بررسی خواص بتن متخلخل به عنوان مواد پایه جاده

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

شکل 1 نمودار مختصات شهر اسفنجی [1].

2. آزمایش

2.1 مواد

2.2 مواد و روش ها

2.2.1 تجزیه و تحلیل پردازش تصویر

2.2.2 تخلخل

جدول 1. خواص سیمان پرتلند.

جدول 2:  خواص خاکستر بادی                                                    

شکل 2. منحنی درجه بندی مجموع

2.2.3 نفوذپذیری

2.2.4 قدرت فشاری

2.2.5 پایداری پویا

2.2.6 مقاومت در برابر سایش

2.2.7 ثبات دوره

2.3 طراحی آزمایش

2.3.1 تراکم خوب

2.3.2 رابطه نفوذ پذیری و تخلخل

2.3.3 عملکرد آسفالت برای انواع مختلف بتن

3. نتایج و بحث

3.1 توزیع پوسته

شکل 3 نمودار پردازش تصویر تکه های بتنی متخلخل

جدول 3 :نسبت بتن مخلوط

جدول 4: تعیین نسبت نفوذپذیری به تخلخل

جدول 5: مخلوط معمولی مواد پایه جاده (کیلوگرم در متر مکعب).

شکل 4 - قسمت مقطعی از بتن متخلخل با دوزهای مختلف تراکم.

3.2 نفوذپذیری

شکل 5 تجزیه و تحلیل ویژگی های منفذ بر روی مقطعی از بتن های متخلخل

شکل 6: رابطه تخلخل کل و تخلخل موثر

3.3. قدرت فشاری

 شکل 7: رابطه بین تخلخل مؤثر و ضریب نفوذپذیری

3.4 ثبات دینامیکی

جدول 6.مقایسه رابطه بین تخلخل و نفوذپذیری با تحقیقات قبلی

شکل 8: قدرت فشرده مواد مختلف جاده.

شکل 9: تأثیر ماسه سنگ و FA بر مقاومت فشاری

شکل 10. از دست دادن Cantabro از مواد مختلف پایه راه

3.5 مقاومت در برابر سایش

شکل 11. مقاومت فشاری و کاهش وزن انواع بتن های مختلف.

3.6. انقباض خشک

شکل 12. نسبت خمش خشک مواد مختلف جاده.

شکل 13. تاثیر فیزیکی بر کاهش خشک بتن متخلخل.

4. نتیجه گیری

بتن متخلخل به عنوان مواد پایه در مسیر جاده مورد استفاده قرار می گیرد که قدرت، نفوذپذیری، ثبات ، مقاومت در برابر شستشو و حجم آن رضایت بخش می باشد. در این مقاله، ویژگی های بتن متخلخل اصلاح شده با مقادیری از مواد پایه جاده معمولی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که ماسه سنگ می تواند قدرت فشرده سازی و دوام بتن متخلخل به عنوان مواد پایه جاده را بهبود بخشد. بتن متخلخل، به خصوص بتن متخلخل اصلاح شده با افزودنی های مقاومتر، دارای مزایایی نسبت به سایر مواد پایه جاده ای در زمینه فرسایش و انقباض است. تجزیه وتحلیل نشان می دهد که ماسه سنگ نقطه مشترك بین یك سنگ در بتن متخلخل را تقویت می کند. و خاکستر سبک(خاکستر بادی) می تواند به طور قابل توجهی تراکم و مقاومت به خشک شدن بتن متخلخل را بهبود بخشد. علاوه بر این، نتایج نشان می دهد که تخلخل کل بتن متخلخل یک رابطه خطی با تخلخل موثر و عملکرد دارد و رابطه ای بین نفوذپذیری و تخلخل موثر وجود دارد. این بتن متخلخل اصلاح شده می تواند به عنوان مسیر پایه جاده برای پروژه های شهری و همچنین بزرگراه استفاده گردد.

هر تابستان بارش سنگین می تواند زهکشی سیستم های اکثر شهرهای جنوب چین را از بین ببرد. در 2 آوریل 2015، شانزده شهرستان در چین توسط دولت مرکزی در پروژه های آزمایشی Sponge City مشارکت می کنند (شکل 1) [1]. به عنوان یک نوع مواد مضر با نسبت زیادی از روزنه، بتن متخلخل دارای زهکشی قوی است و می تواند آب های زیرزمینی را برای تامین منابع آب، تامین کند. [2] بنابراین، این برنامه برای پیاده رو ها و سطح زمین امیدوار کننده است. در چین حجم زیاد و بیش از حد وسایل نقلیه نیاز به بزرگراه با قابلیت تحمل بالاتری دارد. با این حال، نوع شایع مواد پایه جاده، مواد پایه نیمه سخت، به عنوان مثال سیمان تثبیت کننده تراکم و یا خاکستر آهک تثبیت کننده مواد می باشد. رطوبت ضد ترک خوردگی و قابلیت ضد فرسایش، بنابراین آسیب آب به یکی از شایع ترین شکست های بزرگراه تبدیل شده است. بتن متخلخل به عنوان یک جایگزین نیمه سفت و سخت برای تخلیه آب سطح خیابان برای حل مشکل آلودگی آب مورد استفاده قرار می گیرد [3]. این عملکرد فیزیکی و عملی تراکم و چسباندن [4-7]، جزء عوامل اصلی است که می توان به عنوان نوعی از تراکم ، روش تراکم، جایگزینی با شن و ماسه و سیمان درشت با مواد مکمل سیمانی قرار داد(SCMs) [8-16]. مقیاس جمع آوری بتن متخلخل یک موضوع کلیدی موثر در قدرت و نفوذپذیری آن است. نتایج حاصل از اندازه تراکم 9.5-12.5 میلی متر در مقاومت بالای بتن متخلل نسبت به اندازه تراکم 2.36 – 9.5 میلی متر در همان تخلخل است. زیرا مقدار بیشتری از چسب بین نقاط مشترک است [2]، در حالی که ماسه سنگ می تواند سبب بهبود توزیع چسب سیمان و در نتیجه افزایش قدرت فشاری و مقاومت خمشی گردد [3،8،17]. نفوذ پذیری و تراکم بزرگ تر فرم بتن متخلخل، منافذ بزرگتر را تشکیل می دهند و سبب دستیابی به اتصال بهترو بنابراین نفوذ پذیری بهترمی شود[18،19]. نوع جمع آوری نیز بر عملکرد اجرای بتن متخلخل تاثیر می گذارد. بتن متخلخل تهیه شده با هوای خنک کننده سرباره کوره قوس الکتریکی و سرباره فولاد مانند تراکم مقاومت مکانیکی بهتری دارد[8،20]، در حالی که آجر روغنی جایگزین تراکم طبیعی باعث کاهش قدرت فشاری مقاومت در برابر سایش بدون در نظر گرفتن دوره می شود [21]. به طور معمول، افزایش رطوبت سیمان منجر به کاهش در ضریب نفوذپذیری می گردد[7،22،23]. Chindaprasirt و همکاران [24] چسب سیمان با جریان 150-230 میلیمتر برای تهیه بتن متخلخل استفاده می شود. اگرچه رطوبت بالا رطوبت سیمان را بهبود می بخشد از مخلوط بتن متخلخل، برای مسدود کردن حفره های بتنی استفاده می گردد . مواد سیمان اضافی، افزودنی های شیمیایی و الیاف اغلب در بتن متخلخل استفاده می شود. تحقیق نشان می دهد ذرات سیلیسی سیلیسیوم به راحتی در یک منطقه کوچک تمرکز می کنند، که نمیتواند بخار سیلیکون را درک کند [17]. شکل 1 نمودار مختصات شهر اسفنجی [1]. با عامل پراکندگی، بخار سیلیسیم به طور واضح خواص و دوام مکانیکی بتن متخلخل را بهبود می بخشد [13،17،25]. بیشترین قدرت (32-46 مگاپاسکال) با افزودن بتن های متخلخل تهیه شده از بخار سیلیسیم ، سوپلاستی کننده و پلیمر است [26].علاوه بر این استفاده از سایز کوچکتر تراکم ، بتن متخلل قویتری را بدست می دهد. محتوای خاکستر بادی می تواند مقاومت فشاری و استحکام کششی را افزایش دهید. در حالی که تمام مواد پوزولانی را نمی توان به عنوان سیمان اضافی برای بهبود بتن متخلخل استفاده کرد ، خواص مکانیکی از بتن متخلخل به طور معنی داری با افزایش محتوای ترافیک و زئولیت(نوعی سیلیکات) کاهش یافته است [28،29]. لاتکس، پلیمر و الیاف می توانند به طور مؤثر خواص مکانیکی و دوام یخ زدگی [30-35] را بهبود بخشد و فیبر نیز می تواند از دست دادن جرم در کانتابرو و ساییدگی سایز را کاهش دهد[34،35]. محتویات حفره های بتونی بطور معمول 15 تا 35 درصد است [36] و به عنوان مواد زهکشی، رابطه بین تخلخل و نفوذپذیری یک مسئله مهم برای طراحی مواد بتن متخلخل است. Neithalath [10 تخلخل و منافذ ساختار بتن متخلخل را با اندازه های مختلف مطالعه کرده است. ادبیات37 یک روش برای پیش بینی نفوذ پذیری بتن متخلخل فراهم می کند[37]. مارتین III [38 ضریب نفوذپذیری محاسبه شده با توزیع تخلخل عمودی را دقیق تراز تخلخل متناوب محاسبه شده می داند. نفوذپذیری پیش بینی شده معادله کتز-تامپسون دارای ارزش بالاتری از نفوذپذیری آزمایش شده توسط Sumanasooriya است [39]. برخی محققان رابطه آشكارتری از تخلخل و نفوذپذیری به دست آوردند[40-42]. در این مطالعه، یک نوع بتن متخلخل، اصلاح شده توسط تراکم و خاکستر بادی به عنوان مواد پایه جاده آماده شد. خصوصیات و عملکرد این مواد پایه جاده با چندین مواد پایه جاده معمولی مقایسه شدند.همزمان، تجزیه و تحلیل رگرسیون در رابطه بین تخلخل و ضریب نفوذپذیری بر اساس 278 نمونه مورد بررسی قرار گرفت. این عملکرد مکانیسم بتن متخلخل را مورد بررسی قرار داد.