عنوان پایان‌نامه
بررسی و امکان سنجی استفاده از زئولیت به عنوان پوزو
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی و مدیریت ساخت
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 36416;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1056
- تاریخ دفاع
- ۳۰ آبان ۱۳۸۶
- دانشجو
- بابک احمدی
- استاد راهنما
- محمد شکرچی زاده
- چکیده
- امروزه بتن پرمصرف ترین مصالح ساختمانی ساخته شده توسط بشر است. با این وجود، صنعت سیمان نیاز شدیدی به انرژی دارد و انتشار گاز دی اکسید کربن در حین ساخت آن نگرانی های فراوانی در رابطه با محیط زیست ایجاد کرده است. در نتیجه استفاده از مواد پوزولانی به عنوان جایگزین بخشی از سیمان مورد مصرف می تواند راهگشا باشد. در این پایان نامه استفاده از زئولیت طبیعی به عنوان یک پوزولان طبیعی در بتن بررسی و اثر این ماده با دیگر مواد پوزولانی مقایسه شده است. به همین منظور بررسی های آزمایشگاهی در چهار مرحله انجام پذیرفت. در اولین مرحله خواص فیزیکی و شیمیایی ماده زئولیت شامل آنالیز شیمیایی، افت ناشی از احتراق، درصد رطوبت، دانه بندی ذرات، سطح مخصوص و وزن مخصوص آزمایش شد. در مرحله دوم آزمایشهای واکنش پذیری پوزولانی، خمیر نرمال، زمان گیرش و انبساط اتوکلاو بر روی خمیرهای حاوی زئولیت انجام شد. در آزمایش واکنش پذیری پوزولانی از روش وزن سنجی حرارتی (TG) استفاده شد و فعالیت پوزولانی زئولیت با دوده سیلیسی و پوزولان طبیعی جاجرود مقایسه گردید. نتایج این آزمایش نشان داد که اگرچه زئولیت به اندازه دوده سیلیسی فعال نیست، در مقایسه با پوزولان جاجرورد واکنش پذیری مناسبی دارد. در مرحله سوم بوسیله روش تسریع شده ملات، اثر زئولیت بر کنترل انبساط ناشی از واکنش سیلیکاتی قلیایی سنگدانه ها در مقایسه با خاکستر بادی بررسی گردید. نتایج این بخش مشخص کرد که زئولیت در کنترل انبساطهای مخرب ناشی از واکنش سیلیکاتی قلیایی سنگدانه ها همچون خاکستر بادی موثر می باشد. در نهایت، در چهارمین و مهمترین مرحله، زئولیت و دوده سیلیسی با نسبتهای جایگزینی مختلف در بتن استفاده شدند و آزمایشهای مکانیکی و پایایی متعددی انجام شد. این آزمایشها شامل اسلامپ، درصد هوای بتن تازه، مقاومت فشاری، مقاومت کششی دو نیم شدن، نفوذ پذیری در مقابل آب، جذب آب، نفوذ پذیری در مقابل گاز اکسیژن، انتشار پذیری یون کلر و مقاومت الکتریکی بودند. بر اساس نتایج بدست آمده، عملکرد بتن های حاوی زئولیت با درصدهای جایگزینی مختلف نسبت به عملکرد بتن شاهد بهبود پیدا کرد و حتی در برخی موارد بهتر از عملکرد بتنهای حاوی دوده سیلیسی بود. پوزولانهای کارآمد و رایج در دنیا همچون دوده سیلیسی، خاکستر بادی، متاکائولین و روباره در ایران یا به طور محدودی تولید می شوند یا از خارج از کشور وارد می شوند و قیمت نسبتا زیادی دارند، در حالیکه زئولیت طبیعی در ایران به وفور یافت می شود و به راحتی قابل استخراج و فرآوری است. با توجه به این مزایا و نتایج امیدوار کننده فنی بدست آمده در این پژوهش، به نظر می رسد که زئولیت می تواندگزینه ای مناسب برای استفاده در بتن به عنوان پوزولانی کارآمد، ارزان قیمت و در دسترس در کشور باشد.
- Abstract
- Concrete is the most widely used man-made construction material in the world today. However, the cement industry is intensively energy consuming, and the emission of CO2 during the cement production has caused enormous environmental concerns. Therefore, using pozzolanic materials as partial replacement of cement can be a useful remedy. In the present thesis, the use of natural zeolite as a natural pozzolan in concrete was evaluated and was also compared with other pozzolanic materials. The experimental tests consisted of four stages: In the first stage, the physical and chemical properties of zeolite such as chemical analysis, loss on ignition, moisture content, particle size distribution, surface area and specific gravity were examined. Second stage included pozzolanic reaction, normal consistency, time of setting, and autoclave expansion experiments performed on pastes with zeolite added. The pozzolanic reactivity of zeolite comparing to that of silica fume and Jajrood Pozzolan was examined by a thermogravimetric method. In this case, the results indicated that natural zeolite was not as reactive as silica fume but it showed a good pozzolanic reactivity. The third stage was a comparative study on effect of zeolite and fly ash on limiting ASR expansion of mortar according to accelerated test methods of ASTM C 1260 and ASTM C 1567. Expansion tests on mortar prisms showed that zeolite is as effective as fly ash to prevent deleterious expansion due to ASR. Finally in the fourth and the most important stage, zeolite and silica fume were substituted for cement in different proportions in concrete mixtures, and several physical and durability tests of concrete were conducted. These experimental tests included slump, air content of fresh concrete, compressive strength, splitting tensile strength, water permeability, water absorption, oxygen permeability, chloride diffusion and electrical resistivity of concrete. Based on the results, the performance of concretes containing different contents of zeolite improved and even, in certain cases, were better than that of concretes prepared with silica fume replacements. Usual pozzolans such as fly ash, silica fume, high-reactivity metakaolin and slag are rarely available and are relatively expensive in Iran, whereas natural zeolite is abundantly deposited and it can be easily, quarried and processed. Because of these advantages and also based on the promising results obtained in this research, it seems that zeolite can be a suitable alternative for the use in construction industry as a high performance, low price and accessible pozzolan in Iran.
