراکم : پایه تراکم مرکب از پایه چوبی از جنس بلوط، کاج یا چوب دیگری با میانگین وزن مخصوص خشک حدود 67/0 تا 77/0 گرم بر سانتیمتر مکعب و ابعاد 2/457*2/203*2/203 میلی متر می باشد که بر روی یک صفحه فولادی به ابعاد 4/25*8/304* 8/304 میلی متر قرار گرفته است. پایه چوبی توسط چهار قطعه نبشی، در قطعه بتنی مسطح ، محکم می شود. کلاهک فولادی باید به طور محکم به پایه بسته شود. مجموعه پایه باید به گونه ای نصب شود که پایه کلاهک تراز باشد.

3-5- نگهدارنده قالب نمونه : نگهدارنده قالب روی پایه تراکم، به نحوی سوار می شود که مرکز قالب تراکم بر مرکز پایه منطبق باشد. نگهدارنده باید قالب تراکم و حلقه و صفحه پایه را در حین تراکم نمونه، به طور محکم سرجای خود نگه دارد.

3-6- فکهای شکست : فکهای شکست برای قرارگیری نمونه است که بخشهای استوانه ای بالایی و پایینی را شامل می شوند یا فکهای آزمایش شعاع انحناء داخلی دقیقا ماشین شده برابر با 2 اینچ (8/50 میلی متر) را دارند. بخش پایین تر باید روی سطحی که دارای دو میله راهنمای عمود بر هم یا میله هایی که طول اضافی به سمت بالا دارند، نصب شود. راهنماهای بخش بالاتر باید در موقعیتی باشند که دو بخش را بدون خمش قابل ملاحظه ای به سمت یکدیگر سوق دهند. شکل (3) فک های دستگاه مارشال را نشان می دهد .

شکل 3- فک های دستگاه مارشال

3-7- جک بارگذاری : جک بارگذاری شامل یک جک پیچشی بوده و روی قاب دستگاه آزمایش سوار شده و باید حرکت قائم و یکنواخت با سرعت 2 اینچ (8/50 میلیمتر) در دقیقه را داشته باشد. مجموعه جک بارگذاری می تواند به یک موتور الکتریکی مجهز باشد. شکل (4) دستگاه بارگذاری دستگاه مارشال را نشان می دهد .

شکل (4) دستگاه بارگذاری دستگاه مارشال

3-8- مجموعه حلقه نیروسنج: حلقه نیروسنجی با ظرفیت 5000پوند (2267 کیلوگرم) و حساسیت ده تا 1000 پوند (536/4 تا 6/453 کیلوگرم) و حساسیت 25 پوند (340/11 کیلوگرم) بین 1000 و 5000 پوند (6/453 و 2267 کیلوگرم) که باید به یک صفحه مدرج ریزسنج مجهز باشد. تقسیمات صفحه ریزسنج بر حسب 0001/0 اینچ (00025/0 میلی متر) می باشد. اتصالات بالا و پایین حلقه نیروسنج برای بستن حلقه نیروسنج به قاب دستگاه و انتقال بار به فکهای دستگاه لازم می باشد.

3-9- روانی سنج: روانی سنج باید شامل یک گیره اتصالی راهنما و یک شاخص عقربه ای باشد. سوزن متحرک شاخص، باید داخل گیره راهنما با مقدار مقاومت اصطکاکی کم بلغزد. گیره راهنما، باید آزادانه بالای میله راهنمای فکهای شکست بلغزد. شاخص روانی سنج وقتی که در محل خود بر روی فکهای شکست، به هنگامی که هر نمونه آزمایش بین بخش های فک شکست گذاشته می شود، قرار گرفت باید روی صفر تنظیم شود. تقیسمات گیج روانی سنج بر حسب 01/0 اینچ (25/0 میلی متر) می باشد.

3-10- گرمخانه: گرمخانه، باید برای گرم کردن مصالح سنگی، موادقیری، قالبهای نمونه، چکش های تراکم و دیگر وسایل لازم تا دمای مخلوط کردن و قالب گیری ، فراهم شوند.

گرمخانه دمای موردنیاز را با دقت 8/2 ± درجه سانتیگراد ثابت نگه می دارد. محافظ های مناسب و صفحات تیغه ای یا حمامهای ماسه باید روی سطوح صفحات داغ قرار گیرند تا تمرکز حرارت زیاد را به حداقل برساند.

3-11- وسایل مخلوط کردن : عمل مخلوط کردن ، به صورت مکانیکی پیشنهاد می شود. هر نوع مخلوط کن مکانیکی که بتواند دمای لازم برای مخلوط کردن را حفظ کرده و مخلوط یکنواخت به مقدار لازم و با پوشش خوب را در زمان مجاز تهیه کند و مقداری هم اضافی تر تهیه کند که ضرورتا کل پیمانه بازیافت کند.ممکن است استفاده شود. همچنین ممکن است، یک ظرف یا کاسه فلزی با ظرفیت کافی و عمل مخلوط کردن با دست، مورد استفاده قرار گیرد.

3-12- حمام آب- حمام آب باید حداقل 6 اینچ (4/152میلی متر) عمق داشته و با ترموستات دمای آن کنترل شود به طوریکه دمای حمام را در 1±60 درجه سانتیگراد یا 1±8/37 درجه سانتیگراد نگهدارد. مخزن باید یک کف سوراخ دار موقتی داشته یا انیکه به یک قفسه برای نگهداری نمونه به اندازه 2 اینچ (8/50 میلی متر) بالاتر از کف حمام مجهز باشد. شکل (5) حمام آب را نشان می دهد .

شکل (5) حمام آب

3-13- حمام هوا- حمام هوا برای مخلوطهای آسفالتی با قیر محلول، باید با ترموستات کنترل شده و بتواند دمای هوا را در 1±25 درجه سانتیگراد نگهدارد.

3-14- وسایل متفرقه:

3-14-1- ظروف برای گرم کردن مصالح سنگی، تاوه های فلزی با کف مسطح یا ظروف مناسب دیگر. همچنین ظروفی برای گرم کردن مواد قیری، هر نوع پیمانه قلعی، بشرها، ظروف ریختن مواد مذاب یا روغن دان، ممکن است استفاده شود.

3-14-2- وسایل مخلوط کردن، هر نوع بیلچه فولادی (نوع باغبانی) یا کاردک برای هم زدن و مخلوط کردن دستی.

3-14-3 دماسنج هایی برای تعیین دمای مصالح سنگی، قیر و مخلوطهای قیری. دماسنجهایی با حفاظ شیشه ای یا دماسنجی با صفحه مدرج عقربه دار با بدنه فلزی، پیشنهاد می شوند. محدوده 9/9 تا 204 درجه سانتیگراد با دقت 5 درجه فارنهایت (8/2 درجه سانتیگراد) لازم است.

دماسنجهایی که برای حمام آب و حمام هوا با محدوده دمایی 68 تا 158 درجه فارنهایت (30 درجه تا 70 درجه سانتیگراد) با دقت 4/0 درجه فارنهایت (2/0 دره سانتیگراد) استفاده می شود.

3-14-4 ترازو با ظرفیت 2 کیلوگرم و دقت 1/0 گرم برای توزین نمونه های قالب گیری شده و ترازو با ظرفیت 5 کیلوگرم و دقت یک گرم برای پیمانه کردن مخلوطها استفاده می شود.

3-14-5 دستکشها- برای جابجایی وسایل داغ و دستکشهای لاستیکی برای خارج کردن نمونه ها از حمام آب استفاده می شود.

3-14-6 گچ رنگی- برای مشخص کردن نمونه ها .

3-14-7 چمچه، با کف مسطح برای پیمانه کردن مصالح سنگی .

3-14-8 بیلچه- بزرگ برای جای دادن مخلوط در قالبهای نمونه .

4- نمونه های آزمایش :

حداقل 3 نمونه برای هر ترکیبی از مصالح سنگی و هر مقدار قیر، آماده کنید، سپس مصالح سنگی را در دمای 105 تا 110 درجه سانتیگراد تا رسیدن به وزن ثابت خشک کرده و یا به بخشهایی با توجه به اندازه مصالح سنگی موردنیاز به طریق دانه بندی خشک، جدا کنید . این بخشهای مصالح سنگی با اندازه های زیر پیشنهاد می شوند:

تا یک اینچ (19 تا 25 میلی متر) .

تا  اینچ (5/9 تا 19 میلی متر) .

شماره 4 تا  اینچ (75/4 تا 5/9 میلی متر) .

شماره 8 تا شماره 5 (36/2 تا 75/4 میلی متر) .

رد شده از الک شماره 8 (36/2 میلی متر) .

4-3 - تعیین دمای مخلوط کردن و متراکم نمودن .

4-3-1- دماهایی که قیر خالص و قیر محلول باید گرم شوند تا دارای کند روانی 20±170 سانتی استوکس گردند، بعنوان دمای مخلوط کردن در نظر گرفته می شود.

4-3-2- دماهایی که قیر خالص باید گرم شود تا کند روانی آن 30±280 سانتی استوکس شود، بعنوان دمای متراکم نمودن در نظر گرفته می شود.

4-3-3- از یک نمودار ترکیبی برای قیر محلول استفاده کرده و درصد وزنی حلال را در کند روانی با دمای (60 درجه سانتیگراد) تعیین کنید. از این نمودار همچنین کند روانی در (60 درجه سانتیگراد) را پس از آنکه قیر محلول 50 درصد حلال خود را از دست داد، تعیین کنید. دمای تعیین شده از نمودار دما- کند روانی برای قیر محلول، که بعد از کاهش 50 درصد حلال دارای کند روانی معادل 30±280 سانتی استوکس باشد، بعنوان دمای متراکم نمودن در نظر گرفته می شود.

دمایی که در آن دما، قطران دارای کند روانی ویژه انگلر برابر 3±25 و 5±40 می شود به ترتیب دمای مخلوط کردن و متراکم نمودن می باشد.

4-4 -آماده کردن مخلوط ها:

برای هر نمونه آزمایش، مقدار لازم از هر اندازه مصالح سنگی که به بخش هایی جدا شده اند، به طوریکه نمونه متراکم شده حاصل از یک پیمانه مخلوط ارتفاعی برابر 05/0±5/2 اینچ (27/1±5/63 میلی متر) را داشته اند توزین کرده در ظروف مسطح جداگانه بریزید(حدود 1200 گرم) ظروف را بر روی صفحه داغ یا در گرمخانه قرار دهید و تا 28 درجه سانتیگراد برای مخلوط هایی با قیر خالص و 14 درجه سانتیگراد برای مخلوط هایی با قیر محلول، بیش از دمای تخمینی برای مخلوط کردن در بند 4-3 حرارت دهید.

ظرف مخلوط کردن را با مصالح سنگی گرم شده، پر کرده و در حالت خشک کاملا مخلوط کنید. در مصالح سنگی که به صورت خشک مخلوط شده اند، یک گودی ایجاد کرده و مقدار لازم از مواد قیری از قبل گرم شده را به داخل مخلوط اضافه کنید. برای مخلوط هایی که با قیر محلول تهیه می شوند، بعد مخلوط کن را داخل ظرف مخلوط کن قرار داده و قبل از عمل مخلوط کردن، وزن کل مخلوط را همراه با وزن ظرف و تیغه مخلوط کن تعیین کنید. مراقب باشید تا از دست رفتن مخلوط، به هنگام مخلوط کردن و جابجایی جلوگیری شود. در این موقع دمای مصالح سنگی و مواد قیری، باید در محدوده دمای مخلوط کردن که در بند 4-3 تخمین زده می شود، باشد. مصالح سنگی و مواد قیری را تا پوشش کامل، با سرعت مخلوط کنید.

4-4-2- پس از مخلوط کردن، مخلوطهایی را که با قیر محلول ساخته شده اند، در یک گرمخانه تهویه دار با دمای تقریبا 1/11 درجه سانتیگراد بیش از دمای متراکم نمودن، عمل آورید. عمل آوری در ظرف مخلوط کن را تا زمانیکه 50 درصد وزنی حلال از قبل تعیین شده یا بیش تر حاصل گردد، ادامه دهید. مخلوط ممکن است، در ظرف مخلوط کن در مدت عمل آوری، همزده شود تا از دست رفتن حلال سریعتر گردد. در این صورت باید مراقب باشید تا از هدر رفتن مخلوط جلوگیری شود. مخلوط را در مدت عمل آوری، در ابتدا در فواصل زمانی 15 دقیقه و در فواصل زمانی کمتر از 10 دقیقه تا مخلوط وزن  برابر با 50 درصد کاهش حلال را بدست آورد، وزن کنید.

4-5 - متراکم کردن نمونه ها:

4-5-1- مجموعه قالب نمونه و سطح چکش تراکم را کاملا تمیز کنید و آنها را در داخل آب جوش یا بر روی صفحه داغ تا دمای بین3/93 و 9/148 درجه سانتیگراد گرم کنید. یک قطعه کاغذ صافی یا کاغذ حوله ای که به اندازه ته قالب بریده شده، قبل از ریختن مخلوط در ته قالب قرار دهید. محتویات پیمانه را داخل قالب خالی کرده و اطراف مخلوط را 15 بار و داخل آن را 10 بار با یک کاردک گرم، با نیروی زیاد کاردک بزنید.

سرقالب را برداشته و سطح مخلوط را با بیلچه صاف کرده و به شکل گنبد درآورید دمای مخلوط بلافاصله قبل از متراکم نمودن باید در محدوده دماهایی باشد که در بند 4-3 برای دمای متراکم نمودن ذکر گردید.

4-5-2- سر قالب را دوباره قرار داده و مجموعه قالب را روی پایه تراکم، در نگهدارنده قالب قرار دهید با چکش تراکم که از ارتقاع 18 اینچ (2/457 میلی متر) سقط آزاد می کند، تعداد 50 ضربه اعمال کنید. مگر اینکه تعداد دیگری معین شده باشد. در ضمن عمل متراکم نمودن، شخص متراکم کننده باید محور چکش تراکم را با دست تاحد ممکن نزدیک به حالت عمود بر صفحه پایه قالب نگهدارد. صفحه پایه قالب و سرقالب را بردارید. قالب را برگردانید و آن را مجددا سوار کنید و همان تعداد ضربه به طرف دیگر نمونه وارد کنید. بعد از عمل تراکم صفحه پایه را برداشته و نمونه را از طرف دیگرش روی خارج کننده نمونه، قرار دهید. مجموعه را با سر قالب بالای آن در دستگاه آزمایش قرار داده و به سر قالب توسط میله انتقال دهنده بار، فشار اعمال کنید. سر قالب را از نمونه بالا کشیده و نمونه را بدقت روی یک سطح صاف قرار داده و به مدت یک شب در دمای اتاق نگهدارید. نمونه را وزن کرده، ابعاد آن را اندازه گرفته و آزمایش کنید.

توجه 5: در روش بالا، در تراکم دستی، لازم است یک دست حالت عمود بودن را حفظ کرده و دست دیگر عمل تراکم را انجام دهد. در این حالت ناگزیر برای حفظ حالت عمودی، دست لرزشی خواهد داشت که این لرزش، مالش مطلوبی در حین عمل تراکم به نمونه می دهد که منجر به دانسیته بالا می شود. هر وسیله مکانیکی از هر نوع که استفاده شود نسبت به چکش دستی در حالت عمودی در حین تراکم محدودیت دارد.

توجه 6: در حالت کلی، نمونه ها باید مطابق با آنچه که در بند 4-5-2 تشریح شده، سرد شوند. وقتی که سریعتر سرد شدن موردنظر باشد، ممکن است از پنکه های رومیزی استفاده شود. مخلوطها یی که فاقد چسبندگی کافی هستند و پس از خارج کردن سریع از قالب ، شکل استوانه ای لازم را بدست نیاورده باشند، ممکن است در داخل قالب و در هوا تا حصول چسبندگی کافی و بدست آوردن شکل استوانه ای سرد شوند.

5-روش آزمایش:

5-1 نمونه های تهیه شده با قیر خالص یا قطران را، با غوطه ور ساختن در حمام آب بمدت 30 تا 40 دقیقه یا با قراردادن در گرمخانه به مدت 2 ساعت به دمای موردنظر برسانید. دمای حمام یا گرمخانه را برای نمونه های تهیه شده با قیر خالص 1±60 درجه سانتیگراد و برای نمونه های تهیه شده با قطران 1±8/37 درجه سانتیگراد نگه دارید برای رساندن نمونه های تهیه شده با قیر محلول به دمای موردنظر، آن ها را در حمام هوا بمدت 2 ساعت قرار دهید. دمای حمام هوا را 8/1 ±77 درجه فارنهایت (1±25 درجه سانتیگراد) نگهدارید.

میله های راهنما و سطوح داخلی فکهای آزمایش را قبل از انجام آزمایش کاملا تمیز کرده و میله های راهنما را چرب کنید، بطوریکه فک بالای آزمایش آزادانه روی قسمتهای دیگر بلغزد.در صورت لزوم از حمام آب استفاده کنید. نمونه را از حمام آب گرمخانه یا حمام هوا خارج کرده، در قسمت پایین فک آزمایش قرار دهید. قسمت بالایی فک شکست را روی نمونه قرار داده و کل مجموعه را در محل خود روی دستگاه آزمایش قرار دهید. وقتی از روانی سنج استفاده می شود، آن را در موقعیت روی یکی از میله های راهنما قرار داده و در حالی که پایه آن محکم بر روی قیمت بالایی فک شکست قرار گرفته، روانی سنج را روی صفر تنظیم کنید. در حین شروع اعمال بار، پایه قائم روانی سنج را بطور ثابت بر روی قسمت بالایی فک شکست نگهدارید.

5-2 توسط جک بارگذاری یا فک دستگاه آزمایش که با سرعت ثابت 2 اینچ در دقیقه (8/50 میلی متردر دقیقه) حرکت می کند، به نمونه بار اعمال کنید تا با به حداکثر رسیده و سپس بار نشان داده شده روی شاخص عقربه ای کاهش یابد. حداکثر باری را که در دستگاه آزمایش درج شده یا با تبدیل حداکثر مقدار قرائت شده از شاخص عقربه ای بدست آمده، ثبت کنید. به محض اینکه حداکثر بار شروع به کاهش کرد، پایه روانی سنج را آزاد کنید. اگر از شاخص عقربه ای برای اندازه گیری روانی استفاده می شود، مقدار روانی نشان داده شده یا معادل آن را بر حسب یک صدم اینچ (25/0 میلی متر) قرائت و یادداشت کنید. زمان سپری شده برای انجام آزمایش، از هنگام خروج نمونه آزمایش از حمام آب تا تعیین حداکثر بار، نباید از 30 ثانیه بیشتر شود.

توجه 7: برای نمونه هایی که مغزه گیری شده اند، وقتی که ضخامت آنها غیر از 5/2 اینچ (5/63 میلی متر) باشد، بار را با استفاده از ضرایبی که در جدول یک آمده تصحیح کنید.

6- گزارش:

6-1 گزارش باید شامل اطلاعات زیر باشد:

6-1-1 نوع نمونه آزمایش شده( نمونه آزمایشگاهی یا نمونه مغزه گیری شده از روسازی) .

نکته : برای نمونه های مغزه گیری شده، ارتفاع هر نمونه آزمایش بر حسب اینچ (یا میلی متر) باید گزارش شود.

6-1-2 میانگین حداکثر بار حداقل سه نمونه، که در صورت لزوم تصحیح شده است، بر حسب پوند نیرو (نیوتن) .

6-1-3 مقدار متوسط روانی سه نمونه بر حسب صدم اینچ ، 25 صدم میلی متر.

6-1-4 دمای آزمایش . 

هدف:بمنظور بررسی عملکرد آسفالت در سطح راه لازم است پارامترهای متشکله آسفالت مورد ارزیابی و بررسی قرار گیرند از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره کرد .

1-  مصالح و کیفیتهای فیزیکی و شیمیایی آن .

2-  قیر و کیفیتهای فیزیکی و شیمیایی آن .

3-  اختلاط مصالح و قیر در ارتباط با تهیه آسفالت ، پخش و عملکرد آسفالت متراکم شده در سطح راه که در مورد هر  یک از مطالب فوق توضیحات لازم بیان خواهد شد .

در این قسمت بمنظور بدست آوردن درصد فضای خالی مخلوطهای آسفالتی متراکم با دانه بندی پیوسته و باز میباشد که براساس استاندارد ASTM D3203-83 مورد بررسی قرار می گیرد .

هرگاه مصالح و قیر را طبق مشخصات داده شده مخلوط نمائیم لازم است میزان درصد مصالح ، درصد قیر ، درصد فضای خالی آسفالت حاصله قابل محاسبه باشد که در این زمینه درصدهای مذکور در نمونه هائیکه در آزمایشگاه تهیه می شود با نمونه هائیکه از سطح راه برداشته میشود تا حدود قابل ملاحظه ای اختلاف خواهد داشت ، بدین منظور و برای بدست آوردن ارقام صحیح و قابل بحث روشهای استانداردی متداول است که در هر مورد توصیه هایی را ارائه   می نماید . در استاندارد فوق درصد فضای خالی مخلوطهای آسفالتی بصورت زیر تعریف و مشخص شده است .

وزن مخصوص حقیقی آسفالت

                                                  

وزن مخصوص ماکزیمم آسفالت

درصد فضای خالی  = 100 (1 -                                                     )

1-  موارد استفاده :  محاسبه درصد فضای خالی مخلوطهای آسفالتی متراکم با دانه بندی پیوسته و باز درصد فضای خالی مخلوطهای آسفالتی به عنوان معیاری در روشهای تهیه و طرح و ارزیابی میزان تراکم در پروژه های راهسازی است .

2-  اصطلاحات و تعاریف:

2-1- منافذ خالی : عبارتند از حفره های هوای بین ذرات اجزاء متراکم شده .

2-2- مخلوط آسفالت متراکم شده با دانه بندی پیوسته : عبارت از مخلوطی است که منافذ خالی موجود در آن وقتی که متراکم شود از 10 درصد کل حجم نمونه مورد آزمایش کمتر باشد .

2-3- مخلوط آسفالت متراکم شده با دانه بندی باز ، عبارت از مخلوطی است که منافذ خالی موجود در آن بعد از تراکم بیشتر از 10 درصد حجم کل نمونه باشد .

3 - نمونه گیری : نمونه های انتخاب شده باید قبلا و نمونه های اخذ شده از جاده نیز باید به شکل استوانه ای یا دارای شکل منظم هندسی باشد .

4-روش آزمایش :

4-1-  وزن مخصوص حقیقی مخلوطهای آسفالتی متراکم با دانه بندی پیوسته بر اساس روش    118 ASTM -D1 یا ASTM-D272 تعیین می گردد .

4-2-  وزن مخصوص ماکزیمم ( تئوریک ) بر اساس استاندارد ASTM-D2041 قابل محاسبه خواهد بود .

4-3-  دانسیته مخلوطهای آسفالتی با دانه بندی باز ، به شکل منظم از تقسیم وزن نمونه خشک بر حجم نمونه              بدست می آید .

4-4-  برای اندازه گیری ارتفاع نمونه های آسفالتی متراکم کاربرد استاندارد ASTM D3549 توصیه می گردد و لازم است قطر استوانه های متراکم را در 4 محل اندازه گیری کرده و میانگین بدست آمده را معیارقطرنمونه محسوب نمود ، ضمنا حجم نمونه در این حالت بر مبنای میانگین ارتفاع بدست آمده و قطر قابل محاسبه خواهد بود .

4-5-  به منظور قضاوت صحیح لازم است آزمایش وزن مخصوص حقیقی و وزن مخصوص ماکزیمم مخلوطهای آسفالتی را بر روی بخشی از نمونه انتخابی که به دو قسمت مساوی ( با توجه به کلیه شرایط لازم ) تقسیم شده انجام داد .

روش آزمایش تعیین حداکثر وزن مخصوص تئوری مخلوطهای آسفالتی

ASTM:D2041

1- هدف: این روش آزمایش شامل تعیین حداکثر وزن مخصوص تئوری و دانسیته مخلوطهای آسفالتی متراکم نشده در دمای 25 درجه سانتیگراد می باشد.

2- اصطلاحات و تعاریف:

عبارت وزن مخصوص و دانسیته که در این استاندارد نام برده شده است مطابق با اصطلاحات استاندارد ASTM E12  می باشد.

2-1- دانسیته: جرم یک متر مکعب مواد در دمای 25 درجه سانتیگراد در سیستم واحد SI می باشد.

2- فشار باقیمانده: فشاردر ظرف خلاء وقتی که خلاء اعمال می شود.

3- وزن مخصوص: نسبت جرم معینی از ماده در دمای 25 درجه سانتیگراد به جرم آب هم حجم آن در همان دما می باشد.

3- خلاصه روش آزمایش:

یک نمونه مخلوط آسفالتی خشک شده در گرمخانه که وزن شده، در شرایط سست در ظرف خلاء قرار داده می شود. آب کافی با دمای 4±25 درجه سانتیگراد اضافه می شود تا نمونه را کاملاً غرقاب کند.

خلاء به مدت 5 الی 15 دقیقه اعمال شده و به تدریج کاهش می یابد تا فشار باقی مانده در ظرف خلاء به 30 میلیمتر جیوه یا کمتر برسد. در پایان دوره خلاء ،  خلاء به تدریج قطع می شود. حجم نمونه مخلوط آسفالتی با غوطه ور کردن ظرف خلاء حاوی نمونه در حمام آب و وزن کردن و یا با پر کردن  کامل ظرف خلاء با آب و وزن کردن در هوا بدست         می آید . از جرم حجم اندازه گیری شده، وزن مخصوص یا دانسیته در دمای 25 درجه سانتیگراد محاسبه می شود. در صورتی که دمای انجام آزمایش با دمای 25 درجه سانتیگراد اختلاف داشته باشد باید تصحیح اعمال شود.

4- اهمیت و مواد کاربرد :

حداکثر وزن مخصوص ها تئوری و دانسیته های مخلوطهای آسفالتی خواصی ذاتی هستند که مقادیر آنها تحت تاثیر ترکیب مخلوط نظیر نوع و مقدار مصالح سنگی و مواد قیری قراردارند. این پارامتر برای محاسبه درصد فضای خالی در مخلوطهای آسفالتی متراکم شده استفاده می شود و مقادیر موردنظر برای متراکم نمودن مخلوطهای روسازی و در محاسبه مقدار قیر جذب شده توسط منافذ داخلی غیر پیوسته ذرات مصالح سنگی، در مخلوط آسفالتی لازم می باشد.

5- وسایل :

5-1 ظرف خلاء:

شش ظرف مختلف خلاء که اندازه ظرف خلاء به حداقل اندازه لازم نمونه بستگی دارد. نمونه کم را در ظرف بزرگ استفاده نکنید.

5-2 ظروف خلاء برای توزین در هوا و آب که شامل دو نوع A  و B می باشد.

5-3 ظروف خلاء برای وزن نمودن فقط در هوا که شامل انواع C و D و E و F می باشد.

5-4 ترازو: با ظرفیت و دقت کافی به طوریکه بتواند وزن مخصوص نمونه های مخلوط آسفالتی متراکم نشده را با حداقل چهار رقم معنی دار محاسبه کرده بدین معنی که حداقل سه رقم بعد از اعشار باشد. برای روش کاسه (نوع A ) ترازو باید به وسیله مناسبی جهت تعلیق مجهز بوده به طوریکه بتوان وقتی نمونه از مرکز صفحه ترازو معلق می باشد، آن را وزن کرد.

5-5 پمپ خلاء یا هواکش آبی: قادر به مکش هوا از داخل ظرف خلاء بوده تا فشار باقی مانده 30 میلی متر جیوه گردد.

5-6 فشارسنج فشار باقی مانده: مستقیما به ظرف خلاء وصل می شود و توانایی اندازه گیری فشار باقی مانده زیر 30 میلی متر جیوه را دارد.

5-7 فشارسنج یا گیج خلاء: که برای اندازه گیری خلاء اعمالی منبع خلاء مناسب می باشد. عدد این فشار سنج لازم است که با عدد قرائت شده فشار باقی مانده از روی فشار سنجی که مستقیما به ظرف خلاء متصل شده کنترل شود.

5-8 دماسنج ها: دماسنج های شیشه ای با مایع کالیبره شده و با محدوده تقسیمات مناسب و حداکثر خلای 5/0 درجه سانتیگراد یا هر وسیله حرارت سنجی مناسب دیگر با دقت و حساسیت معادل باید استفاده شوند. دماسنجها باید مشخصات لازم در استاندارد ASTM E1  را دارا باشند.

5-9 حمام آب: برای ظروف A یا B حمام آبی که بتواند دما را بین 20 الی 30 درجه سانتیگراد ثابت نگهدارد لازم است.

5-10شیرجریان: متصل به مجموعه خلاء که برای سهولت تنظیم خلاء اعمالی به ظرف خلاء استفاده می شود.

5-11 دستکش های حفاظتی: وقتی لوازم شیشه ای تحت خلاء جابجا می شوند، استفاده می شود.

6- نمونه گیری:

نمونه را بر اساس روش های آزمایش ASTM:D979 بدست آورید:

اندازه نمونه باید مطابق با مشخصات زیر باشد. در مورد نمونه های بزرگتر از ظرفیت ظرف ممکن است بخشی از آنها در هر مرتبه آزمایش شوند.

حداقل مقدار نمونه بر حسب گرم	اندازه بزرگترین ذره مصالح سنگی در مخلوط بر حسب میلیمتر (اینچ)
6000	(2) 0/50
4000	() 5/37
2500	(1) 0/25
2000	()0/19
1500	()5/12
1000	()5/9
500	(شماره 4) 75/4

7- روش آزمایش:

7-1 ذرات نمونه انتخابی مخلوط آسفالت را با دست بنحوی که شکسته نشوند از هم جدا کنید . به طوریکه ذرات جدا شده بخش مصلاح سنگی ریز بزرگتر از  اینچ (3/6 میلیمتر) نباشد. اگر نمونه مخلوط آسفالتی به اندازه کافی نرم نباشد که بتوان آنها را با دست جدا کرد، آن را در یک ظرف پهن قرار داده و در گرمخانه گرم کرده تا بتوان آن را به روشی که گفته شد از هم جدا کرد.

7-2 غیر از مخلوطهای آسفالتی که در آزمایشگاه با مصالح سنگی خشک شده در گرمخانه آماده شده اند، نمونه ها باید در گرمخانه با دمای 5±105 درجه سانتیگراد تا رسیدن به جرم ثابت خشک شوند. خشک کردن و هرگونه گرم کردن لازم برای جدا کردن ذرات باید به عنوان عملیات واحدی ترکیب شوند تا تأثیرات گرم کردن مجدد به حداقل برسد.

7-3 نمونه را تا دمای اتاق خنک کرده در یک ظرف قیر اندود قرار داده و وزن کنید. جرم خالص نمونه را A بنامید. آب کافی با دمای تقریبی 25 درجه سانتیگراد اضافه کنید تا کاملا نمونه را بپوشاند.

7-4 هوای محبوس شده را از داخل نمونه با عملا خلائی که به تدریج افزوده می شود تا فشار باقیمانده به کمتر از 30 میلی متر جیوه یا کمتر برسد، خارج کنید. این فشاررا بمدت 5 الی 15 دقیقه نگهدارید. ظرف و محتویات آن را در طی مدت خلاء با وسیله مکانیکی یا دستی به طور پیوسته در فواصل زمانی حدود هر دو دقیقه یک بار بشدت تکان دهید. ظروف شیشه ای باید روی یک سطح قابل ارتجاع نظیر سطح لاستیکی یا پلاستیکی نه روی سطح سخت تکان داده شوند تا از ضربه شدید تحت خلاء اجتناب شود.

7-5 در پایان مدت خلاء ، خلاء را به آرامی کاهش دهید و یکی از مراحل زیر را انجام دهید.

7-5-1 توزین در آب: ظرف و محتویات آن را در حمام آب معلق کنید و جرم غوطه ور را پس از 1±10 دقیقه تعیین کنید. دمای حمام آب را اندازه بگیرید و اگر با 1±25 درجه سانتیگراد فرق داشت جرم را برای دمای 25 درجه سانتیگراد تصحیح کنید. جرم نمونه در آب 25 درجه سانتیگراد را C بنامید.

7-5-2 توزین در هوا: فلاسک نوع C یا هر یک از پیکنومترهای نوع D,E,F را با آب پر کرده و دمای آب را در 1±25 درجه سانتیگراد تنظیم کنید. جرم ظرف با محتویات آن را پس از پرشدن کامل بعد از مدت زمان 1±10 دقیقه بدست آورده و این جرم را E بنامید.

8- محاسبه: حداکثر وزن مخصوص تئوری نمونه را در دمای 25 درجه سانتیگراد به روش زیر محاسبه کنید:

8-1 توزین در آب:

(1)                                               = حداکثر وزن مخصوص تئوری

در این رابطه :

A : جرم در هوای نمونه خشک شده در گرمخانه بر حسب گرم .

C : جرم آب جابجا شده توسط نمونه در 25 درجه سانتیگراد بر حسب گرم .

8-2 : توزین در هوا:

(2)                                         = حداکثر وزن مخصوص تئوری

در این رابطه:

A= جرم در هوای نمونه خشک شده در گرمخانه بر حسب گرم

D = جرم ظرف پر شده با آب در دمای 25 درجه سانتیگراد بر حسب گرم

E = جرم ظرف پر شده با نمونه و آب در دمای 25 درجه سانتیگراد بر حسب گرم

8-3 حداکثر دانسیته تئوری در 25 درجه سانتیگراد: حداکثر دانسیته تئوری متناظر در 25 درجه سانتیگراد را به روش زیر محاسبه کنید:

در سیستم SI :

 کیلوگرم/مترمکعب 1/997 * حداکثر وزن مخصوص تئوری= حداکثر دانسیته تئوری در 25 درجه سانتیگراد

در این روابط:

وزن مخصوص آب در 25 درجه سانتیگراد در سیستم SI برابر 1/997 در سیستم اینچ – پوند 245/62
می باشد.

جدول یک:

اثر تصحیح دما در حجم اندازه گیری شده در دمای 20 درجه سانتیگراد برای جرم مشخص مخلوط آسفالتی سست به منظور بدست آوردن حداکثر وزن مخصوص تئوری در دمای 25 درجه سانتیگراد

دما (درجه سانتیگراد)	حجم مخلوط سست در دمای 20 درجه سانتیگراد	تصحیح حجم برای تغییر دما	حجم تصحیحی شده مخلوط سست در 20 درجه سانتیگراد	جرم مخلوط سست	وزن مخصوص مخلوط سست
1	2	3	3+2=4	5	=6
31	77/492	2046/0	975/492	3/1251	5383/2
30 (الف)	77/492	1860/0	956/492	3/1251	5384/2
29 (الف)	77/492	1674/0	937/492	3/1251	5385/2
28 (الف)	77/492	1488/0	919/492	3/1251	5386/2
27 ( الف)	77/492	1302/0	900/492	3/1251	5386/2
26 ( الف)	77/492	1116/0	882/492	3/1251	5387/2
25(الف)	77/492	0930/0	864/492	3/1251	5388/2
24 (الف)	77/492	0744/0	844/492	3/1251	5389/2
23 (الف)	77/492	0558/0	826/492	3/1251	5390/2
22 (الف)	77/492	0373/0	807/492	3/1251	5391/2
21 (الف)	77/492	0186/0	789/492	3/1251	5392/2
20	77/492	0000/0	772/492	3/1251	5393/2
19	77/492	0186/0-	751/492	3/1251	5394/2

الف- تغیییرات کمتر از 5000/0

توجه1: جدول بالا به طور واضح نشان می دهد که وزن مخصوص برای این مخلوط خاص که در دمای 20 درجه سانتیگراد اندازه گیری شده در برابر حداکثر وزن مخصوص تئوری در 25 درجه سانتیگراد ضعف دارد . مقدار 5388/2 در برابر 5393/2 می باشد که اختلاف آنها برابر 5000/0 بوده و تصحیح دما لازم است.

توجه 2: اگر اندازه گیری حجم در 21 درجه سانتیگراد انجام گرفته باشد جدول نشان می دهد که تصحیح دمایی لازم نیست زیرا اندازه گیری در دمای 21 درجه سانتیگراد برای اندازه گیری حداکثر وزن مخصوص تئوری در دمای 5 درجه سانتیگراد مناسب خواهد بود . زیرا مقدار 5388/2 در برابر 5392/2 می باشد که اختلاف این دو کنتر از 0005/0 است.

9- گزارش: گزارش شامل اطلاعات ذیل می باشد.

9-1 وزن مخصوص و دانسیته مخلوط با سه رقم اعشار، دانسیته در 25 درجه سانتیگراد یا وزن مخصوص و در 25 بر 25 درجه سانتیگراد .

9-2 نوع مخلوط و نوع ظرف .

9-3 اندازه نمونه ها و تعداد نمونه ها .

9-4 روش آزمایش .

روش استاندارد آزمایش تعیین وزن مخصوص و دانسیته حقیقی مخلوطهای آسفالتی متراکم شده به روش اشباع با سطح خشک

استاندارد ASTM:D2726

1- هدف

این روش آزمایش به منظور تعیین وزن مخصوص و دانسیته حقیقی نمونه های متراکم شده مخلوطهای آسفالتی که دانه بندی پیوسته و عملاً غیر جاذب می باشند ، استفاده می شود .

2- اصطلاحات :

2-1- دانسیته حقیقی : جرم یک متر مکعب از ماده در 25 درجه سانتیگراد است که در این روش تعیین می شود .

2-2- وزن مخصوص حقیقی : نسبت جرم حجم معینی از ماده در دمای 25 درجه سانتیگراد ، بر جرم همان حجم از آب در همان دما می باشد که با این روش تعیین می شود .

3- خلاصه ای از روش آزمایش :

نمونه در حمام آب 25 درجه سانتیگراد غوطه ور می شود سپس جرم نمونه داخل آب اندازه گیری شده و نمونه از آب خارج و سریعاً با یک حوله مرطوب خشک شده و در هوا وزن می شود از اختلاف بین دو جرم ، برای اندازه گیری جرم آب هم حجم در دمای 25 درجه سانتیگراد ، استفاده می شود .

 ضرایب تصحیح برای تبدیل جرم در دمای مرجع 25 درجه سانتیگراد که اگر توزین ها در دماهای مختلف انجام شود ، موجود می باشد .در این روش آزمایش ، راهنمائی هایی برای تعیین جرم کاملاً خشک نمونه یا خشک شده در گرمخانه بیان می کند وزن مخصوص حقیقی از این جرمها محاسبه شده و سپس دانسیته از ضرب کردن وزن مخصوصنمونه در دانسیته آب ، بدست می آید .

4- مشخصات و کاربرد :

نتایج بدست آمده از این روش آزمایش ، می توانند در تعیین وزن واحد حجم نمونه های مخلوط آسفالتی متراکم شده با دانه بندی پیوسته بکار روند و از ترکیب کردن با نتایج روش آزمایش ASTM D 3203 درصد فضای خالی بدست می آید . این مقادیر با تغییر و تبدیل هایی ممکن است در تعیین میزان تراکم نسبی مورد استفاده قرار گیرد . از آنجایی که وزن مخصوص واحد ندارد ، برای انجام محاسباتی که واحد نیاز دارند وزن مخصوص باید به دانسیته تبدیل شود . این تبدیل با ضرب کردن وزن مخصوص در دمای مشخص در دانسیته آب در همان دما انجام می شود .

5- وسایل آزمایشگاهی :

5-1- ترازو : با ظرفیت و دقت مناسب ، که قادر به محاسبه وزن مخصوص حقیقی نمونه ها تا حداقل چهار رقم معنی دار که حداقل سه رقم آن اعشاری است ، ترازو باید به وسیله مناسبی مجهز باشد که بتوان وزن نمونه را به حالت معلق در آب اندازه گرفت . ترازو باید براساس استاندارد ASTM D4753 مربوط به ترازوی کلاس GP2 باشد .

5-2- حمام آب : برای غرقاب کردن نمونه در آب به حالت معلق ، که به یک مجرای خروجی سرریز برای ثابت نگهداشتن سطح آب مجهز باشد .

6-  نمونه گیری :

نمونه ها ممکن است از مخلوطهای آسفالتی آزمایشگاهی قالب گیری شده یا از روسازی ها آسفالتی گرفته شده باشند . در صورتی که نمونه های صحرایی باشد باید براساس استاندارد ASTM D979 اخذ کنید . نمونه های روسازی باید از روسازی راه با مغزه گیری به وسیله مته الماسی یا کربوراندوم یا با هر وسیله مناسب دیگری گرفته شود .

7- نمونه های آزمایشی :

در اندازه نمونه ها پیشنهاد می شود 1- قطر قالب استوانه ای یا نمونه های مغزه گیری شده یا طول جوانب نمونه های اره شده ، حداقل معادل چهار برابر حداکثر اندازه مصالح سنگی باشد و 2- ضخامت نمونه ها ، حداقل 15 برابر حداکثر اندازه مصالح سنگی باشد . در هنگام اخذ نمونه ها از روسازی یا خارج کردن نمونه ها از قالب ، باید به این نکته توجه کرد که پیچش خمش و ترک خوردگی در نمونه ایجاد نشود .

نمونه ها باید عاری از مواد خارجی نظیر اندود آب بندی ، اندود سطحی ، مصالح بستر ، خاک ، کاغذ یا برچسب باشد و در محلی امن و خنک نگهداری شوند . در صورت تمایل ، ممکن است نمونه ها از لبه های دیگر روسازی با اره کردن یا با وسیله مناسب ، دیگری جدا شوند .

8- روش آزمایش :

8-1- برای نمونه هایی که دارای رطوبت یا حلال و یا هر دو می باشند .

8-1-1- جرم نمونه در آب : نمونه را در حمام آب 25 درجه سانتیگراد به مدت 3 تا 5 دقیقه غوطه ور کنید ، سپس نمونه را در آب وزن کرده و این جرم را C بنامید . اگر دمای نمونه از دمای حمام نمونه بیش از 2 درجه سانتیگراد تفاوت داشته باشد ، نمونه باید به مدت 10 تا 15 دقیقه در حمام آب غوطه ور شود .

8-1-1-1- دمای آب ا اندازه گیری کنید و اگر دمای آب با 1  25 درجه سانتیگراد اختلاف داشته باشد ، بر اساس مطابق بند 9-2 برای اندازه گیری وزن مخصوص حقیقی در دمای 25 درجه سانتیگراد باید تصحیحاتی انجام گیرد .

8-1-2- جرم نمونه اشباع با سطح خشک در هوا : سطح نمونه را با یک حوله مرطوب سریعاً خشک کرده و سپس آنرا در هوا وزن کنید . این جرم را B بنامید .

8-1-3- جرم نمونه خشک شده در گرمخانه : نمونه را در گرمخانه با دمای 5  110 درجه سانتیگراد تا رسیدن به جرم ثابت کاملاً خشک کنید و اجازه دهید نمونه سرد شود و سپس آن را در هوا وزن کرده و این جرم را A بنامید .

8-2- برای نمونه های کاملاً خشک .

8-2-1- جرم  نمونه خشک در هوا : نمونه را پس از قراردادن به مدت حداقل یک ساعت در دمای اتاق ، وزن کنید این جرم را A بنامید .

8-2-2- جرم نمونه در آب : همان روش تشریح شده در بند 8-1-1 را بکار برید .

8-2-3- جرم نمونه اشباع با سطح خشک در هوا : سطح نمونه را با یک حوله مرطوب سریعاً خشک کرده و سپس آن را در هوا وزن کنید . این جرم را B بنامید .

9-  محاسبه :

9-1- وزن مخصوص حقیقی نمونه را به صورت زیر محاسبه کنید .

 = وزن مخصوص حقیقی

که در این رابطه :

A= جرم نمونه خشک در هوا بر حسب گرم .

B-C= جرم حجمی از آب که برابر با حجم نمونه در 25 درجه سانتیگراد می باشد .

B= جرم نمونه اشباع با سطح خشک در هوا بر حسب گرم .

C= جرم نمونه در آب بر حسب گرم می باشد .

9-2- وزن مخصوص حقیقی نمونه در دمای 25 درجه سانتیگراد می تواند از وزن مخصوص حقیقی نمونه در هر دمای دیگر به صورت زیر محاسبه شود :

وزن مخصوص حقیقی نمونه در دیگر دماها * K = وزن مخصوص حقیقی نمونه در 25 درجه سانتیگراد

K از جدول یک تعیین می شود .

9-2-1- اگر دمای آب با دمای 25 درجه سانتیگراد کمتر از 3 درجه سانتیگراد اختلاف داشته باشد ، دقت آزمایش در این محاسبات معتبر خواهد بود . اگر اختلاف دما بیش از 3 درجه سانتیگراد باشد ، جرم آب جابجا شده باید از رابطه زیر تصحیح شود :

 = تصحیح

 = تفاوت دمای حمام آب با دمای 25 درجه سانتیگراد .

= متوسط ضریب انبساط حجمی بتن آسفالتی که برابر 5-10*6 میلی متر بر میلی .

جدول یک : دانسیته مطلق آب و ضریب تبدیل K برای دماهای مختلف

دما (C)	دانسیته مطلق آب A	ضریب تصحیح K
10	999728/0	002661/1
11	999634/0	002567/1
12	999526/0	002458/1
13	999406/0	002338/1
14	999273/0	002204/1
15	999129/0	00206/1
16	998972/0	001903/1
17	998804/0	001734/1
18	998625/0	001555/1
19	998435/0	001364/1
20	998234/0	001162/1
21	998022/0	000950/1
22	997801/0	000728/1
23	997569/0	000495/1
24	997327/0	000253/1
25	997075/0	000000/1
26	996814/0	999738/0
27	996544/0	999467/0
28	996264/0	999187/0
29	995976/0	998898/0
30	995678/0	998599/0

A            = اطلاعات از پنجاه و پنجمین کتاب شیمی و فیزیک از انتشارات CRC گرفته شده است .

9-3- دانسیته نمونه ها از رابطه زیر محاسبه می شود :

(24/62 یا ) 0/997 * وزن مخصوص حقیقی = دانسیته

در این رابطه 0/997 – دانسیته آب در دمای 25 درجه سانتیگراد بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب (997/0 گرم بر سانتیمتر مکعب ) می باشد .

10-             گزارش :گزارش باید شامل موارد زیر باشد :

11-1- وزن مخصوص حقیقی مخلوط با سه رقم بعد از اعشار به عنوان وزن مخصوص حقیقی در دمای 25 درجه سانتیگراد .

11-2- دانسیته مخلوط با چهار رقم معنی دار بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب به عنوان دانسیته در دمای 25 درجه سانتیگراد

11-3- نوع مخلوط و اندازه نمونه .

 

روش استاندارد آزمایش وزن مخصوص و دانسیته حقیقی مخلوطهای آسفالتی کوبیده شده با استفاده از پوشش پارافین ASTM D1188

1-                 هدف :

این آزمایش ، تعیین  وزن مخصوص حقیقی نمونه های مخلوط آسفالتی کوبیده شده را مطابق با تعاریف استاندارد ASTM E12 بیان می کند . وزن مخصوص حقیقی مخلوطهای آسفالتی کوبیده شده در محاسبات وزن واحد حجم مخلوط ، مورد استفاده قرار می گیرد .

2-                 مشخصات و کاربرد :

این آزمایش در محاسبه درصد فضای خالی ، همانند آنچه که در روش آزمایش ASTM D3203 بیان شده ، کاربرد دارد . از آنجائیکه وزن مخصوص واحد ندارد ، در این نوع محاسبه باید وزن مخصوص به دانسیته تبدیل شود . این تبدیل با ضرب کردن وزن مخصوص در دمای مشخص به دانسیته آب در همان دما انجام می شود .

3-                 وسایل :

3-1- ترازو – با ظرفیت های مختلف و با دقت کافی ، که قادر به محاسبه وزن مخصوص حقیقی نمونه ها با حداقل چهار رقم معنی دار و با حداقل سه رقم بعد از اعشار باشد . ترازو باید به وسایل مناسبی مجهز باشد که بتوان نمونه ها را به حالت معلق درآب وزن کرد .

3-2-حمام آب – برای غوطه ور کردن نمونه در آب به حالت معلق با یک مجرای خروجی سرریز برای ثابت نگهداشتن سطح آب استفاده می شود .

4- نمونه های آزمایش :

نمونه های آزمایش ممکن است از مخلوطهای آسفالتی در آزمایشگاه قالب گیری شده یا اینکه از روسازی آسفالتی در محل بریده شوند و در اندازه نمونه ها پیشنهاد می شود : ا- قطر قالب استوانه ای یا نمونه های مغزه گیری شده یا طول نمونه های بریده شده ، حداقل معادل چهار برابر حداکثر اندازه مصالح سنگی باشد . 2- ضخامت نمونه ها ، حداقل یک و نیم برابر حداکثر اندازه مصالح سنگی باشند .

نمونه های روسازی را با مغزه گیری با مته الماسی یا کربوراندوم یا با هر وسیله مناسب اخذ نمود و سپس به هنگام برداشتن نمونه ها از محل روسازی یا خروج آنها از قالب باید مراقبت بعمل آید تا از پیچش ، خمش یا ترک خوردن نمونه ها جلوگیری شود .نمونه ها را در جایی امن و خنک نگهداری کنید . نمونه ها باید عاری از مواد خارجی از قبیل اندود آب بندی ، اندود سطحی ، مصالح بستر ، خاک و کاغذ باشند و اگر هر یک از این مواد دیده شدند از نمونه ها باید برداشته شوند . در صورت تمایل ممکن است نمونه ها از لایه های دیگر با اره کردن یا با وسایل مناسب دیگر جدا شوند .

5- روش آزمایش :

5-1- توزین نمونه های بدون پوشش – نمونه ها را در معرض جریان هوای یک پنکه برقی در دمای اتاق ، حداقل بمدت یک ساعت قرار دهید تا رطوبت سطحی آنها تبخیر شده و به وزن ثابت برسند ، سپس نمونه ها را توزین کرده و این وزن را A بنامید .

5-2- توزین نمونه های پوشش داده شده در هوا – کل سطح نمونه آزمایش را با پارافین مذاب با ضخامت کافی بپوشانید ، بطوریکه همه فضاهای خالی سطح را بپوشاند . اجازه دهید نمونه در دمای اتاق بمدت 30 دقیقه خنک شده و سپس توزین کنید ، این وزن را D بنامید .

نکته 1: اگر در نظر باشد که نمونه ها برای آزمایشهای دیگر مورد استفاده قرار گیرند و لازم است که پوشش پارافین برداشته شود ، می توان بر روی نمونه ها قبل از پوشش ، پودرتالک پاشید .

نکته 2 : قبل از پوشش با پارافین ، بهتر است نمونه در حرارت 4/4 درجه سانتیگراد (40 درجه فارنهایت) برای مدت 30 دقیقه نگهداری و سپس نمونه را در پارافین گرم ( که در دمای 6/5 تا 10 درجه فارنهایت بالای نقطه ذوب آن باشد ) فرو ببرید . ممکن است لازم باشد که سطح پارافین را با پارافین گرم اضافی تماس داده تا سوراخهای ریز شود .

5-3- توزین نمونه ها پوشش داده شده در آب – نمونه های پوشش داده شده را در حمام آب 25 درجه سانتیگراد وزن کنید و این وزن را E بنامید .

5-4- وزن مخصوص پارافین - اگر وزن مخصوص پارافین معلوم نباشد وزن مخصوص آنرا در دمای 25 درجه سانتیگراد تعییبن کرده و آنرا F بنامید .

5-5- تصحیح رطوبت – در حالتی که نمونه ها از روسازی بدست آمده و دارای رطوبت باشند ، لازم است که وزنهای A،D،E برای وزن رطوبت تصحیح شوند . بعد از تعیین وزن E مقدار رطوبت را از وزنهای A،D،E تعیین کنید .

نکته 3 : رطوبت به دو روش می تواند تعیین شود :

1-                                                                                                                                     با خشک کردن نمونه های پوشش داده نشده در یک گرمخانه با دمای تقریباً ثابت 110 درجه تا رسیدن به وزن ثابت .

2-                                                                                                                                     با استفاده از روش آزمایش ASTM D1461 اگر در دمای 110 درجه سانتیگراد مواد قیری مخلوط تبخیر شده یا جاری شوند از روش دوم استفاده کرد .

6- محاسبات : وزن مخصوص حقیقی نمونه ها را از رابطه زیر محاسبه کنید .

= وزن مخصوص حقیقی                            

که در آن

A= وزن نمونه خشک در هوا بر حسب گرم .

D= وزن نمونه خشک پوشیده شده با پارافین در هوا بر حسب گرم .

E= وزن نمونه خشک پوشیده شده با پارافین در آب برحسب گرم .

F= وزن مخصوص پارافین در 25 درجه سانتیگراد .

6-2- دانسیته نمونه ها را از رابطه زیر محاسبه کنید .

                                                           0/977*وزن مخصوص حقیقی = دانسیته

که در این رابطه

0/977= دانسیته آب در 25 درجه سانتیگراد برحسب کیلوگرم بر متر مکعب می باشد یا

24/62*وزن مخصوص حقیقی = دانسیته

که در این رابطه  24/62= دانسیته آب در 25 درجه سانتیگراد برحسب پوند بر فوت مکعب می باشد .

آزمایش لس آنجلس(سایش دانه ها)

   مقدمه:

           یکی از راههای تعیین میزان مقاومت در برابر ساییدگی  آزمایش لس آنجلس است.البته در این آزمایش تاثیرات ضربه بر سنگدانه ها نیز منظور است ولذا نمی توان به آن صرفااز دیدگاه سایش نگاه کرد.

  سختی سنگدانه ها معمولا تحت عنوان مقاومت در برابر سایش مطرح می شود.این ویژگی یکی از مهمترین مشخصه های مصالح مخلوط است. به عنوان مثال بتنی که برای کف سازی محلهای پر رفت وآمد با بار سنگین مورد استفاده قرار می گیرد باید در برابر سایش مقاومت شایسته ای از خود نشان دهد . قسمت ابتدایی باند فرودگاه ها را که محل به زمین نشستن هواپیماست ازبتن ویژه این کار می سازند.واگر این بتن در برابر سایش ناشی از اصطکاک وفشار چرخها به اندازه کاقی مقاوم نباشد به مرور زمان مشکلات اساسی ایجاد می کند.

اما به هر حال نتایج این آزمایش معیاری است از استحکام مصالح مورد نظر.در استانداردA.S.T.Mبرای سنگدانه های متوسط از مشخصات ارائه شده تحت شماره C_131وبرای سنگدانه های درشت از مشخسات ارائه شده تحت شماره C_535استفاده        می شود.

لازم به ذکر است که آزمایش لس آنجلس صرفا برای نمونه ها با دانه بندی استاندارد می باشدو جهت تعیین میزان ساییدگی سایر سنگدانه ها از روش های دیگر استفاده می شود.

روشی که در ادامه به توضیح آن پرداخته ایم برای سنگدانه های کوچکتر از 2/3Inch(mm5/37)می باشد.

روش کار:

                 با توضیحات ارائه شده توسط استاد راهنما آزمایش خود را به صورت گروهی ودسته جمعی بدین گونه آغاز کردیم.ابتدا نمونه هایی از سنگدانه ها با دانه بندی استاندارداز داخل منبع مخصوص برداشته وبرای راحتی کار در ظدف دیگری ریختیم و به وسیله الک 19 مقداری از آن را به مقدارKg 5/2 سرند کردیم. که روش وزن کردن آن به روش زیر بود ابتدا وزن سینی را اندازه گرفتیم که می خاستیم مقدار Kg 5/2 از سنگدانه الک شده را در داخل آن بریزیم که وزن آن مساوی  Kg080/1شد.سپس سنگدانه الک شده را در داخل سینی ریختیم تا وزن کل به Kg580/3برسدکه Kg 5/2  آن وزن سنگدانه ها بود سپس سینی را برای ادامه آزمایش کنار گذاشتیم و دوباره سنگدانه های دیگری را با الک19 سرند کردیم.سنگدانه های گذرنده از آن را با الک 12 سرند کردیم وسپس با الک3:8الک کردیم. سنگدانه های گذرنده از الک12وباقیمانده در الک3:8سنگدانه های مورد نظر ما هستند که Kg 5/2 از آن را می خواهیم که طریق وزن کردن آن به طریق مشابه قبلی انجام شد. که این بار وزن سینی Kg070/1بود و وزن کل سنگدانه ها و سینی باید Kg570/3می شد تا Kg5/2 از سنگدانه های مورد نظر را داشته باشیم سپس سنگدهنه های دو سینی را با هم جهت ریختن در دستگاه لس آنجلس مخلوط کردیم.دستگاه لس آنجلس تشکیل شده از یک استوانه تو خالی افقی به قطر داخلی cm70.6_71.7.استوانه از دو طرف بسته و متصل به محوری است که بر محور تقارن آن منطبق باشد وبه درون آن نفوذ نکرده است.دستگاه به گونه ای ساخته شده که استوانه می تواند بطور افقی حول این محور دوران نماید.قسمتی از استوانه قابلیت جدا شدن دارد وبا پیچ به بدنه آن متصل می گردد.این قسمت تنها منطقه ارتباط درون استوانه با بیرون میباشد واز آن جهت بارگیری و همچنین تخلیه دستگاه استفاده میشود.داخل استوانه تیغه ای فلزی به ارتفاعmm91-87و هم طول استوانه در امتداد محور دستگاه قرار دارد.

پس از باز کردن دریچه دستگاه مخلوط سنگدانه ها وتعداد ده عدد گلوله فلزی (450کیلوگرمی)را داخل دستگاه می ریزیم و سپس دریچه را پس از جایگذاری با آچار فرانسه محکم می کنیم وبا دکمه پایینی دستگاه را روشن کرده وزمان را اندازه می گیریم که در حدود 15 دقیقه باید دستگاه روشن باشدکه معادل 500 دور است.وبرای جلوگیری از اذیت گوشها که صدای بلندی دارد در بیرون از آزمایشگاه منتظر می مانیم تا 15 دقیقه تمام شود.بعد از اتمام وقت لازم با فشار دادن دکمه وسط دستگاه را خاموش می کنیم وبا فشار دادن دکمه بالا دستگاه را خلاس کرده تا به کمک آچار پیچ های دریچه را باز کنیم. البته در آزمایش انجام شده به علت سفت و محکم نبودن یکی از پیچها مقداری از سنگئانه ها بیرون ریخته شد که خطای آزمایش را بالا برد.سپس سنگدانه ها را از داخل دستگاه بدین گونه خارج کردیم که محفظه دستگاه را چرخاندیم  تا دریچه آن به سمت پایین قرار گیردو محتویات آن را روی سینی مخصوص دستگاه می ریزیم وگلوله های فلزی داخل آن را جدا می کنیم و در سطل مخصوصش می گذاریم وبا الک نمره 12 آن را سرند می کنیم و مقدار آن را وزن می کنیم و از وزن کل کم می کنیم روش وزن کردن نیز مشابه روش های قبلی است که در این حالت وزن ظرف 1.100کیلو گرم بدست آمد و مقدار کل سنگدانه سرند شده با ظرف4.370 کیلو گرم بدست آمد.

درصد سایش بدین گونه بدست می آید که وزن جرم سنگدانه های رد شده از الک 12 تقسیم بر جرم کل سنگدانه ها ضربدر 100 که نباید از 20 تجاوز کند .

100*(کل سنگدانه ها/رد شده از الک 12)=درصد سایش

در این آزمایش وزن کل سنگدانه ها در ابتدای آزمایش 5 کیکو گرم

 ،وزن سنگدا نه های الک شده از الک 12 به اضافه وزن ظرف370/4 و وزن ظرف 100/1 کیلو گرم بود.مقدار سنگدانه های باقی مانده برابر است با

(100/1-370/4)-5

که نتیجه آن1.73 می شود.

6.34=100*(5/1.73)=درصد سایش

البته خطای ایجاد شده بیشتر به خاطر محکم نبودن پیچ دستگاه و بیرون ریختن مقداری سنگدانه بود،که ما آن را جز سنگدانه های رد شده از الک حساب کردیم.

آزمایش کشش فولاد

کلیات: فولاد یکی از مهمترین مصالح ساختمانی است و پی بردن به مشخصات و کنترل کیفیت آن قبل از بکارگیری، از اهمیت بسیاری در بالا بردن درجه قابلیت اطمینان (Reliability) ساختمان برخوردار است. در اغلب کارخانجات تولید فولاد و صنایع فولادی برای تعیین جنس فولاد، حد گسیختگی کششی آن را در نظر می‌گیرند. بالطبع دقیق‌ترین روش تعیین این مقدار انجام آزمایش کششی می‌باشد.

هدف از آزمایش: منظور از آزمایش کشش تعیین حد ارتجاعی و تاب گسیختگی فلزات مختلف می‌باشد. همچنین با این آزمایش می­توان به ضریب ارتجاعی فلزات دست یافت. می­دانیم که ضریب مذکور در حد تناسب از این رابطه پیروی می‌کند:

                        

که در آن  مقدار نیرو در واحد سطح مقطع نمونه () و  تغییر طول نسبی نمونه می­باشد ().

اثر تنش کششی بر اجسام:

بطور کلی فلزات را می­توان به دو دسته شکننده یا ترد (Brittle) و نرم (Ductile) تقسیم کرد. تفاوت این دو دسته در ساختمان ذرات آنها می­باشد. ساختمان ذرات شکننده طوریست که مقاوت به لغزش ذرات آنها بر روی هم بیش از نصف مقاومت جدا شدن ذراتشان می­باشد. در فلزات نرم، ذرات با مقاومت زیاد بهم چسبیده­اند ولی مقاومت به لغزش آنها روی هم کم است. به همین علت هنگامی که تحت کشش قرار گیرند قبل از اینکه تنش منجر به جدا شدن ذرات از هم بشود، ذرات روی هم لغزیده، مقطع قطعه باریک می­شود و به این ترتیب فلز گسیخته می­شود. چنانکه در دایره مور دیده می­شود، در حالیکه تنش کششی  وجود داشته باشد، ماکزیمم برش  روی مقطعی است که تحت زاویه 45 درجه نسبت به راستای تنش کششی قرار دارد. روی همین اصل است که در مورد فلزات نرم ضریب اطمینان را بر حسب تئوری ماکزیمم برش پایه­گذاری می­کنند، این امر در مورد فلزات نرم قابل قبول می­باشد. 

رابطه بین نیروی کششی و تغییر طول:

رابطه بین نیروی کششی یا تنش کششی (با فرض سطح مقطع اولیه) با تغییر طول نسبی متوسط (با فرض طول اولیه) یک منحنی است مانند شکل زیر، که دارای یک قسمت خطی است محدود به نیروی کششی Pp یا تنش کششی  که موسوم به حد تناسب است. در این ناحیه رابطه بین ازدیاد طول با نیروی کششی خطی است. در عمل حد تناسب را، که برای فولاد نرم برابر حد ارتجاعی است، برای سایر مواد برابر تنش نقطه­ای در منحنی می­گیرند که تغییر شکل ماندگار در آن نقطه برابر 001/0 درصد می‌باشد. حد ارتجاعی یکی از مشخصه­های اصلی مصالحی نظیر فولاد است.

حد ارتجاعی محدود به Pe یا  حدی است که اگر بار قبل از رسیدن به آن حد برداشته شود، جسم به حالت اولیه برمی‌گردد. گاه ضمن آزمایش، بار پس از رسیدن به حد جاری شدن، ناگهان تقلیل می‌یابد و منحنی مسیر خط‌چین را طی می‌نماید. در این حالت دو حد ارتجاعی فوقانی و تحتانی خواهیم داشت که حد تحتانی، مبنا و ملاک قضاوت می­باشد.

پس از حد ارتجاعی، رابطه بین نیروی کششی و تغییر طول یا تنش و تغییر طول نسبی، خطی نبوده بصورت منحنی است که در مورد بعضی از اجسام مانند آهن و فولاد نرم به صورت تقریباً افقی در می‌آید، یعنی بدون افزایش نیرو، تغییر شکل افزوده می­شود. این پدیده را جاری شدن و تنش مربوطه را حد جاری شدن می­نامند. برای بعضی از فولادها، پله جاری شدن مشخص نیست، در اینجا تنش یا نیروی کششی مربوط به حد ارتجاعی را مقداری در نظر می‌گیرند که تغییر طول نسبی دائمی به ازای آن، برابر 2/0 درصد طول اولیه می‌باشد. در مورد این نوع فولادها نیز چون حد تناسب و حد ارتجاعی بسیار به یکدیگر نزدیک می‌باشند، آنها را برابر می­گیرند:   

اگر بار را باز هم افزایش بدهیم، فلز دوباره مقاوم شده و ازدیاد طول آن به ازای ازدیاد نیروی کششی انجام می‌پذیرد. این پدیده را سخت شدن مجدد فولاد یا سخت­گرایی می­نامند. افزایش نیرو و تغییر شکل همچنان ادامه می‌یابد تا اینکه نیروی کششی به Pu و یا تنش کششی به  برسد. در این لحظه نقطه­ای از فولاد که احیاناً ضعیفتر است باریک و مقدار تنش در این مقطع بیشتر می­گردد و بالاخره میله در این مقطع گسیخته می­شود. به این پدیده اصطلاحاً Striction Necking  می­گویند.

چنانکه در شکل بالا دیده می‌شود منحنی پس از گذشتن از  بطرف پایین می‌آید و بازای نیروی کششی  و تنش گسیختگی  گسیخته می‌شود. علت این است که ما تنش را با سطح مقطع اولیه سنجیده‌ایم و چون در موقع گسیخته شدن فک‌های ماشین نیروی کمتری وارد می‌کنند پس مقدار تنش گسیختگی که به طریق فوق محاسبه می‌شود از مقدار  کمتر می‌باشد.

اگر درباره توزیع ازدیاد طول در نمونه مطالعه کنیم در می‌یابیم که این ازدیاد طول بطور یکنواخت در تمام طول نمونه انجام نشده بلکه قسمت اعظم آن در مجاورت مقطع گسیختگی ایجاد شده است. این تحقیق را می‌توان با علامت‌گذاری به فاصله‌های مناسب روی نمونه‌ تحت کشش انجام داد.

میزان ازدیاد طول یک نمونه آزمایش شده را معمولاً با درصد ازدیاد طول مشخص می‌سازند. به این ترتیب که اگر دو قسمت گسیخته شده نمونه‌ای بطول l را پهلوی هم بگذاریم و طول آن را اندازه بگیریم درمی‌یابیم نسبت به حالت اولیه به اندازه  تغییر یافته و از آنجا:

درصد ازدیاد طول

رابطه تنش کششی واقعی و تغییر طول نسبی واقعی در یک مقطع:

هرگاه میزان نیروی کششی در هر لحظه را به سطح مقطع میله در همان لحظه تقسیم کنیم تنش کششی حقیقی بدست می‌آید. البته این مقدار برای حد ارتجاعی و حد جاری شدن، به علت کوچک بودن تغییرات سطح مقطع میله تقریباً برابر مقدار  می‌باشد (A0 سطح اولیه میله است). ولی برای مرحله نزدیک گسیختگی چون میله در این موقع باریک شده و تغییرات سطح مقطع زیاد است تنش کششی حقیقی تفاوت زیادی با مقدار تنش محاسبه شده به طریق قبلی دارد. با اندازه‌گیری قطر مقطع به ازای هر نیروی معینی به خصوص در لحظات گسیختگی می‌توان تنش کششی واقعی را بدست آورد.

مقدار تغییر طول نسبی متوسط که به طریق قبلی بدست می‌آید بسیار تقریبی است، زیرا اولاً در مراحل اولیه بارگذاری مقدار تغییر طول را به طول اولیه تقسیم می‌کنیم و این خود یک خطای کوچک است. چون در این مرحله هم تمام میله تغییر شکل یکنواخت نداده است، مثلاً قسمتی از میله که داخل گیره ماشین می‌باشد ممکن است اصلاً تغییر شکل ندهد. ثانیاً در مراحل گسیختگی مقدار تغییر طول کل را به طول کل میله تقسیم می‌کنیم در صورتی که منطقه باریک شده تغییر طول نسبی بیشتری دارد تا نقاط دیگر و یا به عبارت دیگر این مقدار در طول میله ثابت نمی‌باشد. برای پیدا کردن مقدار دقیق تغییر طول نسبی به طریق زیر عمل می‌کنیم:

فرض می‌کنیم قطعه‌ای از میله مورد آزمایش به طول اولیه l0 باشد و پس از وارد کردن بار بطور تدریجی طول آن به l1 برسد. در یک لحظه غیر مشخص که طول میله l است ( l0 < l < l1) به علت اضافه کردن نیروی کششی به اندازه dP مقدار dl به طول آن اضافه می‌گردد بنابراین مقدار تغییر طول نسبی در این لحظه برابر با dl/l می‌شود، پس مقدار کل تغییر طول نسبی میله در ناحیه بطول اولیه l0 برابرست با:

از طرف دیگر می‌دانیم که مطابق قانون پواسن مقدار حجم میله ثابت می‌ماند، یعنی l1A1=l0A0  پس  که در آن A1 , A0   سطح مقطع میله در دو حالت اولیه و نهایی است.

پس مقدار تغییر طول نسبی واقعی را می‌توان به صورت عبارت زیر در آورد:

D1 , D0  قطر مقطع میله در دو حالت اولیه و نهایی است. بنابراین برای یک نقطه غیر مشخص از میله مورد آزمایش با در دست داشتن D1 , D0 می‌توان دقیقاً مقدار تغییر شکل نسبی واقعی را بدست آورد.

چنانکه دیده می‌شود این مقدار به هیچ وجه بستگی به طول اولیه l0 و یا طول نهایی l1 ندارد، بنابراین در مورد مقطع گسیخته شده با فرض کوچک بودن l0 می‌توان مقدار تغییر طول نسبی حقیقی را با اندازه‌گیری قطر مقطع مزبور دقیقاً محاسبه کرد.

پدیده باریک شدگی موضعی یک عضو کششی:

یک میله یکنواخت که بر آن کشش محوری وارد شده را در نظر می‌گیریم و توزیع تنش روی سطح مقطع میله یکنواخت فرض می‌شود. بعد از آغاز سیلان خمیری، حجم میله تقریباً ثابت مانده و افزایش طول با کاهش سطح مقطع میله جبران می‌گردد. اگر کاهش اتفاقی بسیار کوچکی در مساحت یک مقطع اختیاری میله را در حالی که مساحت سایر مقاطع تغییری نکند، مورد مطالعه قرار دهیم، چون نیروی کششی در تمام مقاطع یکسان است بنابراین مقدار تنش در مقطع کوچکتر، کمی بیش از سایر نقاط میله می‌باشد. این مطلب باعث ایجاد تغییر شکل خمیری بیشتری در حوالی این مقطع و در نتیجه کاهش مساحت آن در مقایسه با سایر مقاطع می‌گردد.

ناپایداری این سلسله حوادث و بالاخره باریک شدن محل مذکور بستگی به میزان سخت شدن ماده میله دارد. اگر افزایش در مقدار تغییر شکل نسبی، ماده را به اندازه کافی سخت نماید، سیلان پلاستیک در این مقطع شدت یافته و باریک شدن رخ می‌دهد.

ازدیاد طول گسیختگی گاهی برای فولاد نرم به بیش از 30% هم می‌رسد و برای فولادهای ساختمانی معمولی حدود 20 تا 24 درصد است. در فولادهای سخت این نسبت بین 7 تا 10 درصد می‌باشد. فولادهای سخت که به حالت سرد اصلاح شده‌اند، بدون ظهور پدیده باریک‌شدگی موضعی، در کشش گسیخته می‌شوند. علت این تفاوت رفتار فولادها را می‌توان در ساختار داخلی متفاوت آنها جستجو کرد. در فلزات نرم، ذرات با مقاومت زیاد به هم چسبیده‌اند ولی مقاومت در مقابل لغزش روی یکدیگر، در آنها کم می‌باشد. به همین علت هنگامی‌که این فلزات تحت کشش قرار می‌گیرند، قبل از اینکه تنش منجر به جدا شدن ذرات از هم شود، ذرات لغزیده و مقطع باریک می‌شود.

مطالعه باریک شدن میله کششی:

برای مطالعه این موضوع فرض می‌کنیم منحنی « تنش حقیقی (نیروی کشش لحظه‌ای بر سطح مقطع لحظه‌ای) ـ تغییر طول نسبی متوسط (نسبت به طول اولیه) » در دست باشد. عضو کوچکی به طول L0 از میله را در نظر می‌گیریم که در اثر نیروی کششی F سطح مقطعش از  A0 به A1 کاهش یافته و طولش به اندازه  افزایش یافته باشد. پس:

تغییر طول نسبی متوسط                        تنش حقیقی 

اگر در سیلان خمیری، تغییر حجم صفر فرض شود، خواهیم داشت:

حالا اگر اثرات ناشی از یک تغییر کوچک در  را بررسی کنیم، میزان تغییر در مساحت لحظه‌ای با مشتق‌گیری از رابطه بالا بدست می‌آید:

و اما  را می‌توان چنین بدست آورد:

و از آنجا:

برای بررسی میزان تغییر F از رابطه مقابل استفاده می‌گردد:                                   

و یا 

اگر مقدار  باشد لازمه تغییر طول خمیری بیشتر عضو، افزایش مقدار نیروی کششی محوری است. علاوه بر این اگر  برای کلیه مقادیر  مثبت باشد تابع F یک تابع صعودی از تغییر شکل نسبی  می‌باشد، یعنی هرچه تغییر طول نسبی عنصر بیشتر می‌شود نیروی بیشتری جهت ادامه یافتن تغییر طول لزوم پیدا می‌کند. اگر فرض کنیم که میله از تعداد بسیار زیادی از چنین عناصری ساخته شده، ملاحظه می‌گردد که برای  تغییر شکل نسبی در عناصری که دچار تغییر شکل نسبی کوچکتری شده‌اند متمرکز می‌گردد. بنابراین اگر بر حسب اتفاق، یکی از عناصر دچار تغییر شکل نسبی بیشتری از مجاورین خود گردد، تا زمانی که مقدار تغییر شکل نسبی در بقیه عناصر کوچک است، این عنصر در ازدیاد طول شرکت نمی‌کند. بنابراین وقتی  مثبت است توزیع تغییر شکل نسبی یکنواخت پایدار می‌باشد یعنی انحراف از توزیع یکنواخت با ادامه تغییر شکل میله کاهش می‌یابد.

از طرف دیگر اگر  منفی باشد تابع  نزولی بوده و تغییر طول نسبی یکنواخت، ناپایدار است. در این حالت اگر بر حسب اتفاق تغییر شکل نسبی عنصری بیش از سایر عناصر میله گردد، نیروی لازم برای ادامه سیلان آن کوچکتر می‌شود. در نتیجه کلیه ازدیاد طول میله در این عنصر متمرکز گردیده و باریک شدن رخ می‌دهد و ادامه ازدیاد طول، نیروی محوری را کاهش می‌دهد. بدین ترتیب در حالیکه تغییر شکل نسبی موضعی افزایش یافته و مساحت بخش باریک شده کاهش می‌یابد، از بقیه عناصر میله باربرداری می‌گردد. (منحنی ترسیمی بوسیله ماشین به همین دلیل در قسمت انتهایی خود به طرف پایین خم می‌شود). مرز بین پایداری و ناپایداری یکنواختی توزیع کرنش و یا به عبارت دیگر لحظه شروع باریک شدن با شرط  مشخص می‌گردد. این شرط به این ترتیب بیان می‌شود:

تحت این شرط تغییر شکل نسبی می‌تواند بدون تغییر در مقدار نیروی کششی بطور موضعی افزایش یابد. در این حالت میله، حامل حداکثر نیرویی که قادر به تحمل آن است یعنی Fmax می‌باشد (در آزمایش، این نیرو بوسیله عقربه ثابت ماشین نشان داده می‌شود). مقدار  «مقاومت کششی» یا تاب کششی میله نامیده می‌شود.

در صورت معلوم بودن منحنی تنش حقیقی ـ کرنش متوسط، نقطه‌ای را که در آن شرط  ارضا می‌شود را می‌توان به ترتیب زیر بدست آورد (شکل زیر):

واحد

نقطه B را که در سمت چپ به فاصله واحد از مرکز مختصات واقع شده در نظر می‌گیریم. شیب مماس BP بر منحنی تنش حقیقی ـ تغییر شکل نسبی متوسط برابر  می‌باشد. بنابراین نقطه P نشان دهنده لحظه شروع باریک شدن است. در ضمن فاصله OC برابر تاب کششی است؛ زیرا از تشابه مثلثها نتیجه می‌شود:

تاب کششی

شکل منحنی‌های نیرو ـ تغییر شکل نسبی برای فولادهای مختلف:

نحوه گسیختگی برای فلزات و آلیاژها مختلف متفاوت است. در فلزات شکننده در اثر کشش، تغییر شکل در تمام طول میله ایجاد شده و حد مشخصی برای رفتار ارتجاعی مشهود نیست. در این نوع فلزات هر قدر نیرو را زیاد کنیم تغییر شکل هم بطور مستقیم زیاد می‌شود تا حدی که به گسیختگی فلز منجر می‌شود و این گسیختگی بطور ناگهانی بوده و تقریباً بدون تغییر شکل دائم انجام می‌گیرد.

در فلزات نرم وقتی که تنش به نزدیکی حد جاری شدن برسد تغییر شکل خمیری شروع شده، یکی از مقاطع که به علتی ضعیف‌تر بوده است شروع به باریک شدن می‌کند و مقاومت آن هم به همین دلیل بیشتر کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر مقاومت قطعه از ماکزیمم خواهد گذشت، هر گاه سرعت انجام تغییر شکل خمیری نمونه از سرعت کشش ماشین کمتر شود قطعه گسیخته خواهد شد.

در آلیاژهای فولاد هر قدر درصد کربن زیادتر باشد فلز حاصل سخت‌تر و شکننده‌تر است. در صورتی که آهن خالص (بدون کربن) فلزی است بسیار نرم و قابل تغییر شکل.

دیاگرام متداول و دیاگرام واقعی تنش ـ تغییر شکل:

شکل مقابل یک نمونه از دیاگرام متداول تنش ـ تغییر شکل نسبی را در مورد فولاد نرم به نمایش می‌گذارد.

چنانکه از شکل منحنی پیداست منحنی در قسمت آخر نزول کرده است و نقطهd  که فولاد به تنش گسیختگی خود می­رسد نقطه ماکزیمم تنش منحنی نیست در صورتی که تنش گسیختگی باید بیشترین مقدار تنش موجود در نمونه در طول بارگذاری باشد. از اینجا نتیجه می­گیریم که شکل مورد بحث تنش واقعی حد گسیختگی را نشان نمی­دهد.

اگر تنش‌ها را در لحظات مختلف آزمایش، خارج قسمت بار بر سطح حقیقی در آن لحظه در نظر بگیریم دیاگرامی بدست می­آید که دیاگرام واقعی کشش می­باشد. در شکل بالا این دیاگرام بصورت خط‌چین به نمایش گذاشته شده است. شکل این دیاگرام با دیاگرام واقعی قدری فرق دارد، بخصوص برای آلیاژهای نرم که تقلیل قابل ملاحظه­ای دارند، منحنی بعد از عبور از بار حداکثر بطرف پایین متمایل و همیشه گسیختگی در نقطه­ای با تنش واقعی بیشتر از تنش مربوطه رخ می­دهد. بر طبق این روش تنش واقعی عبارت است از  که A سطح مقطع می­نیمم قطعه در هر لحظه است.

اصولا در فلزات شکننده این دو دیاگرام بر هم منطبق هستند. در فلزات نرم هم چنانکه دیده می‌شود تا تغییر شکل­ها ودر نتیجه کاهش مقطع کوچک است، دو دیاگرام بر هم منطبق هستند و از نقطه b به بعد تنش اول و تنش واقعی از هم جدا می­شوند.

فولاد­های اصلاح شده:

شکل مقابل نشان می‌دهد که اگر نمونه فلزی را تا نقطه‌ای بعد از حد ارتجاعی آن بارگذاری کرده سپس شروع به باربرداری کنیم بازگشت منحنی تنش ـ تغییر شکل نسبی بر روی منحنی اولیه نبوده بلکه روی خطی مانند BB' که خط راستی موازی OA (منحنی ارتجاعی بارگذاری) است انجام می­پذیرد. وقتی که کاملاً بار را برداریم در فلز یک تغییر طول به اندازه OB' خواهیم داشت. اگر این فلز را مجدداً بارگذاری کنیم این بار حد ارتجاعی بیشتری را نشان داده و خط BB' منطقه ارتجاعی منحنی بارگذاری را تشکیل می­دهد.

مشاهده پدیده فوق فکر اصلاح فولاد را بوجود آورده است. به این ترتیب که سعی کرده­اند به طریقی حد ارتجاعی فولاد را بالا ببرند و در نتیجه کریستال‌های فولاد را در برابر لغزش مقاوم‌تر نمایند. اولین تلاش‌ها برای اصلاح میلگردهای فولادی از طریق کشش بی­نتیجه ماند زیرا نتایج حاصل از کشش جنبه موضعی داشته و نمونه بطور یکنواخت در تمام طول تقویت نمی­شد.

امروزه فولادها را به روشهای مختلف زیر اصلاح می­کنند:

1)         استفاده از کشش و پیچش بطور همزمان:

میله فولادی استوانه­ای یا منشوری را می­پیچانند و بطور همزمان تحت کشش نیز قرار می­دهند و در آن تغییر شکل ماندگار ایجاد می­کنند. نکته اصلی این روش این است که اصلاح فولاد در تمام طول قطعه بطور یکنواخت صورت می­گیرد.

2)         کشش سرد:

با عبور دادن میلگرد از بین بالشتک‌ها وغلتک‌ها در شرایط خاص، تمام طول به کشش واداشته شده و تغییر شکل ماندگار کششی در تمام طول آن بوجود می­آورند. همچنین در اثر تماس با غلتک‌ها، فرورفتگی­های کوچکی در رویه میلگرد پدیدار می­شود که می­تواند به پیوستگی آن با بتن کمک نماید.

3)        نوردیدن سرد وکنگره­دار کردن:

میلگرد گرم نورد شده را مجدداً با نوردهای خاص و به حالت سرد نورد می­نمایند و در سطح آن فرورفتگی و برآمدگی­هایی به وجود می­آورند. در اثر این تغییرات که مستلزم تغییر شکل سه محوری فولاد است، فولاد سخت شده و مشخصات مکانیکی آن بالا می‌رود. کنگره‌ها (یا دندانه‌ها) به افزایش پیوستگی میلگرد با بتن کمک می­کند.

دستورالعمل انجام آزمایش کشش روی فولاد:

در ماشین‌های آزمایش معمولاً دو قسمت مجزا وجود دارد، یکی قسمت تولید کننده نیرو و دیگری قسمت اندازه­گیری نیرو. بهتر است این دو قسمت از هم جدا باشند تا اگر در دستگاه‌های نیرو عیبی رخ داد این عیب به دستگاه‌های اندازه­گیری سرایت نکند.

قسمت مهم دیگر دستگاه کشش، گیره‌های آن می­باشد که نیروی اندازه­گیری شده را به نمونه انتقال می­دهد. لغزیدن نمونه درون گیره یا عدم جاگیری صحیح نمونه در گیره (که باعث ایجاد خمش در نمونه می­شود) در نتایج آزمایش اثرات نامطلوبی بجای می­گذارد. گیره‌های اغلب ماشین‌های آزمایش از نوع گره‌ای می­باشند.

این ماشین دارای دو فک می­باشد که دو سر نمونه در گیره‌های گوه­ای آن قرار می­گیرد. فک بالایی ثابت بوده و فک پایینی متحرک است.

نیروی کششی که به نمونه وارد می­شود از طریق شاهین‌هایی به صفحه مدرج منتقل می­شود. این صفحه که بر حسب بار مدرج شده، دارای عقربه­ای است که یکی بر حسب میزان بار حرکت کرده و عقربه دیگر که به موتور وصل نیست در جهت عقربه­های ساعت با عقربه اول حرکت می­کند. وقتی بار از روی دستگاه برداشته می­شود عقربه اول روی صفر برمی‌گردد ولی می‌توان از روی عقربه دوم مقدار بار را خواند.

در انتهای اهرم، چهار وزنه جای دارد که می‌توان تمام یا بعضی از آنها را روی محور جای داد. چنانچه تمام وزنه­ها برداشته شوند حداکثر نیروی کششی وارده یک تن است و هرگاه از دو وزنه استفاده شود حداکثر نیروی وارده 5 تن و با استفاده از 4 وزنه نیروی کششی وارده 10 تن می‌باشد. بدین صورت می‌توان از 3 ردیف درجه بندی روی صفحه که برای 1 و 5 و10 تن می‌باشد بسته به مورد استفاده کرد.

مشخصات نمونه:

برای آزمایش کشش معمولاً در مورد قطرهای بالای 10 میلی‌متر از نمونه 40 سانتی‌متری استفاده می‌شود.

میلگردهای با قطر بالا را معمولاً به وسیله تراشکاری به قطر دلخواه (حدوده 12 میلی متر) در می‌آورند. طول منطقه تراشکاری شده باید حتی‌المقدور بیش از طول مبنا باشد. طول مبنا که ازدیاد طول نسبی روی آن اندازه‌گیری می‌شود برای میلگردهایی که قطرشان از 10 میلی‌متر بیشتر است برابر 20 سانتی‌متر است ولی آزمایش کشش روی نمونه‌های با قطر کمتر از 10 میلی‌متر هم انجام می‌پذیرد که در این مورد ازدیاد طول نسبی روی طولی مساوی 10 برابر قطر میلگرد تعیین می‌گردد. به عبارت دیگر طول مبنا برای این نمونه‌ها 10 برابر قطر میلگرد است.

روش انجام آزمایش:

طولی مساوی 10 سانتی‌متر به وسیله سمبه نشان با ضربه چکش روی نمونه مشخص می‌کنیم و سعی می‌کنیم این طول تقریباً در وسط نمونه باشد. نمونه را بین فک‌های ماشین محکم می‌نماییم. یک دوربین را که فاصله دو فک آن 5 سانتی‌متر است روی میله نصب می‌کنیم و عدد 10 آن را بر خط سیاه نشانه منطبق می‌نماییم. سپس به وسیله فلکه دستی اعمال نیروی کششی را بر نمونه شروع می‌کنیم. سپس به ازای هر افزایش 1 درجه روی دوربین، نیرو را از روی صفحه مدرج می‌خوانیم. البته صفحه مدرج در ابتدا دارای یک مقدار اولیه است. هر درجه دوربین  میلی‌متر افزایش طول قطعه‌ای به طول 5 سانتی‌متر را نشان می‌دهد. بنابراین می‌توان افزایش طول نسبی نمونه 5 سانتی‌متری را به ازای افزایش نیرو بدست آورد. بارگذاری را ادامه می‌دهیم تا زمانی که ناظر، شاهد افزایش سریع درجات دوربین باشد. در این لحظه نیروی وارده حد ارتجاعی را نشان می‌دهد؛ زیرا در حد ارتجاعی بدون افزایش نیرو ازدیاد تغییر شکل خواهیم داشت.

پس از رسیدن به حد ارتجاعی باربرداری می‌کنیم و سپس دوباره بارگذاری می‌کنیم و مانند بار اول ادامه می‌دهیم و اعداد را در جدولی یادداشت می‌کنیم و این کار را برای بار سوم نیز تکرار می‌کنیم. همان‌طور که در پیش گفته شد این کار سبب افزایش حد ارتجاعی فولاد می‌شود. پس از مرحله سوم، فلکه دستی را آنقدر می‌چرخانیم تا میله گسیخته شود و نیروی گسیختگی را از روی صفحه مدرج می‌خوانیم و در مرحله بعد برای فولاد آجدار اصلاح شده نیرو را با الکترومتر وارد کرده و مانند فولاد ساده حد ارتجاعی و حد گسیختگی را یادداشت می‌کنیم. این نحوه انجام آزمایش اجازه می‌دهد:

1)         ضریب ارتجاعی در بارگذاری را ارزیابی کنیم.

2)         حد ارتجاعی را بدست بیاوریم.

3)        تاب کششی را بدست آوریم.

4)        درصد کوچک شدن مقطع را پیدا کنیم.

5)        ازدیاد طول نسبی گسیختگی را تعیین کنیم.

نکات زیر در انجام آزمایش باید مورد توجه قرار گیرد:

1)         برای یافتن تنش متعارف در هر نقطه و رسم منحنی تنش ـ تغییر شکل نسبی میلگرد احتیاج به دانستن سطح مقطع داریم. اگر میلگردها آجدار باشند به وسیله کولیس قطر آنها را نمی‌توانیم اندازه بگیریم لذا از رابطه زیر استفاده می‌کنیم:

2)                 از آنجا که می‌خواهیم ماشین، منحنی نیرو ـ تغییر شکل نسبی را رسم نماید نمونه نباید در فکهای ماشین بلغزد. از این جهت برای یافتن دقیق بار گسیختگی برحسب منخنی نیرو ـ تغییر شکل حتی المقدور نمونه‌هایی را به کار می‌برند که انتهای آنها پهن‌تر است و به تدریج باریک می‌شوند و در وسط، قطر آنها یکنواخت می‌شود.

3)                سرعت آزمایش: منحنی نیرو ـ تغیـیر شکـل نسبی، تابع طرز ازدیاد نیروی F می‌باشد. چنانچه مقدار نیروی F با سرعت زیاد شود حد گسیختگی بیشتری بدست خواهد آمد. علت اینست که اغلب اجسام در مقابل نیروهایی که در مدتی کوتاه بر آنها وارد می‌شود بهتر مقاومت می‌نمایند و بر عکس چنانچه نیرو بتدریج زیاد شود تغییرشکل نیز تدریجاً انجام شده و تاب گسیختگی کمتری بدست خواهد آمد. پس برای اینکه نتیجه آزمایش یک فلز همیشه یکسان باشد لازم است که مدت و طرز ازدیاد نیروی F معلوم باشد که آزمایش کشش آیین‌نامه‌ ASTM پنج راه را پیشنهاد می‌کند که هر کدام از درجه دقت معینی برخوردار است. (رجوع شود به ASTM-E861T)

چنانچه در شرح آزمایش در بکارگیری هیچ یک از این روش‌ها تأکید مخصوص نشده باشد می‌توان تا نیمه تنش تسلیم یا  تنش گسیختگی هر کدام که کوچکتر بودند نیرو را با هر سرعتی که برای آزمایش کننده مناسب است، وارد کرد ولی پس از آن حتماً باید سرعت در محدوده مشخص شده باشد. به همین دلیل است که در قسمت دوم آزمایش از الکتروموتور استفاده می‌کنیم.

تعیین نقطه تنش تسلیم از طریق حرکت عقربه ساعت صورت می‌گیرد. که این بخش در قسمت توضیحات ماشین ارائه گردید.

تاب گسیختگی را از تقسیم بار حداکثر وارده به نمونه بر سطح مقطع اولیه آن بدست می‌آورند.

ازدیاد طول نمونه را پس از گسیختگی با کنار هم قرار دادن و جور کردن دقیق دو تکه نمونه و اندازه­گیری فاصله بین نشانه­هایی که قبلاً روی نمونه گذارده شده بود، بدست می­آورند. ازدیاد طول با زیاد شدن طول مبنا افزایش می­یابد، به این دلیل این ازدیاد طول بصورت درصدی از طول اصلی مبنا بیان می­شود. در گزارش مقدار ازدیاد طول، هم باید درصد ازدیاد طول و هم طول مبنا ذکر شود.

تعیین سطح مقطع میله: با پهلوی هم گذاشتن نمونه گسیخته شده وجور کردن آنها و اندازه‌گیری قطر در کوچکترین مقطع با همان دقت اندازه­گیری، قطر اولیه تعیین می­شود.

محاسبه ضریب ارتجاعی (E): در قسمت خطی منحنی تنش ـ تغییر شکل نسبی می­توان از رابطه  که به قانون هوک معروف است، برای تعیین مقدار E استفاده نمود.

نتایج آزمایش بارگذاری برای فولاد ساده

نیرو در ابتدای هر مرحله (kg)							Dl (mm)
	4-10× 6	4-10× 5	4-10× 4	4-10× 3	4-10× 2	4-10	e =Dl / l
320			1200	900	550	370	F (kg)	مرحله ‌اول
			2113	1584	968	651	s = F/A (kg/cm2)
320		1500	1340	830	620	350	F	مرحله ‌دوم
		2640	2359	1461	1092	616	s
370	2800	2200	1560	900	650	400	F	مرحله‌سوم
	3406	2676	1898	1095	791	487	s

نیروی گسیختگی برای فولاد ساده: kg 1990

همچنین با توجه به نتایج آزمایش، اعداد زیر برای فولاد آجدار بدست می­آیند:

نیروی حد ارتجاعی: kg 2900

نیروی حد گسیختگی: kg 4500

محاسبه سطح مقطع برای فولاد ساده و آجدار با استفاده از فرمول ارائه شده در متن:

فولاد ساده:

جرم =  gr184.6              طول = mm 414   

فولاد آجدار:

جرم = gr 267.8                  طول = mm  415

محاسبه حد ارتجاعی و حد گسیختگی:

فولاد ساده:

- حد ارتجاعی    

N/mm2

- حد گسیختگی

N/mm2

فولاد آجدار:

- حد ارتجاعی

N/mm2

- حد گسیختگی

N/mm2

محاسبه ازدیاد طول:

- فولاد ساده

 

- فولاد آجدار

محاسبه نسبت تغییرات مقطع:

- فولاد ساده

 قطر ثانویه فولاد ساده

سطح مقطع ثانویه فولاد ساده A

- فولاد آجدار

 قطر ثانویه فولاد آجدار

 سطح مقطع ثانویه فولاد آجدار A

همانطور که مشاهده می‌شود نتایج حاصل از محاسبات فوق با مقادیری که در بخش قبل بدست آمدند تفاوت قابل ملاحظه‌ای دارد که علت اصلی آن این است که میلگردها به هیچ وجه استاندارد نمی‌باشند به طوری که سطح مقطع آنها در نقاط مختلف متفاوت است.

محاسبه E:

- فولاد ساده

- فولاد آجدار

و همانطور که ملاحظه می‌شود مقادیر بدست آمده تقریباً دو برابر E فولاد هستند؛ علت این امر آن است که اولاً این فولاد همگن نمی‌باشد، ثانیاً در ابتدا که فولاد بین فکین قرار می‌گیرد دارای نیروی اولیه حدوداً kg 300 می‌باشد.

آزمایش فولاد عملیات آنیلینگ

آزمایش فولاد عملیات آنیلینگ

عنوان آزمایش : عملیات آنیلینگ                                                      

هدف آزمایش :

افزایش انعطاف پذیری - یکنواخت کردن ریز ساختار

آماده سازی فولاد برای عملیات حرارتی بعدی

تئوری آزمایش :

از مشخصه های فولاد پس از ریخته گری ریز ساختار

شاخه ای یا (دندریتی) به همراه جدایش مو ضعی در توزیع عناصر آلیاژی می باشد که غیر یکنواختی ریز ساختار وترکیب شیمیایی را بدنبای دارد.

که باعث افت خواص مکانیکی فولاد ازجمله قابلیت تغییر شکل در حالت سرد و گرم و یا کاهش کیفیت یا کارایی

عملیات حرارتی بعدی می باشد لذا برای از بین بردن این غیر یکنواختی ها از عمایات همگن کردن یا آنیل دیفوزیونی را انجام می دهیم. 

آنیل کامل (برای افزایش انعطاف پذیری) عبارت است از حرارت دادن فولادتا درجه حرارت مناسب (برای فولادهای هیپویوتکتوئید حدود ْ۵۰ بالای خط    )

سپس فولاد را به آهستگی (معمولا در کوره)تا درجه حرارت محیط سرد می نمائیم در این روش سرعت سرد شدن  حدود ْ۰۲/۰ در ثانیه می باشد. از این رو این فرایند را آستنیتی کردن نیز نامیده  میشود.   

   پارامترهای مهم در این عملیات  درجه حرارت آستنیته کردنو سرعت سردشدن قطعات است.

 وقتی دمای قطعه فولادی به دمای لازم برای تبدیل آستنیتی می رسد ، آستنیت در طی مراحل جوانه زنی و رشد تشکیل می شود و در این صورت اگر سرعت سرد شدن فولاد از دمای بالا زیاد باشد می تواند به ایجاد ترک و شکست فولاد منجر شود

معمولا ً عملیات آنیل کامل گران تمام میشود ، زیرا که کوره در مدت زمان زیادی اشغال می شود که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست

روش کار :

ابتدا دو نمونه از فولاد مورد نظر که می خواهد عملیات حرارتی روی آن انجام شود تهیه نموده و یک قطعه را به عنوان نمونه شاهد نگه داشته و قطعه دیگر را  درون کوره گذاشته تاحدود  850ºC حرارت داده و تقریباً ۴۵ تا ۵۰ دقیقه در کوره حرارت داده و پس از آن کوره را خاموش کرده و می گذاریم که قطعه در کوره خنک شود

برای انجام عملیات متالوگرافی شروع به سنباده زنی قطعات می کنیم (این نوع سمباده ها از انواع سمباده های پوست وآب هستند به همین جهت ابتدا آنها را به وسیله آب تر می کنیم).

برای شروع کار ابتدا از سمباده شماره۱۲۰استفاده می کنیم و قطعه کار را بر روی آن به صورتی که تمام سطح قطعه کار بطوریکنواخت با سمباده در تماس باشدبا حرکت بالا وپائین بردن قطعه بر روی سمباده که سطح سمباده قبلاًبه وسیله مایع روان ساز(آب) کاملاً تر شده است و نقش مایع روان ساز علاوه بر تسهیل در حرکت کردن قطعه بر روی سطح سمباده باعث راحت تر حرکت کردن ذرات سمباده های جدا شده بر روی سطح سمباده می شوند.

عملیات سمباده زنی را تا هنگامی که تمام خطهایی که بر روی قطعه ما باقی مانده است در جهت سمباده زنی ما باشد ادامه میدهیم.

۲-۲سپس از سمباده شماره ۳۶۰ استفاده می کنیم ،سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم برای آسان تر شدن حرکت قطعه بر روی سطح سمباده و راحت تر حرکت کردن ذرات سمباده های جدا شده بر روی سطح سمباده.

در مرحله۲-۲باید قبل از شروع عملیات سمباده زنی قطعه کار را ۹۰درجه بچرخانیم

دلیل این عمل اینست که ما بتوانیم راحت تر متوجه بشویم که چه زمانی این مرحله از سمباده زنی ما به پایان رسیده است (با توجه به شیارهایی که فقط در جهت سمباده زنی ما بر روی قطعه باقی می ماند).

این مرحله از سمباده زنی حدوداً۳۵ ثانیه طول کشید .

۳-۲اینبار از سمباده شماره ۴۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم این بار نیز قطعه را ۹۰درجه می چرخانیم (که دلیل این امر در مرحله

۲-۲گفته شد).این مرحله تقریباً۲۶ثانیه طول کشید.

۴-۲در این مرحله از سمباده ۸۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم این بار طبق مراحل قبل قطعه را ۹۰درجه می چرخانیم.

۵-۲در این مرحله از سمباده ۱۰۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم وقطعه را ۹۰درجه می چرخانیم و عملیات سمباده زنی را شروع

 می کنیم.

۶-۲ در این مرحله از سمباده ۱۲۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم وقطعه را ۹۰درجه می چرخانیم و عملیات سمباده زنی را شروع

 می کنیم.

این مرحله از سمباده زنی آخرین مرحله از سمباده زنی ما می باشد (بسته به نیاز ما به هر چه صیقلی تر شدن قطعه دارد ).

بعد از این مرحله از سمباده زنی قطعه ما به تدریج به صورت صیقلی در می آید .

۱-۳پولیش کاری :

در این مرحله از نمد پشت چسب دار که بر روی آن خمیر الماس و مایع روان ساز (مقدار آن بستگی به نیاز ما برای هر چه صیقلی تر شدن قطعه دارد).

برای این مرحله (بسته به نیاز)از خمیر الماس ۳میکرون استفاده می کنیم.

از خمیر الماس به جهت از بین بردن شیارهایی که از مرحله قبل(سمباده زنی)بر روی قطعه باقی مانده اند استفاده می کنیم .

۲-۳خمیر الماس را بر روی نمد (به مقدارلازم) می مالیم و برای اینکه بهتر و بیشتر بر روی سطح نمد پخش شود به وسیله قطعه کار بر روی نمدو خمیر الماس می کشیم تا اینکار صورت پذیرد.

۳-۳ مایع روان ساز را بر روی سطح نمد می کشیم.

دیسک (که نمد بر روی آن قرار دارد)را روشن می کنیم سرعت (۱)،قطعه را در جهت عکس چرخش دیسک حرکت می دهیم بعد از چند لحظه سرعت را افزایش  می دهیم (۲) وقطعه را مطابق قبل در خلاف جهت گردش دیسک حرکت می دهیم.

این مرحله به پایان رسید،در این مرحله عمق شیارها به ۳میکرون رسیده است.

۱-۴اچ کردن :برای این منظور از وحلول نیتال ۲% استفاده می کنیم .

قطعه را به درون اچانت می بریم(برای نگهداری اچانت ها ازشیشه های در سمباده ای استفاده می کنیم)  بعد از اینکه فطعه را از اچانت خارج کردیم به وسیله الکل آنرا شستشو می دهیم این کار باید سریع انجام شود(بلافاصله پس از خارج کردن قطعه از اچانت).

نمونه هارا در داخل الکل قوطه ور می کنیم بعد از چند ثانیه سطح قطعه کدر می شود

(که بر حسب تجربه زمان آنرا بدست می آوریم ) که البته این امربه جنس قطعه و درصد اسید اچانت مورد استفاده بستگی دارد.

بعد از این مرحله نمونه را با خشک کن خشک می کنیم .

۱-۵برای اینکه ساختار نمونه های مورد آزمایش را ببینیم از میکروسکوپ مخصوص این کار استفاده می کنیم .

در این آزمایش بزرگنمایی را ۴۰۰برابر در نظر می گیریم و میزان شدت نور را با استفاده از قسمتی که در پائین میکروسکوپ تعبیه شده است تنطیم می کنیم .

حال ساختار نمونه های مورد آزمایش را که به وسیله میکروسکوپ مشاهده شده است را در زیر میتوانید ملاحظه نمائید.

نتایج حاصل:

در نتیجه سرد کردن این فولاد در کوره یک فریت دانه ریز و یک پرلیت دانه درشت به دست می آید

با عملیات آنیل ریز ساختار از آن حالت شاخه ای خارج شده و بسیار منظم و همگنتر شده و به طور یکنواخت در تمام سطح قطعه پراکنده شده اند

سؤالات :

۱-یکنواختی ساختار آستنیت و توزیع عناصر آلیاژی در نرماله کردن بیشتر است یا آنیل کردن؟ چرا ؟

در نرماله کردن . با توجه به تعریف : عملیات نرماله کردن عبارت است از حرارت دادن فولاد تا دمای آستنیته مناسب (بر اساس ترکیب شیمیایی قطعه) و نگه داشتن آن به مدت زمان لازم بر اساس ترکیب شیمیایی و ابعاد قطعه و پس از آن سرد کردن فولاد در هوای آزاد تا رسیدن به درجه حرارت محیط  که باعث از بین رفتن غیر یکنواختی ساختار و ترکیب شیمیایی در اثر نفوذ سریع عناصر در دمای بالا می باشد.

     2- علت آستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتوئیدی در دمای بالاتر از A1 به جای دمای بالاتر از Acmدر عملیات آنیل چیست ؟

در فولادهای هایپر یوتکتوئیدی ریز دانه ها در درجه حرارتی حدود ۱۰ºC بالاتر از درجه  حرارت یوتکتوئید (A1 ) صورت می گیرد . حرارت دادن بالاتر از این درجه حرارت باعث ایجاد دانه های آستنیت درشت می شود و در تبدیل در موقع سرد کردن ، لایه های درشت سمنتیت ، پرلیت را احاطه می کند اما به دلیل اینکه این شبکه اضافی سمنتیت ترد است و وجود مرز دانه ضخیم و ترد باعث تضعیف قابلیت براده برداری می شود . بنابراین فولادهای هایپریوتکتوئیدی را هرگز نباید بالاتر از خط Acm   حرارت داد ، زیرا در این صورت در موقع سرد کردن در مرزدانه ها موجود در فولاد به علت سرد شدن پایین در هر یک ازدانه های کریستالی و مرزدانه ها رسوب کرده و سبب بالارفتن تردی فولاد شده .

ریز ساختار نمونه۳۱۱:

ریز ساختار نمونه۳۲۱:

ریز ساختار نمونه۳۳۱:

« آزمایش شناسایی اسیلوسکپ و آشنایی با کاربرد آن »

« آزمایش شناسایی اسیلوسکپ و آشنایی با کاربرد آن »

شرح آزمایش :

الف – اندازه گیری فرکانس :

ابتدا اتصالات لازم را بین اسیلوسکپ ، ژنراتور و ولت متر ها برقرار کردیم و سپس سرعت جاروب کردن مربع ها ( واحد های ) اسیلوسکپ ر ا 1ms تنظیم کردیم . سپس فرکانس سیگنال خروجی از ژنراتور را 200 Hz قرار داده و از روی شکل نمودار نمایش داده شده در صفحه نمایش اسیلوسکپ ، دوره تناوب سیگنال را با توجه به فاصله دو قله متوالی از هم اندازه گرفته و با معکوس کردن دوره تناوب ، بسامد نمایش داده شده در اسیلوسکپ را محاسبه کردیم و این کار را برای 10 فرکانس مختلف هربار با اضافه کردن 100 Hz به بسامد قبلی انجام داده و نتایج را یادداشت کردیم.

جدول فرکانس های ژنراتور و نتایج بدست آمده از اندازه گیری ها روی اسیلوسکپ به همراه نمودارهای مربوطه :

فرکانس ژنراتور (Hz)	فرکانس اسیلوسکپ (Hz)	شکل امواج
200	1000 / 5.1 = 196.08
300	1000 / 3.4 = 294.12
400	1000 / 2.6 = 384.62
500	1000 / 2 = 500
600	1000 / 1.7 = 588.24
700	1000 / 1.5 = 666.67
800	1000 / 1.3 = 769.23
900	1000 / 1.1 = 909.09
1000	1000 / 1 = 1000
1100	1000 / 0.9 = 1111.11

ب – اندازه گیری ولتاژ :

این بار خروجی روی محور y را صفر کردیم تا فقط یک باریکه روی صفحه اسیلوسکپ نمایش داده شود . سپس خروجی منبع موج را 1v قرار دادیم و ولتاژ نمایش داده شده روی اسیلوسکپ را از روی درجه بندی های دستگاه خوانده و نتایج را برای مقایسه در جدولی یادداشت کردیم .

جدول ولتاژ منبع و نتایج بدست آمده از اندازه گیری ها روی اسیلوسکپ به همراه نمودارهای مربوطه :

ولتاژ منبع (v)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ولتاژ اسیلو- سکپ (v)	1	2.25	3.25	4.25	5.25	6.25	7.5	8.25	9	10
شکل ها

ج – اندازه گیری فرکانس به کمک منحنی های میساژو :

با استفاده از یک فرکانس معلوم می­توان یک فرکانس مجهول را اندازه­گیری کرد. دو موج  و  را در نظر می­گیریم و فرض می­کنیم  را به ورودی  و  را به ورودی  اسیلوسکپ وصل کنیم، اگر :

فرکانس مجهول  را به ورودی  و فرکانس معلوم  را به ورودی  می­دهیم. یک منحنی روی صفحه ظاهر می­شود. اگر  تعداد نقاطی باشند که منحنی یک خط دلخواه افقی و  تعداد نقاطی باشد که منحنی یک خط عمودی دلخواه را قطع می­کند در این صورت این رابطه برقرار است:

ورودی  را روی 600 هرتز ثابت کرده و  فرکانس ورودی  را تغییر دادیم و در هر مرحله نتایح را یادداشت کردیم :

1200	900	800	600	400	300	200	فرکانس    yورودی
4	6	8	2	4	2	2
2	4	6	2	6	4	6
							شکل منحنی

د – یکسوسازی جریان برق شهر:

ابتدا برق شهر را با واسطه یک ترانسفورماتور کاهنده به طور مستقیم به اسیلوسکپ متصل کرده و شکل موج برق شهر را به صورت نمودار شکل زیر به دست آوردیم:

سپس مداری مطابق شکل زیر را واسط میان جریان خروجی از ترانسفورماتور و ورودی اسیلوسکپ قرار دادیم :

در این مدار ورودی اسیلوسکپ را از p1 گرفتیم . ضمنا این مدار طوری است که تمامی اجزای آن به جز دیودها از بیرون به مدار وصل می شوند .

دراین مرحله ابتدا خازن های C1 وC2 را در مدار وارد نکرده و از R ثابت و L = 1mH

استفاده نمودیم. نمودار خروجی در اسیلوسکپ به صورت زیر به دست آمد:

دلیل تغییر نمودار:

 به دلیل وجود دیود موج سینوسی ورودی به مدار یکسو می شود  یعنی از قسمت منفی نمودار صرفنظر می شود . اما به دلیل اتصال ادامه این رشته به سر دیود ها و قرار داشتن مقاومت R در مدار در هنگامی که جریان در جهت منفی است و دیود اجازه عبور به آن نمی دهد، جریان در مدار از طریق رشته رابط و بدلیل مقاومت آن در جهت مثبت برقرار می- شود و مانند این عمل می کند که مقدار جریان همیشه در جهت مثبت برقرار می شود ( قدرمطلق جریان ) .

در مرحله بعد خازن C1 را وارد مدار کرده و نمودار زیر را در اسیلوسکپ مشاهده نمودیم:

دلیل تغییر نمودار:

 وقتی به دو سر خازن جریان متناوب اعمال می کنیم ، به صورت تناوبی شروع به شارژ و دشارژ می کند . در زمان شارژ جریانی از خازن خارج نمی شود و مدار حالت قبل از ورود خازن را دارد . اما دشارژ خازن باعث می شود که زمان رسیدن جریان مدار به صفر، افزایش می یابد و نمودار در این حالت کشیده تر می شود .

در مرحله بعد ضریب خودالقایی القاگر L را به l = 4.5mH افزایش داده و نمودار زیر را در اسیلوسکپ مشاهده نمودیم :

دلیل تغییر نمودار:

 با افزایش ضریب خودالقایی ، نیروی محرکه القایی در جهت مخالفت با جریان مدار و در نتیجه جریان مخالف افزایش یافته و این امر باعث کاهش زمان شارژ و دشارژ خازن شده و دامنه نوسان نمودار را کاهش می دهد .

در مرحله بعد مقاومت مدار را افزایش داده و نمودار زیر را در اسیلوسکپ مشاهده نمودیم :

دلیل تغییر نمودار: با افزایش مقاومت ، زمان شارژ و دشارژ خازن افزایش می یابد به طوری که با افزایش مقاومت در فرکانس ثابت خازن کمتر شارژ شده و دامنه موج کاهش می­یابد.

آزمایش عملیات حرارتی نرمالیزه کردن فولاد

آزمایش عملیات حرارتی نرمالیزه کردن فولاد

عنوان آزمایش :  عملیات نرماله کردن

هدف آزمایش :

 1- افزایش انعطاف پذیری 2- یکنواخت کردن ریز ساختار

3- ریز کردن دانه ها 4- افزایش قابلیت ماشینکاری 5- یکنواخت کردن بیشتر عناصر آلیاژی

تئوری آزمایش :

نرمالیزه کردن یکی از انواع عملیات حرارتی است . نرمالیزه کردن فولاد حرارت دادن در درجه حرارتهای کمی(حدودºC50 ) بالاتر از خط Acm و A3 و نگهداشتن کافی در آن درجه حرارت برای تبدیل کامل به آستنیت و سپس سرد کردن در خارج از کوره ، یعنی در هوای تقریباً ساکن ، تا دمای معمولی محیط است .

بعد از نرمالیزه کردن ، ساختار دانه ای ریز و یکنواخت با خواص معین خوبی به دست

 می آید . بنابراین نرمالیزه کردن می تواند هممچنین عملیات حرارتی اولیه ای با موقعیت معین برای عملیات حرارتی بعدی باشد . زیرا به کمک نرمالیزه کردن تمام تغیراتی که در نتیجه عملیات قبلی بر روی فولاد در ساختار دانه ای و در خواص معین ظاهر گشته است بر طرف می شود .

در نرمالیزه کردن سرعت سرد کردن تأثیر قابل ملاحظه روی درجه حرارت تبدیل آستنیت و ریزی پرلیت خواهد داشت . عموما هر چقدر سرعت سرد کردن بیشتر باشد درجه حرارت تبدیل آستنیت پاینتر و پرلیت ریزتر خواهد بود .

بهتر است قطعات فولادی ریخته گری شده بعد از تولید ، نرمالیزه شوند تا چنانچه احیانا ساختاری با خواص میکانیکی نامناسب در آنها ایجاد شده ، بر طرف شود .

در مواردی برای به دست آوردن دانه های درشت فولاد را در درجه حرارت نرمالیزه کردن در ناحیه γ حرارت داده و سپس آهسته سرد می کنند . فولادی که این چنین به دست می آیند دارای دانه های درشت بوده و تا حدودی با تردی کمتر دارای قابلیت خوبی برای عملیات براده برداری است .

روش کار :

ابتدا دو نمونه از فولاد مورد نظر که می خواهد عملیات حرارتی روی آن انجام شود تهیه نموده و یک قطعه را به عنوان نمونه شاهد نگه داشته و قطعه دیگر را عملیات حرارتی

 می کنیم .  دمای کوره برای  Ck45 حدود  850ºC برای SCM420H حدودC º900 و برای 41Cr4 حدود 870ºC خواهد که البته میزان زمانی که باید قطعه در این دما نگه داشته شود به حجم قطعه بستگی دارد .

سپس آنها را از کوره در آورده و در دمای محیط سرد می کنیم .

پس از آن باید هر دو نمونه را (نمونه شاهد و نمونه عملیات حرارتی شده ) برای عملیات متالوگرافی آماده کنیم که شامل سمباده زنی ، پولش کاری و اچ کردن میباشد .

برای انجام عملیات متالوگرافی شروع به سنباده زنی قطعات می کنیم (این نوع سمباده ها از انواع سمباده های پوست وآب هستند به همین جهت ابتدا آنها را به وسیله آب تر می کنیم).

برای شروع کار ابتدا از سمباده شماره120استفاده می کنیم و قطعه کار را بر روی آن به صورتی که تمام سطح قطعه کار بطوریکنواخت با سمباده در تماس باشدبا حرکت بالا وپائین بردن قطعه بر روی سمباده که سطح سمباده قبلاًبه وسیله مایع روان ساز(آب) کاملاً تر شده است و نقش مایع روان ساز علاوه بر تسهیل در حرکت کردن قطعه بر روی سطح سمباده باعث راحت تر حرکت کردن ذرات سمباده های جدا شده بر روی سطح سمباده می شوند.

عملیات سمباده زنی را تا هنگامی که تمام خطهایی که بر روی قطعه ما باقی مانده است در جهت سمباده زنی ما باشد ادامه میدهیم.

2-2سپس از سمباده شماره 360 استفاده می کنیم ،سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم برای آسان تر شدن حرکت قطعه بر روی سطح سمباده و راحت تر حرکت کردن ذرات سمباده های جدا شده بر روی سطح سمباده.

در مرحله2-2باید قبل از شروع عملیات سمباده زنی قطعه کار را 90درجه بچرخانیم

دلیل این عمل اینست که ما بتوانیم راحت تر متوجه بشویم که چه زمانی این مرحله از سمباده زنی ما به پایان رسیده است (با توجه به شیارهایی که فقط در جهت سمباده زنی ما بر روی قطعه باقی می ماند).

این مرحله از سمباده زنی حدوداً35 ثانیه طول کشید .

3-2اینبار از سمباده شماره 400 استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم این بار نیز قطعه را 90درجه می چرخانیم (که دلیل این امر در مرحله

2-2گفته شد).این مرحله تقریباً26ثانیه طول کشید.

4-2در این مرحله از سمباده 800 استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم این بار طبق مراحل قبل قطعه را 90درجه می چرخانیم.

5-2در این مرحله از سمباده 1000 استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم وقطعه را 90درجه می چرخانیم و عملیات سمباده زنی را شروع

 می کنیم.

6-2 در این مرحله از سمباده 1200 استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم وقطعه را 90درجه می چرخانیم و عملیات سمباده زنی را شروع

 می کنیم.

این مرحله از سمباده زنی آخرین مرحله از سمباده زنی ما می باشد (بسته به نیاز ما به هر چه صیقلی تر شدن قطعه دارد ).

بعد از این مرحله از سمباده زنی قطعه ما به تدریج به صورت صیقلی در می آید .

1-3پولیش کاری :

در این مرحله از نمد پشت چسب دار که بر روی آن خمیر الماس و مایع روان ساز (مقدار آن بستگی به نیاز ما برای هر چه صیقلی تر شدن قطعه دارد).

برای این مرحله (بسته به نیاز)از خمیر الماس 3میکرون استفاده می کنیم.

از خمیر الماس به جهت از بین بردن شیارهایی که از مرحله قبل(سمباده زنی)بر روی قطعه باقی مانده اند استفاده می کنیم .

2-3خمیر الماس را بر روی نمد (به مقدارلازم) می مالیم و برای اینکه بهتر و بیشتر بر روی سطح نمد پخش شود به وسیله قطعه کار بر روی نمدو خمیر الماس می کشیم تا اینکار صورت پذیرد.

3-3 مایع روان ساز را بر روی سطح نمد می کشیم.

دیسک (که نمد بر روی آن قرار دارد)را روشن می کنیم سرعت (1)،قطعه را در جهت عکس چرخش دیسک حرکت می دهیم بعد از چند لحظه سرعت را افزایش  می دهیم (2) وقطعه را مطابق قبل در خلاف جهت گردش دیسک حرکت می دهیم.

این مرحله به پایان رسید،در این مرحله عمق شیارها به 3میکرون رسیده است.

1-4اچ کردن :برای این منظور از وحلول نیتال 2% استفاده می کنیم .

قطعه را به درون اچانت می بریم(برای نگهداری اچانت ها ازشیشه های در سمباده ای استفاده می کنیم)  بعد از اینکه فطعه را از اچانت خارج کردیم به وسیله الکل آنرا شستشو می دهیم این کار باید سریع انجام شود(بلافاصله پس از خارج کردن قطعه از اچانت).

نمونه هارا در داخل الکل قوطه ور می کنیم بعد از چند ثانیه سطح قطعه کدر می شود

(که بر حسب تجربه زمان آنرا بدست می آوریم ) که البته این امربه جنس قطعه و درصد اسید اچانت مورد استفاده بستگی دارد.

بعد از این مرحله نمونه را با خشک کن خشک می کنیم .

1-5برای اینکه ساختار نمونه های مورد آزمایش را ببینیم از میکروسکوپ مخصوص این کار استفاده می کنیم .

در این آزمایش بزرگنمایی را 400برابر در نظر می گیریم و میزان شدت نور را با استفاده از قسمتی که در پائین میکروسکوپ تعبیه شده است تنطیم می کنیم .

حال ساختار نمونه های مورد آزمایش را که به وسیله میکروسکوپ مشاهده شده است را در زیر میتوانید ملاحظه نمائید.

نتایج حاصل :

چناچه مشاهده می شود ساختار میکروسکپی نمونه ای که نرمالیزه شده ریزتر و نسبت به نمونه شاهد ساختاری یکنواخت تر دارد .

سؤالات :

1-محدوده دمایی مناسب برای هر یک از سه نوع فولاد مورد آزمایش را تعیین نمائید ؟

محدوده دمایی نرمالایز تنها 50ºC بالاتر از دمای آستنیته پیشنهاد می شود زیرا اگر بیشتر از آن باشد دانه های فولاد درشت می شود و باعث افت خواص فولاد میشود که  بر خلاف هدف نرمالایز است که هدف آن ریز کردن ساختار فولاد است .

2- چرا عملیات نرماله کردن برای قطعات خیلی بزرگ پیشنهاد نمی شود ؟

زیرا هنگامی که قطعات بزرگ را سرد می کنند سطح آن سریع سرد شده ولی مغز و مرکز آن هنوز دمای بالایی دارد و هنگامی که مغز آن سرد می شود و می خواهد از فاز γ به α تبدیل شود جسم تمایل به ازدیاد حجم پیدا می کند ولی چون سطح آن کاملأ شکل گرفته قادر به این ازدیاد حجم نبوده و باعث ایجاد تنش در داخل قطعه می شود

3- چرچرا عملیات نرماله کردن برای قطعات بسیار کوچک (مخصوصا فولادهای آلیاژی)

 توصیه نمی شود ؟

زیرا طبق نمودار TTT زمان لازم برای اینکه ساختار قطعه به مارتنزیت یا بینایت تبدیل شود در فولادهای آلیاژی خیلی  بیشتر از فولادهای ساده کربنی است و اگر فولاد های آلیاژی مخصوصا اگر کوچک باشد را در هوا سرد کنیم باعث ایجاد خواص سختکاری میشود نه آن خواصی که از نرمالایزینگ انتظار می رود.

ریز ساختار نمونه311:

ریز ساختار نمونه321:

ریز ساختار نمونه331:

آزمایش سه محوری

مقدمه:

همچنانکه در توضیحات آزمایش برش مستقیم گفته شد. این آزمایش هم بر اساس تئوری موهر کلمب قرار دارد با این تفاوت که این آزمایش تشابه بسیار زیادی با رفتار خاک در محل داشته و گسیختگی در ضعیفترین سطح اتفاق می افتد.

در این آزمایش ، فشار همه جانبه نماینده فشار جانبی خاک در محل واقعیتش است و معمولا معادل مقدار تقریبی    انتخاب می شود که   ضریب فشار خاک در حالت سکون ،   وزن مخصوص المان خاک و z  عمق المان در این آزمایش است . در این آزمایش نمونه ای از خاک با مشخصات استاندارد برداشته شده ، یک غشا ظریف و نازک دور آن کشیده می شود و سپس در داخل محفظه استوانه شکلی از جنس پلاستیک یا شیشه که معمولا مملو از آب یا گلیسیرین است ، قرار می گیرد ( البته گاهی نیز از هوا استفاده می شود ) . برای اینکه نمونه تحت برش گسیخته شود ، یک تنش محوری از طریق یک بازوی قائم که برای اعممال بار نصب شده ، به نمونه اعمال می شود . این تنش ، تنش انحرافی نام دارد .به طور کلی آزمایش ها به دو صورت انجام می گیرد :

1 . کنترل تنش ( با اضافه کردن وزنه هایی با گام مساوی تا لحظه گسیختگی نمونه ) .

2 . کنترل کرنش ( اعمال تغییر شکل محوری با سرعت ثابت به وسیبه یک پرس هیدرولیک تا لحظه گسیختگی نمونه ) .

در این روش بار محوری وارده مربوط به یک تغییر شکل محوری مشخص با یکو حلقه یا سلول اندازه گیری نیرو که بر روی بازوی دستگاهنصب شده است ، اندازه گیری می شود .

هدف آزمایش و شماره ASTM :

هدف از این آزمایش به دست آوردن پارامتر های مقاومت برشی خاک است. آزمایش سه محوری نسبت به آزمایش برش مستقیم و تک محوری روش پیچیده تر و قابل اعتمادتری برای تعیین مقاومت برشی خاکها میباشد.

CU: ASTM D 4767-88

UU: ASTM D 2850-87 , AASHTO T 234-90

انتخاب آزمایش سه محوری برای انواع مختلف خاک

نوع آزمایش سه محوری که باید انجام شود ، بستگی به نوع خاک و چگونگی مساله مورد مطالعه دارد . در آزمایشگاههای مکانیک خاک معمولا آزمایشهای زیر صورت می گیرند :

آزمایش CD   بر روی خاکهای دانه ای ( ماسه ها ) برای بررسی رفتار دراز مدت خاکهای چسبنده ، آزمایشهای   UU   و    CU   در شرایط اشباع همراه با اندازه گیری فشار منفذی برای بررسی رفتار خاکهای ریز دانه در شرایط زهکشی نشده و آزمایش UU در شرایط نیمه اشباع جهت بررسی رفتار خاکریز حین ساخت.

آزمایشهای سه محوری بسته به اینکه شیر خروج جریان منفذی باز یا بسته باشد به سه صورت انجام می گیرد:

1 . آزمایش زهکشی نشده که آزمایش تحکیم نیافته زهکشی نشده ، ( وبه طور اختصار ) U  ،   UU و   Q  هم نامیده می شود .

این آزمایش در شرایطی انجام می شود که شیر زهکشی در تمام مراحل بسته است و آزمایش بلافاصله بعد از نصب سلول فشار آغاز می شود . برای خاکهای دانه ای نرم اگر %       باشد ، تفاوت اندکی بین باز یا بسته بودن شیر وجود دارد . این آزمایش برای خاکهای غیر چسبنده با درجه اشباع    %100= S  قابل استفاده نیست .

2 . آزمایش تحکیم یافته زهکشی نشده که  CU  ، R   یا آزمایشسریع تحکیم یافته هم نامیده می شود . این آزمایش بعد از اینکه نمونه تحت فشار محفظه ( ) تحکیم شد ، انجام می شود . برای برخی آزمایشها وسایلی برای نشان دادن توقف تعییرات حجم نمونه ( متوقف شدن جریان آب منفذی ) و نشان دادن پایان عمل تحکیم وجود دارد زیرا اصولا تحکیم ، خصوصا برای خاکهای رسی زمان قابل توجهی می برد . به علاوه تکنیکهایی برای افزایش سزعت زهکشی مانند استفاده از سنگهای متخلخل یا استفاده از کاغذ صافی به کار برده می شوند . وقتی تحکیم پایان یافت ، شیر زهکشی بسته می شود و تنش انحرافی اعمال می شود تا  نمونهئ گسیخته شود . قسمت آخر آزمایش مانند آزمایش تحکیم نشده زهکشی نشده است .

3 .آزمایش تحکیم یافته زهکشی که اختصارا   CD  و  S نیز نامیده می شود . در این آ زمایش شیر زهکشی در تمام طول آزمایش باز بوده ، فشار محفظه به کار می رود . به علاوه رفتار نمونه برای بررسی اتمام تحکیم مورد بررسی قرار می گیرد و هنگامی که شیر زهکشی باز است ، تنش لنحرافی اعمال می شود . تنش انحرافی باید با یک سرعت بسیار کم اعمال شود تا فشار آب منفذی در طول شکست به وجود نیاید یا آنقدر کوچک باشد که در پارامترهای خاک تاثیر نگذارد..

به علت حساسیت بیش از حد خاک و تاثیر پذیرس زیاد پارامترهای خاک از میزان دست خوردگی و نوع آن ، آزمایشهای سه محوری طبقه بندی های خاصی داشته ، در کلاسهای مختلف انجام می شوند . به عنوان مثال آزمایش های CD   ، CU    و  UU    برای خاکهای چسبنده و غیر چسبنده ، خاکهای عادی تحکیم یافته و پیش تحکیم یافته متفاوت است . همچنین آزمایشها را می توان در شرایطی با اندازه گیری فشار اب منفذی و بدون اندازه گیرس فشار آب منفذی انجام داد . به برخی از موارد یاد شده در تئوری آزمایشها اشاره خواهد شد و سایر موارد را می توان از مراجعی که در پایان کتاب ذکر می شود ، استخراج کرد و مورد استفاده قرار داد .

اما در همه موارد اساس کار یکسان است ، یعنی نمونه ابتدا در اثر فشار سیال داخل محفظه تحت یک فشار محیطی همه جانبه () قرار می گیرد . بسته به نوع آزمایش ممکن است اجازه تحکیم و زایل شدن فشار اب منفذی به نمونه داده شود یا داده نشود . در اثر این فشار ، فشار اب منفذی نمونه به مقدار  Uc    افزایش می یابد که اثر آن را با پارامتر بدون بعد نشان می دهند ( B  ، پارامتر فشار اب منفذی اسکمپتون است ) . در خاکهای اشباع ،   B=1   است . بعد از آنکه نمونه تحکیم شد ، در آزمایشهای  CD و CU  تنش انحرافی  روی نمونه اعمال می گردد . در این مرحله هم بسته به نوع آزمایش ، سرعت بار گذاری متفاوت بوده ، شیر زهکشی هم می تواند باز یا بسته باشد .

وسایل آزمایش

1. محفظه فشار .

2 . وسیله اعمال فشار با شرط کنترل کرنش .

3 . نمونه اصلاح کن .

4 . اره سیمی .

5 . منبع ایجاد خلاء .

6 . گرمکن  .

7 . کولیس .

8 . ظرف تبخیر .

9 . غشا لاستیکی .

10 . قالب استوانه ای برای قرار دان غشا لاستیکی بر روی نمونه خاک .

11 . ورقه های کاغذ صافی بر زیر و روی نمونه ( بین نمونه خاک و سنگهای متخلخل ) برای جلوگیر یاز ورود ذرات خاک به درون سنگ متخلخل و همچنین در اطراف نمونه برای تسهیل زهکشی جانبی .

12 . ترازو با دقت 1 / 0 گرم .

13 . بورت برای اندازه گیر یتغییر حجم .

14 . یک یا دو حلقه لاستیکی ( کش ) در بالای نمونه در شیار مخصوص کلاهک فوقانی و در پایین نمونه در شیار مخصوص پایه برای جلوگیری از نفوذ آب به درون نمونه .

15 . دستگاه مربوط به فشار هیدرواستاتیک جانبی .

16 . دستگاه تعیین فشار آب درون خاک .

17 . یک یا دو تشک فلزی که در مواقعی که زهکشی لازم نیست ، جانشین سنگهای متخلخل می شود .

18 . زمان سنج ، قوطی های مخصوص برای تعیین در صد رطوبت و ...

19 . وسیله اعمال فشار با کترل کرنش ( پرس ) : این وسیله شامل یک داربست می باشد که در قسمت پایین آن ، یک سکو به وسیله موتوری که سرعت آن قابل کنترل آست ، به طرف بالا یا پایین می رود .بین این سکو و اتکا فوقانی ، سلول فشار و فشار سنج برای اندازه گیری تغییرات فشار در حین آزمایش قرار دار د . پرس فوق با ظرفیتهای مختلف ، معمولا بین 10 تا 50 تن که برای آز مایشهای خاک مورد استفاده است ، ساخته می شود .

2 -1 . بورت برای اندازه گیری تغییر حجم

اندازه گیری تغییر حجم آب درون نمونه به وسیله بورت صورت می گیرد . بدین طریق که با تغییر حجم نمونه خاک ، مقداری از آب ( از شیر  S3 ) به بورت وارد یا از آن خارج می شود . این وارد و خارج شدن ، سطح پارافین در لوله وسطی را تغییر می دهد که بدین ترتیب حجم  V∆  معلوم خواهد شد . معمولا شیر S3  را به قسمت تحتانی یا فوقانی نمونه خاک وصل می کنند . پس از آنکه نمونه خاک اشباع شد ، تغییر حجم نمونه خاک باعث خارج شدن ( یا وارد شدن ) مقداری آب از ( یا با ) درون نمونه خاک خواهد شد که نشان دهنده تغییر حجم نمونه خاک است.

2 – 2 دستگاه مربوط به فشار هیدرو استاتیک جانبی

این دستگاه معمولا در سه نوع مختلف ساخته می شود که نوع جیوه ای آن در اکثر دستگاههای سه محوری به کار می رود . این دستگاه دارای دومخزن جیوه ای است که یکی از آنها در سطحی ثابت و دیگری آویزان است و مقدار فشار منتقل شده به وسیله این دستگاه از روی اختلاف ارتفاع این دو مخزن به دست می آید و مقدار آن به وسیله فشار سنج عقربه ای خوانده می شود . برای خواندن دقیق ، یک فشار سنج شکل U جیوه ای هم به سیستم اضافه می شود که فشارهای کوچک را به خوبی تعیین می کند ( البته در دستگاههای سه محوری پیشرفته ، این فشار به وسیله یک سیستم هیدرولیکی قابل کنترل اعمال می شود ) .

یک پیستون هیدرولیکی برای خارج نمودن هوای درون لوله ها وجود دارد . این پیستون همچنین برای میزان نمودن مبدا ( صفر ) فشار سنج عقربه ای و نیز برای تعیین سطح جیوه در مخزن آویزان به کار برده می شود . فشار جانبی که به وسیله این مخازن جیوه ایجاد می شود بستگی به اختلاف سطح دو مخزن دارد . برای آنکه فشار بزرگتری ایجاد شود باید دو یا چند مخزن را به طور سری به هم وصل نمود که در این صورت می توان تا فشارهای معادل 10 تا 15 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع به وجود آورد.

2 – 3 . دستگاه تعیین فشار آب درون خاک

این دستگاه از قسمتهای زیر تشکیل شده است :

1.        بلوک شفاف که در آن لوله   شکل تا نیمه از جیوه پر شده است و یک طرف آن به انتهای تحتانی نمونه خاک وصل می شود . این قسمت دارای قطر نازکی برابر 1 میلیمتر است

2.        شاخص متحرک برای تعیین نمودن سطح جیوه در لوله .

3.       برای خارج نمودن همرای درون جیوه می توان با چرخاندن دستگاه حول محور هوای درون جیوه را خارج نمود .

تذکر : در هنگام آزمایش باید همه مجرای زهکشی و اندازه گیری فشار از اب پر شود و بخصوص باید دقت کرد که در قسمتی از مجرای زهکشی که بین نمونه خاک و نمایانگر فشار قرار گرفته است ، هیچ حباب هوایی وجود نداشته باشد .

2-4. قالب استوانه ای برای قرار دادن غشا روی نمونه خاک

2-4-1-قالب غشا لاستیکی برای خاکهای چسبنده:

قطر استوانه غشاگیری برای این نوع خاک ها چند میلیمتر بیشتر از قطر نمونه مورد آزمایش می باشد ( حداقل این اختلاف قطر 4 میلیمتر است ) و به وسیله مکش در پشت غشا لاستیکی نمونه در داخل این استوانه قرار می گیرد . بدین ترتیب که با مکش هوای محبوس بینغشا و قالب ، غشا کاملا به قالب می چسبد و نمونه را می توتن به سادگی به سادگی داخل آن قرار دارد .

2 -4-2 . قالب غشا لاستیکی برای خاکهای دانه ای خشک

قالب استوانه ای که برای قرار دادن غشا لاستیکی قرار می گیرد ، قطری بیشتر از قطر نمونه دارد . این اختلاف قطر تقریبا دو برابر ضخامت غشا لاستیکی می باشد . این قالب از دو نیمه استوانه تشکیل شده است . این استوانه در قسمت پایین دارای یک گلوگاه است که بدین ترتیب عمل قرار دادن حلقه های لاستیکی ( کش ها ) به روی پایه محفظه امکان پذیر است .

مانند حالت قبل ، غشا لاستیکی در داخل قالب استوانه ای قرار گرفته ، بعد از عمل مکش نمونه وارد غشا می گردد .

2- 4-3 . قالب غشا برای خاکهای دانه ای اشباع شده

برای این خاک می توان قالب استوانهای حالت قبل را به کار برد ، همچنین می توان از یک قالب استوانه ای شکل به مووازات سه مولد بریده شده است ، استفاده کرد در این حالت فشار آب موجود در نمونه غشا لاستیکی را به جداره داخلی قالب می چسباند ، بنابر این ایجائ مکش بین غشا لاستیکی و جداره داخلی قالب ضروری نیست .

2- 5 . شرایط و خصوصیات نمونه 

هر چه شرایط محلی باشد ، انجام آزمایش نتایج دقیقتری را به دست خواد داد . در صورتی که نمونه خاک نماینده خاک پی یک سازه باشد ، تهیه یک نمونه دست نخورده ( در صورت امکان  بسیار مفید است ، لیکن در صورتی که نماینده خاکریز باشد  بایستی یک نمونه دست خورده با همان شرایط تراکم محلی را مورد آزمایش قرار داد .

1 . تهیه نمونه دست نخورده از خاکهای دانه ای بسیار مشکل است و اغلب نمونه ای دست خورده با همان چگالی نسبی در محل تهیه می شود .

2 . در خاکهای چسبنده ریز دانه نمونه باید عینا دست نخورده و یا حداقل دست خوردگی را داشته باشد ( خصو صا اگر خاک حساس باشد )

3 . ابعاد نمونه   mm 1 / 71 (قطر)   mm 1 / 35( قطر)   mm 9 / 88( ارتفاع ) باشد .

4 . در استفاده های آموزشی می توان از نمونه باز سازی شده در وسیله تراکم هاروارد استفاده کرد .

5 . نمونه های تهیه شده با نمونه گیر جدار نازک ( شلبی ) می تواند به وسیله یک نمونه اصلاح کن ، به ابعاد دلخواه در آید .

6 . برای اندازه گیری ابعاد نمونه طول را 4 بار و هر با با 90 درجه تغییر زاویه اندازه گرفته ، قطر را هم در سه منطقه بالا ، وسط و پایین و در هر منطقه 4 بار اندازه میگیریم > سپس طول و قطر متوسط را به دست آورده ، در محاسبات به کار می بریم .

7 . نسبت طول به قطر نمونه باید بین 2 و 3 باشد ، اگر ارتفاع نمئننه کمتر از  2D  باشد ، اجازه تغییر شکل به نموونه نمی دهد و اصطکاک بین سطح نمونه و استوانه باعث برش نمونه می گردد . اگرL > 3D باشد ، نمونه کمانش خواهد کرد و گسیختگی به جای مکانیکی ، هندسی خواد بود .بنابر این بهترین اندازه 2.5 ≈  L/Dمی باشد.

8 . اگر خاک چسبنده است و یا قابلیت تراکم زیاد دارد ، نباید آن را با جک زدن خارج کرد و در صورت اجبار نیرو ، در همان جهتی که نمونه به استوانه وارد شده ، به نمونه داخل استوانه وارد شود .

9 . پس از خارج شدم نمونه سزیعا آن را می بریم تا باعث خشک شدن نمونه نگردد .

10 . قسمتهای بالا و پایین خاک دست خورده است . در صورت تمایل به استفاده از نمونه دست نخورده ، بالا و پایین نمونه را می بریم .

11 . اگر ناهمگنی خاک زیاد باشد ، آزمایش بر روی خاک صحیح نخواهد بود .

2-6 .اشباع نمونه

به دست آوردن پارامترهای برشی خاک به وسیله آزمایش سه محوری هم در حالت اشباع کامل و هم در شرایط نیمه اشباع خاک امکان پذیر است و آزمایش سه محوری بر روی خاکهای غیر اشباع فقط برای اندازه گیری تنش های کل می باشد . به علاوه ممکن است در زمان بهره برداری ، خاک اشباع گردد .اشباع کردن نمونه های خاک به روشهای مختلف انجام می گیرد که در اینجا به اختصار به سه روش که برای اشباع نمونه سه محوری به کار می رود ، اشاره خواهیم کرد .

2- 6 -1. استفاده از پس فشار (Back pressure) : در حالیکه شیر زهکشی مرتبط با بالای نمونه بازاست تا هوا خارج شود ، آب را با فشار مشخصی از انتهای نمونه وارد می کنیم .

2-6-2. استفاده از پمپ خلا : و خارج کردن هوای داخل نمونه بوسیله مکش البته همزمان می توان از پس فشار هم استفاده کرد .

2-6 -3 . استفاده از گاز CO2

2-7 . تحکیم نمونه خاک

در دو آزمایش  CD   و CU لازم است قبل از اینکه نمونه تحت تنش انحرافی  گسیخته شود ، تحکیم گردد . بدین منظور بلافاصله بعد از بر قراری فشار    شیرهای زهکشی را باز کرده ، تغییر سطح آب در بورتهای متصل به آنها را در زمانهای استاندارد شده توسط  ASTM   اندازه گیری می کنیم و بر اساس این داده هامی توان نمودارهای را رسم کرد  . نمودارهای زیر چگونگی تعیین  t100   را نشان می دهد .

 

2- 8 .محاسبه سرعت آزمایش ( برای آزمایشهای CD و  CU  با اندازه گیری U  ، فشار آب منفذی )

برای تعیین سرعت آزمایش ( سرعت حرکت موتور پرس ) باید ابتدا به طور تقریبی تغییر شکل قائم نمونه خاک را هنگام شکست (برش ) پیش بینی نمود ، مثلا اگر مقدار آن     باشد ، سرعت آزمایش از رابطه زیر حاصل می گردد . پیش بینی    از روی آزمایشهای قبلی بر روی خاک شبیه و دارای مشخصات خاک مطلوب و یا از روشهای تجربی و تئوری دیگر به دست می آید .  که  مدت زمان لازم برای شکست است .

آزمایش تحکیم یافته زهکشی شده یا آهسته (CD یاS ) برروی خاکهای چسبنده اشباع و موارد استفاده آن

3-1.مقدمه

در ایین آزمایش ، پارامترهای خاک تحت شرایط تحکیم یافته زهکشی نشده به دست می اید ، ولی به علت اینکه سرعت انجام این آزمایش بسیار پایین می باشد ، این آزمایش چندان متداول نمی باشد ولی در هر حال پایداری دراز مدت شیبها و خاکبرداریها بر حسب تنش موثر و با استفاده ازc'و 'Фبه دست آمده از آزمایش زهکشی شده تحلیل می گردد .

3-2 .تئوری آزمایش

در این آزمایش ، نمونه ابتدا به وسیله سیال داخل محفظه تحت یک فشار همه جانبه    قرار می گیرد . در اثر این فشار ،فشار آب منفذی نمونه به مقدار  uc  افزایش می یابد که مقدار آن را با پارامتر بدون بعد  نشان داده می شود (B پارامتر فشار اب منفذی اسکمپتون نامیده می شود ) .در خاکهای اشباع مقدار B برابر یک است .

حال اگر شیرهای خروج اب باز نگه داشته شود تا نمونه زهکشی گردد ، فشار آبمنفذی از بین می رود ؛ در نتیجه نمونه تحکیم یافته ، میزان تغییر حجم نمونه ( Vc∆) از میزان آبی که از نمونه خارج گردیده ، قابل اندازه گیری است . بعد از تحکیم یافتن نمونه تنش انحرافی به آهستگی به نمونه وارد می شود . به علت باز بودن شیر که فشار منفذی به وجود آمدده در اثر اضافه شدنصفر می شود و با توجه به صفر بودن فشار اب منفذی ، تنش کل و موثر با هم برابر شوند . (  ) و تنش محوری کل و موثر در زمان گسیختگی نیز برابر است با

همانطور که اشاره شد میزان تغییر شکل به نحوی کنترل می شود که هیچگاه فشار حفره ای قابل ملاحظه ای در نمونه وجود نداشته باشدد ، بنابراین همیشه تنش وارده به صورت تنش موثر باقی می ماند و پوش گسیختگی مستقیما بر حسب تنش موثر بیان می گردد ممکن است مقادیر c'  و 'Ф  از آزمایش تحکیم یافته زهکشی نشده که طی آن فشار آب منفذی اندازه گیری می شود به دست آید ، ولی اختلاف عددی بین این دو معمولا کوچک است .

در رسهای هوا زده و ترک خورده سخت ، مقدار c'  که از محل و به هنگام تعادل حدی به دست می آید ( نتیجه شده از آنالیز مجدد لغزشهای موجود ) ، مقداری کمتر از مقدار c'  به دست آمده طی آزمایش بر روی نمونه های خاکی است که از منطقه لغزش و یا اطراف آن برداشته شده است [ هنکل 1975 ] . در هر حال  c'  مقدار کوچکی است که بهتر است در طرح ، مقدار آن برابر صفر در نظر گرفته شود .

مقادیری c'  و 'Ф برای خاکریزهای کوبیده شده معمولا از آزمایشهای زهکشی نشده بر روی نمونه هایی که دارای رطوبتی برابر رطوبت خاکریز می باشند ، به دست می آید . در خاکریزهایی که در رطوبتی بهینه ( اپتیمم ) متراکم شده اند  ، بخصوص اگر بخوبی کوبیده نشده باشند ، ممکن است مقدار c'تقریبا تا صفر کاهش یابد ، بدون آنکه 'Ф تغییری نماید . در این حالت با کاهش حجم همراه خواهد بود . مقادیر c'  و 'Ф برای تحلیل پایداری دراز مدت خاکریزها و سدها باید بر اساس آزمایش بر روی نمونه هایی باشد که بخوبی اجازه شل شدن (Softening) و افزایش رطوبت د رمحدوده تنش مربوطه را بدهد ، یا مقدار c'برابر صفر در نظر گرفته شود ؛ پس به طور کلی مقدار Ф   با تغییر رطوبت تغییر محسوسی نمیکند. با افزایش رطوبت ، مقدار  c'  کاهش یافته ، مقدار فشار حفره ای اضافی به سرعت تغییر می یابد ، تا جایی که در بعضی از خاکها با افزایش یک در صد رطوبت ممکن است فشار حفره ای اضافی دو برابر شود.

طرز قرار گرفتن دانه های میکروسکوپیک خاک رس تا حد زیادی به طبیعت دانه ها و محیط الکترولیت اطراف آنها بستگی دارد . ساختمان اکثر رس های طبیعی ساختمانی بغرنج است . وقتی رس به طور تدریجی تحت تاثیر فشار قرار می گیرد و به آن اجازه زهکشی داده می شود ، پولکهای خاک رس خم می شود ، سر می خورند و نسبت به یکدیگر حرکت می کنند تا اینکه یک ساختمان داخلی جدیدی ایجاد می شود و تحت تاثیر فشار موثر جدید پایدار می شود . بنابراین تعداد نقاط تماس در هر واحد حجم تابعی از فشار موثر می باشد و طبیعی است که فرض کنیم مقاومت برش خاک رس با تعداد تماس در هر واحد حجم نسبت مستقیم دارد . بنابر این ازدیاد تنش موثر ، مقاومت خاک را بالا می برد . به علاوه تغییرات به وجود آمده وقتی که فشار جانبی برداشته می شود ، به طور کامل قابل برگشت نیست و همه نقاط تماس ایجاد شده ازهم جدا نموشوند و ساختمان خاک کاملا به حالت اولیه بر نمی گردد .

 

برای اغلب مسائل مربوط به شکست خاکهای ریز دانه اشباع به علت اینکه به سهولت نمی توان فشار منفذی را ارزیابی کرد ، بهتر است که آزمایش را به نحوی انجام دهیم که تاثیر فشار منفذی در نتایج آزمایش مستتر گردد . در خیلی از موارد ، مطالعه رفتار خاک ریز دانه تحت شرایطی که از بین رفتن فشار منفذی مجاز نباشد به قضاوت مهندسی کمک می کند .

با انجام آزمایش سه محوری ، نتایج بسیار جالبی از رفتار خاکهای ماسه ای و رسی حاصل می شود که در این نتایج به صورت نمودارهایی ارائه شده است.

با تغییر فشار محفظه ای محدود کننده ، آزمایشهای متعددی می توان بر روی نمونه های مشابه انجام داد . برای هر آزمایش با داشتن تنش های اصلی حد اکثر و حداقل در لحظه گسیختگی ، دایره موهر قابل رسم است که با داشتن دوایر موهر مربوط به چند آزمایش می توان پوش  گسیختگی را برای خاک مورد آزمایش رسم کرد.

خاکهای رسی که قبلا تحت فشار محفطه ای همه جانبه  ، چه به صورت طبیعی تحت سر بار اضافه و چه به صورت مصنوعی در آزمایشگاه تحکیم یافته اند ، خاکهای اضافه تحکیم یافته نامیده می شوند .برای چنین خاکهایی ، پوش گسیختگی دارای دو شاخه متمایز ، شاخه ab  ( برای تنش های قائم کوچکتر از پیش تحکیمی ) و شاخه bc ( برای تنش های قایم بزرگتر از پیش تحکیمی ) خواهد بود . قسمت  دارای شیب کمتر و چسبندگی اولیه می باشد که معادله مقاومت برشی آن به صورتنوشته می شود و شاخه bcاز پوش گسیختگی ، نشان دهنده مرحله عادی تحکیم یافته خاک است که از رابطه مقاومت برشی  به دست می آید.

زاویه اصطکاک داخلی برای رس اشباع عادی تحکیم یافته است .

 

تذکر : زاویه اصطکاک داخلی زهکشی شده   برای خاکهای رسی ، معمولا با افزایش نشانه خمیری خاک کاهش می یابد .

3-3 . محاسبات

1. مقدار کرنش را برای قرائتهای متوالی تغییر شکل نمونه محاسبه می کنیم ( باتوجه به اینکه آزمایش به روش کنترل می باشد ، این مقدار برابر یک ضریب   در مقدار کرنش اولیه می باشد ) و مقادیر را در ستون مربوطه وارد می کنیم

                     

اگر آزمایش به روش کنترل تنش باشد ، باید بر اساس قرائت گیج ، تغییر مکان کرنش را حساب کنیم .

 2. مساحت نمونه را اصلاح می کنیم و رد ستون مربوطه ، در مقابل کرنشی که باعث این اصلاح شده ، مینویسیم :

قبل از بارگذاری                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

بعد از بارگذاری                                                                                                                                              

3. مقدار تنش انحرافی را بدین ترتیب محاسبه می کنیم :

ابتدا مقادیر خوانده شده از روی گیج متصل به رینگ را در ثابت رینگ ضرب می کنیم تا مقدار نیروی وارد شده به نمونه به دست آید . آنکاه مقادیر P به دست آمده را بر A'  نظیرش تقسیم می کنیم و در ستون مربوط به تنش انحرافی می نویسیم :

ثابت رینگ * عدد خوانده شده از روی گیج = P

4. نمودار تنش- کرنش هر نمونه را رسم می کنیم و مقدار تنش انحرافی را هم رد کنار آن یادداشت می کنیم . آزمایش بهتر است بر روی سه نمونه با فشارهای هیدرواستاتیک (   ) متفاوت انجام گیرد و برای هر سه نمونه خلک ، نمودار یاد شده رسم شود . حال روی هر یک از این نمودارها یک تنش شکست (  ) به ازای    های متناظر داریم 5. یک نمودار رسم می نماییم که محور افقی آن بر حسب تنش قائم و محور قائم آن بر حسب تنش برشی باشد . آنگاه سه دایره به قطرهای به دست آمده از بالا ( تنش انحرافی ) و هر دایره را از نظیر قطر خودش رسم می کنیم ( به عنوان مثال اگرو باشد ، دایره ای به قطر 150 و با نقطه شروع 50 رسم می کنیم ) . انگاه مماس بر این دوایر را رسم می کنیم و مقادیر  c'  و 'Ф   را تعیین می کنیم . اگر خاک غیر چسبنده باشد (   c = 0  ) ، مقدار   را از رابطه زیر به دست می آوریم :

البته می توان نمودار q' در مقابل p'  را که لمب(1964 ) پیشنهاد کرده است ، ترسیم کرد که این نمودار نوعی نمایش مسیر تنش می باشند ( مسیر تنش یک سری نقاط است که هر نقطه نشان دهنده حالت تنش تجربه شده توسط خاک در حین پیشرفت آزمایش است ) .

                                                       

6. در روی نمودارها و نتایج ، حتما نوع آزمایش ( UU  ،  CU  ،  CD  ) و همچنین اشباع بودن یا نبودن نمونه ذکر شود.

آزمایس تحکیم شده زهکشی نشده (  CU   یا   R   )

4-1. مقدمه

آزمایش تحکیم یافته زهکشی نشده متداولترین آزمایش سه محوری است. این آزمایش موقعی استفاده می شود که انتظار می رود قبل از آنکه بارگذاری تمام شود ، تحکیم صورت بگیرد. به عنوان مثال ، این آزمایش می تواند برای بررسی آثار بارهای ناگهانی مثل بارگذاری زلزله مورداستفاده قرار گیرد یا در سدهای خاکی در حالت تخلیه سریع (rapid drawdown) که تحت آن شرایط سطح اب با سرعت زیاد پایین می آید و خاک نمی تواند در آن مدت تحکیم یابد ، به کار رود.

4-2. تئوری آزمایش

در این آزمایش نمونه خاک اشباع ابتدا توسط فشار محفظه ای همه جانبه    تحکیم می یابد ، سپس تنش انحرافی قائم     در شرایط بدون زهکشی افزایش داده می شود تا جایی که باعث گسیختگی شود. در حین آزمایش مقادیر  و  به طور همزمان قرائت می شوند . افزایش فشار حفره ای  در شکل بدون بعد ، به صورت زیر نشان داده می شود( A  پارامتر فشار حفره ای اسکمپتون می باشد ):

شکل عمودی تغییرات   و  در مقابل کرنش محوری برای ماسه و رس ، در شکلهای زیر نشان داده شده است . همانطور که دیده می شود ، در ماسه شل و رس عادی تحکیم یافته با افزایش کرنش ، فشار آب حفره ای افزایش می یابد . در ماسه متراکم و رس اضافه تحکیم یافته با افزایش کرنش ، فشار آب حفره ای ابتدا افزایش می یابد ، لیکن پس از گذر از حد مشخصی فشار اب حفره ای کاهش یافته ، نسبت به فشار اتمسفر منفی می شود . این مساله به علت تمایل نمونه به اتساع است .

در این آزمایش تنش اصلی کل و موثر با هم مساوی نیستند و با اندازه گیری فشار آب حفره ای در حین آزمایش تنش موثر قابل اندازه گیری است.

4-2-1. نتایج آزمایش بر روی رس عادی تحکیم یافته

مقاوت یک خاک اشباع با فشار تحکیم تغییر می کند و نتایج آزمایش اغلب به صورت دیاگرامی نشان داده می شود که در آن مقاومت  در مقابل فشار تحکیم  Cu رسم می شود . برای رسهای عادی تحکیم یافته مقاومت برشی  Cu  مستقیما متناسب با P می باشد

در اغلب خاکهای رسی به شرح زیر است :

1-        رس های عادی تحکیم یافته 0.5 تا 1

2-       رس های اضافه تحکیم یافته 0.5- تا 1

پوش گسیختگی برای تنش های کل ، از رسم مماس بر دوایر موهر تنش های کل ( A  ،  B  ) به دست می آید . برای ماسه و رس عادی تحکیم یافته ، این پوش تقریبا یک خط مستقیم است که از مرکز مختصات گذشته ، معادله آن به صورت  می باشد که در آن    تنش کل ، زاویه ای است که پوش گسیختگی تنش کل با محور تنش قائم ( محور افقی ) می سازد و به زاویه مقاومت برشی تحکیم یافته زهکشی نشده معروف است . در این شکل همچنین پوش گسیختگی مماس بر دوایر موهر تنش موثر ، برای ماسه و رس عادی تحکیم یافته هم کشیده شده که معادله آن  است که مشابه نتیجه به دست آمده از آزمایش تحکیم یافته زهکشی شده است .

4-2-2. نتایج آزمایش بر روی رسهای پیش تحکیم یافته

اگر به نمونه ای از خاک رس اجازه تحکیم از فشار  Pa  تا فشار  Pb  داده شود و سپس تا فشار           متورم گردد ، رطوبت و مقاومت برشی آن نظایر نقاط   b  و   d  خواهد بود . مشاهده می شود که دو نمونه  a  و  d  اگر چه تحت یک فشار قرار گرفته اند اما مقاومتهای متفاوتی از خود نشان می دهند ، بدین دلیل که رطوبت رس پیش تحکیم یافته کمتر از رس عادی تحکیم یافته است و بنابر این چسبندگی نمونه پیش تحکیم یافته بیشتر است ارتباط CU   و  P   برای رس های پیش تحکیم یافته به هیچ وجه ثابت نبوده ، به طور کلی مقاومت تنها تا حد کمی بستگی به نمونه دارد . اگر فشار همه جانبه وارد بر نمونه ای از خاک پیش تحکیم یافته ، بیش از فشار تحکیمی باشد فشار حفره ای ناشی از برش مثبت خواهد بود و در صورتی که کمتر از فشار پیش تحکیمی باشد این فشار منفی خواهد شد . یک سد خاکی نیز در دراز مدت نظیر یک خاک پیش تحکیم یافته عمل می کند ، ولیمیزان پیش تحکیمی آن دقیقا مشخص نیست . بررسی پایداری سد در دراز مدت ممکن است با استفاده از آزمایش CD   انجام شود ، ولی به هنگام افت سریع آب و یا زلزله ، حالتی نظیر آزمایش CU   در سد اتفاق می افتد. در رسهای پیش تحکیم یافته ، پوش گسیختگی تنش کل به دست آمده از آزمایش   مطابق شکل ( 16 ) خط مستقیم  a'b'  است که دارای معادله  می باشد و خط مستقیم    b'c'    نیز از رابطه به دست می آید و پوش گسختگی برای تنش موثر با استفاده از دوایر موهر تنش به دست می آید.

در مرحله دوم آزمایش ، شیر زهکشی بسته شده ، تنش محور یتا لحظه شکست افزایش میابد. از آنجا که طی این مرحله زهکشی انجام نمی شود ، هیچ تغییر حجمی در نمونه به وجود نمی آید ولی تمایل به تغییر حجم باعث تغییراتی در فشار اب منفذی می گردد که تابعی از نوع خاک و تنش گذشته وارد بر آن است . در رس عادی تحکیم یافته ، فشار آب منفذی با تغییر شکل نسبی افزایش می یابد ، بنابراین تنش موثر کمتر از تنش اعمال شده خواهد شد . در رس پیش تحکیم یافته تمایل برای افزایش حجم در هنگام برش موجب اعمال کشش در آب یا به عبارتی دیگر فشار حفره ای منفی می گردد که تنش موثر را بیش از تنش اعمال شده می سازد ، در نتیجه یک رس پیش تحکیم یافته تحت همان تنش کلی همه جانبه وارد بر یک رس عادی تحکیم یافته ، دارای مقاومت بیشتری به هنگام برش خواهد بود زیرا مقاومت برشی به وسیله تنشهای موثر کنترل می گردد.

4- 3 . محاسبات

محاسبات همانند محاسبات آزمایش  CD  است ، با این تفاوت که در اینجا ما می توانیم  با اندازه گیری فشار اب منفذی پارامترهای برشی زهکشی شده برای خاک مورد نظر را به دست آوریم ، زیرا اصولا آزمایش   CD  بر روی خاکهای رسی بسیار وقت گیر است . بنابراین با کم کردن فشار آب منفذی اندازه گیری شده در لحظه شکست از تنشهای اصلی آزمایش  CU در لحظه شکست داریم :

                                                                                      

که     و     معادل تنش اصلی ماکزیمم و مینیمم در آزمایش   است .

خطاها

1-اگر غشا خیلی تنگ باشد یک فشار جانبی ایجاد خواهد کرد که در محاسبات مقدار واقعی  خطا ایجاد می کند .

2-فشار ایجاد شده توسط منبع فشار تا رسیدن به محفظه دارای حدود 10 kpa   افت است که با در نظر گرفتن تقریبی این مقدار خطا باز هم خطاهایی در مقدار فشار واقعی بوجود خواهد آمد .

3-در طول مدت آزمایش باید فشار جانبی ثابت باشد که اگر به دلیلی این فشار تغییر کند در آزمایش خطا خواهیم داشت .

4-اگر نمونه در زیر پیستون بار خروج از محوریت داشته باشد بارگذاری خارج از محور صورت گرفته ونمونه بصورت استاندارد گسیخته نخواهد شد .

5-خطا در ثبت اطلاعات نمونه آزمایش .

6- عدم آب بندی صحیح کلاهک وپایه .

7- در رسم مماس بر دوایر مور اگر بیش از سر دایره باشد به هر حال از یک دقت نسبی بر خوردار است که این نیز به نویه خود از منابع خطا است.

8- خطا در اندازه گیریو از روی نمودار .

آزمایش تراکم

1- مقدمه

 تراکم عباتست از کاهش دادن حجم خاک در اثر خارج ساختن هوا با استفاده از اعمال نیرو. که در این حالت اصطکاک بین ذره ها بیشتر میشود و وزن واحد آن زیاد میشود.و این وزن معیار تراکم خاک است.

تراکم به منظور افزایش مقاومت نیروی برشی است و کاهش نفوذپذیری که این به علت این است که منافذ خاک کوچکتر میشود و در نتیجه آب از این منافذ مشکلتر است.در خاکهای رسی یک مشکل وجود دارد و آن افزایش پتانسیل تورم.

عوامل موثر در تراکم خاک بستگی دارد به : 1-نوع خاک 2-انرژی 3-رطوبت 4- دانه بندی مصالح

در این جا به نوع خاک اشاره شد. نحوه تراکم خاکها با توجه به مشخصات فیزیکی آن مختلف است. اینها عبارتنداز تراکم خاکهای غیر چسبنده و تراکم خاکهای چسبنده.

-       تراکم خاکهای غیر چسبنده (شن و ماسه): خاکهای غیر چسبنده معمولا از ذرات درشت دانه و نسبتا کروی شکل تشکیل میشوند و درجه ترکم آنها بستگی به طرز قرار گرفتن ذرات در کنار یکدیگر دارد. از آنحایی که ذرات تقریبا غیر قابل تغییر شکل و تراکم ناپذیر هستند استفاده از ارتعاش و لرزه بهترین وسیله جهت متراکم کردن اینگونه خاکها میباشد.

نوع ماسه	روش ایجاد تراکم
ماسه خشک	ارتعاش
ماسه مرطوب	استغراق+ارتعاش
ماسه مستغرق	ارتعاش

روشهای تراکم خاکهای درشت دانه

-                         تراکم خاکهای چسبنده (سیلت و رس): به علت ساختمان خاص ذرات ریز دانه چسبنده مثل سیلت ریز و رس تراکم آنها به وسیله ارتعاش مقدور نیست و بار یا فشار استاتیک بهترین وسیله برای تراکم این گونه خاکهاست. برای نشان دادن تراکم پذیری این گونه خاکها تحت فشار میتوان مقداری آب به توده ای از خاک میکا افزود و آنرا در یک لیوان قرار داد.چنانچه با یک استوانه فلزی مقداری فشار روی سطح خاک در لیوان وارد اید مشاهده خواهد شد که سطح خاک نشست قابل ملاحظه ای نموده است یعنی تحت تاثیر فشار استاتیک متراکم شده است.

با انرژی های مختلف میتوان تراکم های مختلف داشته باشیم.از طرفی برای تراکم کردن خاک میتوان رطوبت را نیز زیاد کرد. و برای این که پروژه ای از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد باید مقدار رطوبت به حد اپتیمم باشد.

در بسیاری از سازه‌های خاکی، مثلا سدها، دیوارهای حائل ، بزرگراهها ، فرودگاهها و … ، متراکم کردن خاک یک امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاک می‌باشد. متراکم نمودن خاک که عبارت است از قرار دادن خاک در یک موقعیت چگالتر، به چند دلیل مطلوب است.

تراکم خاک باعث افزایش و بهبود مشخصه های مقاومتی آن و در نتیجه بالا رفتن ظرفیت بار بری شالوده های احداثی بر روی آنها می شود. در احداث راه ها ، خاکریز ها ، سدهای خاکی و . . . که عموماَ بر روی بستر های خاکی ساخته می شوند و مصالح بکار رفته در اغلب آنها از جنس خاک می باشد بهینه سازی ساختمان و بافت خاک بنحوی که مقاومت بارگذاری مورد انتظار را داشته باشد ، بسیار مهم و حائز اهمیت است.

عمل تراکم باعث کاهش نشست های ناخواسته ی سازه ها و افزایش پایداری شیروانی خاکریزها می گردد . مهمترین موارد استفاده  مصالح خاکی در احداث خاکریز جاده ها ، پشت پل ها ، پشت دیوارهای حائل ، سدهای خاکی ، دایک ها ، ایجاد تراس در شیب ها ، زیر سازی خاکریز های مناطق مسکونی و . . . است که جهت تحکیم خاک بسته به نوع کاربری و اهمیت سازه احداثی ، روشهای گوناگونی به کار می رود ، بعنوان مثال در بعضی از سازه ها با فرود آوردن وزنه های سنگین از یک ارتفاع مشخص ( تراکم دینامیکی ) و یا با ریختن لایه های متعدد خاک و کوبیدن آنها با انواع غلطک ها متراکم می گردد که در اکثر این موارد با استفاده از مرطوب نمودن خاک خاصیت جابجائی و تراکمی آن  را افزایش می دهند . عملیات فوق الذکر با استفاده از عوامل مکانیکی است که با انرژی تراکم استاتیکی یا لرزشی انجام می گیرد و روشهای دیگری نیز جهت بهبود وضعیت ساختمان فیزیکی خاک نیز استفاده می گردد ، روشهای شیمیایی یکی دیگر از

روشهای افزایش تراکم است که با استفاده از تزریق مواد شیمیایی به خاک صورت می گیرد  اضافه کردن سیمان ، قیر ، آهک و . . . باعث ایجاد چسبندگی بین دانه های خاک شده و تغییرات حجمی خاک تحت کنترل در می آید.

از راه های دیگر مرغوب کردن ساختمان خاک پایین آورن سطح آب زیر زمینی است زیرا فشاری که توسط آب تحمل می شده به دانه ها منتقل شده و در نتیجه دانه های خاک را در هم فشرده و متراکم می کند.

در تمامی موارد فوق هدف از تراکم بالا بردن وزن مخصوص خاک در اثر فشردن دانه های خاک و در نتیجه کاهش خلل و فرج ( کاهش درصد تخلخل خاک ) می باشد . مخلوط خاکی که دارای خصوصیات مناسبی از نظر گستردگی دانه بندی و خواص پلاستیسیته بوده و دارای مشخصات فیزیکی مطلوب باشد به دلیل متراکم شدن ، تخلخل بسیار کمتری در مقایسه با حالت طبیعی داشته و نفوذپذیری آن نیز کاهش می یابد و در نتیجه در برابر نیروهای وارده مقاومت بیشتری نموده و نشست نمی کند.

در بسیاری از سازه‌های خاکی مثل سدها، دیوارهای حائل، بزرگراهها، فرودگاهها و... متراکم کردن خاک یک امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاک می‌باشد. متراکم نمودن خاک که عبارت است از قرار دادن خاک در یک موقعیت چگال‌تر به چند دلیل مطلوب است:

الف) کاهش نشست‌ها در آینده

ب) افزایش مقاومت برشی

ج) کاهش نفوذپذیری

د) بهبود خواص مکانیکی خاک

هـ) کاهش قابلیت تورم خاک

در کارگاه برای تراکم خاک از غلتکهای چرخ استوانه‌ای صاف، غلتکهای پاچه‌بزی، غلتکهای چرخ‌لاستیکی، غلتکهای ارتعاشی استفاده می‌شود. غلتکهای ارتعاشی اغلب برای تراکم خاکهای دانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. تاثیر تراکم حاصل از دستگاههای فوق، محدود به اعماق 15 تا 30 سانتیمتر سطحی است. برای افزایش عمق نفوذ تراکم و متراکم کردن لایه‌های عمقی از تراکم ارتعاشی و تراکم دینامیکی استفاده می‌شود.برای تعیین وزن مخصوص خاک کوبیده شده از آزمایش تراکم استاندارد یا اصلاح شده پروکتور استفاده می شود.

انواع غلطک

                            

آشتو استاندارد

روش	A	B	C	D
قطر قالب (in)	4	4	6	6
تعداد لایه	3	3	3	3
تعداد ضربات	25	25	56	56
وزن چکش (پوند)	5.5	5.5	5.5	5.5
ارتفاع سقوط(Cm)	30	30	30	30
انرژی تراکم	12400	12400	12400	12400
قطر درشترین دانه	4	4/3	4/3	4

آشتو اصلاح شده

روش	A	B	C	D
قطر قالب	4	4	6	6
تعداد لایه	5	5	5	5
تعداد ضربات	25	25	56	56
وزن چکش	10	10	10	10
ارتفاع سقوط	45	45	45	45
انرژی تراکم	56300	56300	56300	56300
قطر درشترین دانه	4	4	4/3	4

به طور کلی هدف از انجام عملیات تراکم، کاهش میزان تخلخل خاک است. وجود آب تا میزان مشخصی، سبب تسهیل این عملیات می‌گردد. به دست آوردن این حد رطوبت و وزن مخصوص خشک بیشینه خاک پس از به کار بردن میزان معینی انرژی کوبشی، هدف مهم آزمایش تراکم است.

آزمایش دیگری که صورت گرفت تست CBR بود که آن را شخصی به نام پورتر در سال 1926 مطرح کرد که پس از آن در سال 1929 اداره راه سازی کالیفرنیا آن را گسترش داد. این تست متداولترین روش تعیین مقاومت نسبی خاکها برای راهسازی است. با استفاده از نتایج این آزمایش میتوان ظرفیت باربری خاک بستر و کلیه لایه های روسازی از قبیل زیر اساس و اساس را یافته و بر طبق آن ضخامت لایه را تعیین کرد.

 

آشو استاندارد و آشو اصلاح شده

                             

2- هدف آزمایش و شماره ASTM

هدف از انجام عملیات تراکم کاهش میزان تخلخل خاک است. وجود آب تا میزان مشخصی سبب تسهیل این عملیات میگردد. به دست آوردن این حد رطوبت و وزن مخصوص خشک بیشینه خاک پس از به کار بردن میزان معینی انرژی کوبشی هدف مهم آزمایش تراکم است.

توجه : شماره استاندارد این آزمایشASTM D 698-78  می باشد.

3-ابزار مورد نیاز

1) قالب تراکم که شامل: قالب، سرقالب ،زیر قالب است که ابعاد قالب (قطر 15.2 سانتیمتر و ارتفاع 11.7 سانتیمتر)

2) چکش تراکم: به ارتفاع 30 سانتیمتر و وزن 2.5 کیلوگرم

3) سینی: جهت مخلوط کردن آب و خاک

4) ترازوی مکانیکی و دیجیتالی

5) الک شماره (4)

6) اون: جهت خشک کردن نمونه‌ها و تعیین رطوبت آنها با درجه حرارت 5110

7) قوطی‌های کوچک: جهت قرار دادن نمونه‌ها و وزن کردن آنها

8) آبفشان

9) خط‌کش لبه فلزی

4- گزارش نحوه‌ی تهیه‌ی نمونه و اجرا

الف)تست تراکم آشو استاندارد

قالب خالی را به وسیله ترازوی مکانیکی وزن کردیم. از خاکی که باید آزمایش می‌شد به مقدار 6 کیلوگرم از الک شماره 4 عبور دادیم، 170سی‌سی آب را به وسیله آبفشان به خاک اضافه کردیم و خاک و آب را کاملاً مخلوط کردیم.

یک لایه خاک در قالب ریختیم به طوریکه ثلث حجم قالب پر شود و با 56 ضربه چکش تراکم خاک را کوبیدیم، بین هر سقوط چکش هم قالب و هم چکش را به خاطر پخش یکنواخت ضربات در تمام سطح نمونه به آرامی به صورت حلزونی چرخاندیم. همین کار را برای لایه‌های دوم و سوم تکرار کردیم و هر لایه را با 56 ضربه چکش کوبیدیم،

 پس از بستن سرقالب لایه سوم را به اندازه‌ای در قالب ریختیم که پس از کوبیده شدن مقداری بالاتر از سطح قالب باشد.

حلقه دور قالب را برداشتیم، عمل صاف کردن روی نمونه‌ی درون قالب را توسط تراشیدن روی نمونه به وسیله خط‌کش لبه فلزی انجام دادیم. این عمل را از محور مرکزی شروع کردیم و سیلندر و نمونه را وزن کردیم.

خاک را از درون سیلندر خارج کردیم و یک نمونه نماینده را برای تعیین مقدار رطوبت آن، داخل قوطی‌های کوچک قرار دادیم.

خاکی را که از داخل سیلندر خارج کردیم با دست خرد کرده و با نمونه اصلی آن، دوباره مخلوط کردیم و مقداری آب به وسیله آبفشان به آن اضافه کردیم. عمل متراکم کردن را برای 5 بار متوالی تکرار کردیم مقدارآبهای اضافه شده در هر مرحله به شرح زیر است.

مرحله دوم 170 سی‌سی،

مرحله سوم 160 سی‌سی،

مرحله چهارم 160 سی‌سی،

مرحله پنجم 170 سی‌سی

پس از پنج بار تکرار متراکم کردن ،خاک، خیلی مرطوب و چسبنده می‌شود به این صورت که آب اضافه شده جایگزین هوایی که در خلل و فرج خاک وجود دارد، می‌شود و آب فضاهایی را که می‌تواند توسط ذرات خاک پر شود، اشغال می‌کند.

در این مرحله هرچه خاک را کوبیدیم، دیگر متراکم‌تر نشد و آزمایش را خاتمه دادیم، نمونه‌های نماینده‌ای که داخل قوطی‌های کوچک بود، وزن کردیم(البته قوطی های خالی را

قبلا وزن کرده بودیم) به مدت 24 ساعت قوطی ها را داخل اون قرار دادیم و مجددا آنها را وزن کردیم تا رطوبت خاک در هر مرحله را محاسبه کنیم.

ب)تست CBR (ASTM D 1883)

ایش CBR یا نشانه باربری کالیفرنیا جهت تعیین ظرفیت باربری خاکهای زیر پی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ارزش این آزمایش در راهسازی بسیار زیاد است و CBR خاک یکی از مهمترین عوامل در طرح ضخامت رویه راههاست. آزمایش CBR را شخصی به‌نام پورتر در سال 1926 مطرح کرد که پس از آن در سال 1929 اداره راهسازی ایالت کالیفرنیای آمریکا آن را گسترش داد.این روش در سالهای بعد نیز کاملتر شد تا اینکه در سالهای 1940 توسط گروه مهندسین و سپس در سال 1961 توسط انجمن آزمایش و مصالح آمریکا (ASTM) بعنوان یک روش استاندارد تعیین مقاومت خاکها مورد قبول قرار گرفت. در حال حاضر این روش با وجود داشتن نقاط ضعف فراوان متداولترین روش برای ارزیابی قدرت باربری خاک بستر روسازی راهها و فرودگاهها و همچنین تعیین قدرت باربری مصالح سنگی است. با استفاده از نتایج این آزمایش می‌توان ظرفیت باربری خاک بستر و کلیه لایه‌های روسازی از قبیل زیر اساس و اساس را یافته، بر طبق آن ضخامت این لایه‌ها را بدست.

بطور کلی این دستگاه در آزمایشگاه تعیین تراکم نقش مهمی دارد .

وقتی که خاک را در آزمایشگاه با درصد رطوبت مناسب یعنی رطوبت اپتیمم رساندیم برای تعیین ضریب توان باربری خاک از دستگاه C.B.R استفاده می شود ، سنجش مقاومت باربری خاک که با استفاده از این دستگاه محاسبه می گردد در عملیات خاکی که در سازه ها از آن استفاده می شود .

ارزش این آزمایش درراهسازی زیاداست وC.B.R  خاک یکی از مهمترین عوامل در طرح ضخامت رویه راههاست. اساس این تست به این صورت است که نیروی لازم جهت نفوذ یک پیستون با سرعت ثابت در داخل خاک با شرایط استاندارد و همچنین نسبت این نیرو به نیروی لازم جهت نفوذ پیستون فوق مطابق همان شرایط استاندارد تعیین می شود. پس C.B.R  یک خاک نسبتی است در شرایط خاص قراردادی.

                

در جدول زیر فشار وارده به نمونه در ازای نفوذ سوزن به نمونه برای سنگ شکسته آمده است:

فشار	بار	نفوذ
70	1359	2.54
105	2038	5.08
134	2482	7.62
160	3126	10.16
180	3533	12.7

ما فشار های وارده به نمونه را برای نفوذ های 2.5 و 5 و 7.5 میلیمتر را خواندیم و هر کدام را که عدد بزرگتری بود بر اعداد موجود در جدول که 70 و 105 می باشد تقسیم کردیم تا CBR ما بدست آید سپس آن را با جدول زیر مقایسه کردیم تا ببینیم خاک ما نسبت به سنگ شکسته مقاومتش چگونه است .

CBR	وضعیت سنگ
3-0	ضعیف
7-3	ضعیف تا نسبتا خوب
20-7	نسبتا خوب تا خوب
50-20	خوب تا عالی

در مرحله سوم آزمایش تراکم که رطوبت خاک از نظر ظاهری در حد اپتیمم است . پس از کوبیدن سه لایه خاک داخل قالب و تسطیح سطح قالب و توزین آن سر قالب را از قالب جدا کرده و پس از آماده نمودن دستگاه، در زیر دستگاه قرار دادیم بطوریکه وزنه های سرباری که شامل یک وزنه فلزی حلقوی که دارای سوراخی به قطر 12/2 اینچ بود که وزن آن حدود 5 پوند و چند وزنه فلزی نیم حلقوی که وزن هر یک حدود 5 پوند بود را روی قالب و دو وزنه حلقوی بدون سوراخ نیز زیر قالب قراردادیم  و متعلقات سنجش دستگاه را تنظیم نمودیم سپس دستگاه را به کار انداختیم ، این دستگاه دارای دو گیج است که یکی میزان نفوذ (این گیچ عقربه ای است که چرخش هر دور عقربه برابر یک میلیمتر نفوذ پیستون است ) و دیگری نیروی اعمال شده توسط پیستون دستگاه را نشان می دهد  که با توجه به سطح قالب و سطح پیستون میزان نیروی وارد شده بر واحد سطح محاسبه و همچنین با توجه به میزان نیرو میزان نفوذ و در نتیجه نشست خاک تحت اثر نیروی مذکور محاسبه می گردد .

قطر پیستون دستگاه 5  سانتیمتر است. پس سطح مقطع آن 19.63 سانتیمتر مربع است.

توجه : شماره استاندارد این آزمایشASTM D 1883  و ASHTOO T 193 می باشد.

5- اندازه‌گیری‌ها

الف)

وزن قالب: gr 5774         

قطر قالب: Cm 15.22 

 ارتفاع قالب: 11.67 cm          

شماره ظرف	وزن ظرف gr
21	9.4
39	9.6
35	9.6
34	9.6
10	9.2

مراحل	وزن قالب + خاک gr	آب اضافه شده cc	شماره ظرف نمونه نماینده gr	وزن ظرف+ نمونه نماینده gr (قبل ازخشک شدن)	وزن ظرف+ نمونه نماینده gr (پس از خشک شدن)
مرحله اول	9825	170	34	139.5	129.6
مرحله دوم	10025	170	39	201.7	183.1
مرحله سوم	10249	160	35	181.3	161.3
مرحله چهارم	10283	160	10	218.4	18.6
مرحله پنجم	10246	170	21	267.4	226.0

ب) تست CBR :

اعداد قرائت شده به شرح زیر است:

فشار	فشار	نفوذ
5.2	50.9	2.5
12.5	122.3	5
17.7	173.2	7.5

 6- محاسبات

الف)

مراحل	حجم قالب V Cm3	Wwet  gr
مرحله اول	2123.2	4254	2.00
مرحله دوم	2123.2	4451	2.10
مرحله سوم	2123.2	4675	2.20
مرحله چهارم	2123.2	4709	2.22
مرحله پنجم	2123.2	4672	2.20

مراحل	w%
مرحله اول	8.3	1.85
مرحله دوم	10.7	1.90
مرحله سوم	13.2	1.94
مرحله چهارم	16.6	1.90
مرحله پنجم	19.1	1.85

حجم قالب/(تعداد ضربات*ارتفاع چکش*وزن چکش‌*تعداد لایه)=انرژی تراکم                                       = انرژی تراکم

از روی نمودار رسم شده مشخص میشود که مقدار  و  است.

نمودار تراکم:

ب)

قرائت عقربه ها یکی میزان نفوذ و دیگری نیروی وارده در دو عمق 5/2 میلیمتر نفوذ و 5 میلیمتر نفوذ قرائت گردید.

چون  بزرگتر از  است ،در جدول وضعیت سنگ معادل  را در نظر میگیریم و به این نتیجه می رسیم که خاک ما نسبتا خوب تا خوب است.

7- خطاها

1) خطای قرائت وزن ها

2) خطای کالیبره نبودن ترازو

3) چون فقط از خاک عبوری از الک شماره (4) استفاده کردیم با دور انداختن بخش درشت دانه‌تر خاک، عموماً چگالی حداکثر پایین‌تر و درصد آب بهینه بالاتری به دست می‌آوریم.

4) ممکن است در هنگام ضربه زدن،قالب ارتعاش داشته و انرژی چکش هدر رود.

5) ممکن است در اثر یکسان نبودن ضخامت لایه‌هاخطاایجاد شده باشد.

6) ممکن است ضربات چکش در همه جای نمونه به یک اندازه پخش نشده باشد و بعضی قسمتها بیشتر و بعضی قسمتها کمتر کوبیده شده باشند.

7) ممکن است با توجه به اینکه در هر مرحله به نمونه باقیمانده از مرحله قبل مقدار بیشتری آب اضافه می‌کردیم ایجاد خطا کند و بهتر است در هر مرحله نمونه جدیدی تهیه شود.

8)چون خاک استفاده شده در آزمایش تراکم صحرایی و آزمایش تراکم استاندارد از یک جنس نبودند ،تراکم نسبی محاسبه شده دارای خطا است.

8- نظرات شخصی

می توان از مواد شیمیایی برای افزایش تراکم خاک استفاده کرد. به عنوان مثالاستفاده از سیمان ، آهک یا اسید فسفریک میتواند مفد واقع شود.

همچنین بهتر است در ابتدای آزمایش از خاک خسک استفاده کنیم.

نظر به اینکه در آزمایش وزن نمونه ها جهت تعیین درصد رطوبت نمونه توزین آن با دقت بالا نتایج بهتری حاصل می شود بنابراین استفاده از ترازو با دقت بالا برای وزن نمونه ها بسیار ضروری است . با توجه به اینکه افزایش رطوبت در مرحله اول با توجه به وزن خاک است و در نهایت براساس مراحل آزمایش به رطوبت اپتیمم می رسیم بهتر است که در مرحله اول از خاک کاملاَ خشک استفاده گردد و در صورت افزایش زمان امکان آن فراهم گردد که در هر مرحله از آزمایش ،از دستگاه C.B.R  استفاده گرددو بتوان از نتایج حاصل برداشتهای مناسب تری کرد و با دقت بیشتر و اطمینان بهتری در خصوص نتایج آزمایش صحبت کرد .

1) بهتر است ضربات چکش به صورت مکانیکی وارد شود تا انرژی که توسط هر ضربه به خاک وارد می‌شود یکسان باشد.و در همه جای قالب به صورت یکسان توزیع شود.

2) بهتر است که از آزمایش آشتو اصلاح شده استفاذه کنیم چون در آن آزمایش انرژی بیشتری به خاک وارد می شود و خاک متراکم تر می شود.

اما در کل آزمایش تراکم استاندارد و اصلاح شده معیار خوبی برای محاسبه تراکم خاک به نظر می رسد.

نظر به اینکه در آزمایش CBR  نتایج حاصل از تغییرات فشار وارده بر سطح خاک اندازه گیری می شود بهتر است که سعی شود جهت انجام آین آزمایش وقت بیشتری در نظر گرفته شود تا بتوان با استفاده از نتایج حاصل تا حدودی به نتایج حقیقی نزدیکتر شد . بنابراین انجام این آزمایش در تمامی مراحل تراکم پیشنهاد می گردد که علاوه بر مطلب بالا بتوان تغییرات را برحسب افزایش آب نیز ملاحظه نمود.

همچنین با انواع دستگاه های تست CBR مواجه هستیم که در زیر بعضی از آنها را میبینیم.

·  (Field type) IS- 2720 part XXXI/69.

·  (hand operated) (laboratory type) IS- 2720 part XVI/65.

·  app. Motorised laboratory type as per IS- 2720 part XVI- 1965.

9- منابع ومآخذ اینترتی:

http://www.mbt.co.id/equipment/so-350.html

http://www.ileil.com/soil-testing-machines.html

http://www.concrete-catalog.com/soil_compaction.html

http://www.shambhaviimpex.com/compaction.html

http://cee.engr.ucdavis.edu/faculty/boulanger