عنوان پایان‌نامه
ارزیابی کامپوزیتهای گوگردی برای استفاده در پوشش کانالهای انتقال آب
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-سازه های آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4329;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48137
- تاریخ دفاع
- ۲۳ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- مهدی صادقیان رنانی
- استاد راهنما
- علی رئیسی استبرق, عاطفه پرورش ریزی
- چکیده
- چکیده پوشش کانال¬¬های آبیاری به منظور جلوگیری از تلفات نشت و نفوذ آب و ایجاد بستر مقاوم در برابر عوامل فرساینده به عنوان یکی از روش¬های عملی افزایش راندمان انتقال و استفاده بهینه از منابع محدود آب، در کشاورزی از اهمیت خاصی برخوردار است. برای پوشش کانال¬های آبیاری، روش¬ها و مصالح مختلفی بسته به شرایط استفاده می¬شود. یکی از مصالح ساختمانی جدید که می¬توان در این مورد پیشنهاد داد، کامپوزیت¬های گوگردی هستند. کامپوزیت¬های گوگردی مصالح ساختمانی مقاومی هستند که از ترکیب گوگرد مذاب و مصالح سنگی درشت¬دانه و ریزدانه (بدون استفاده از آب یا سیمان) حاصل می¬شوند. در حال حاضر سالانه بیش از 3/1 میلیون تن گوگرد مازاد بر نیاز کشور تولید می‌شود. با توجه به اشباع بودن بازار جهانی گوگرد و روند روبه رشد تولید آن، باید کاربردهای جدیدی برای آن توسعه داد. در این راستا در این تحقیق تولید کامپوزیت¬های گوگردی (بتن یا ملات گوگردی) برای استفاده در پوشش کانال¬های آبیاری مد نظر قرار گرفت. به این منظور خواص مکانیکی، فیزیکی و دوام بتن و ملات گوگردی در برابر سیکل¬های ذوب و یخبندان و محیط¬های خورنده، تعیین و امکان استفاده از آن در پوشش کانال¬های آبیاری بررسی شد. با ترکیب چهار نوع مصالح دانه‌ای، شامل شن بادامی، شن نخودی، ماسه شکسته و ماسه نرم، چهار دانه‌بندی مختلف برای تولید ملات و هشت دانه¬بندی برای بتن گوگردی تشکیل و تاثیر آنها بر روی مقاومت فشاری کامپوزیت حاصل بررسی و بهترین دانه¬بندی انتخاب شد. برای تحلیل نتایج از طرح کاملا تصادفی استفاده شد و میانگین تیمارها با استفاده از آزمون چند دامنه¬ای دانکن در سطح آماری 5% مقایسه شدند. درنتیجه حداکثر مقاومت فشاری ملات، Kg/cm2 4/404 برای دانه بندی با ترکیب 50% ماسه زبر و50% ماسه نرم و برای بتن گوگردی، Kg/cm2 6/529 برای دانه¬بندی با ترکیب 60% ماسه نرم، 20% شن نخودی و 20% شن بادامی حاصل شد. بعد از تعیین دانه¬بندی بهینه برای دانه¬بندی منتخب بتن و ملات، درصدهای مختلف گوگرد ( مقادیر 11،14، 17، 20 و 23 درصد برای بتن و 14، 17، 20، 23، 26 و 29 درصد برای ملات گوگردی) و زمان¬های مختلف عمل آوری (یک، سه، هفت و 28 روزه) منظور گردیده و خواص مکانیکی و فیزیکی آن¬ها اندازه¬گیری شدند و در قالب طرح کاملا تصادفی مورد مقایسه قرار گرفتند. در نتیجه بتن گوگردی با 17 درصد گوگرد و مقاومت فشاری 28 روزه برابر با MPa 6/58 برای نمونه های استوانه¬ای cm 15×5/7 و ملات گوگردی با 20 درصد گوگرد و مقاومت فشاری 28 روزه برابر MPa 5/67 برای نمونه¬های مکعبی cm 5×5×5 به عنوان بهترین طرح اختلاط انتخاب شدند که بیش از 70 درصد مقاومت نهایی در سه روز اول بتن ریزی کسب شد. مقاومت¬های کششی بتن و کششی و خمشی ملات نیز برای درصدهای مذکور در سنین مختلف اندازه گیری شده و مورد مقایسه قرار گرفتند که نتایج نشان داد این مقادیر حدود 5/1 تا 3 برابر مقاومت کششی و خمشی بتن سیمانی هستند. مقایسه بین روند خواص فیزیکی و مقاومت فشاری 28 روزه نشان داد که برای دستیابی به بالاترین مقاومت بتن یا ملات گوگردی، دانه بندی متراکم، مقدار گوگرد کافی برای پر نمودن فضای خالی مصالح و رسیدن بتن یا ملات گوگردی به بیشترین وزن واحد حجم ممکن، ضروری است. در نهایت آزمایش¬های تعیین دوام بتن گوگردی در برابر محیط های اسیدی، نمک دریایی و قلیایی، آزمایش ذوب و یخبندان، جذب آب و تاثیر بر کیفیت آب انجام گردید. که نتایج حاکی از آن بود که بتن گوگردی جذب آب بسیار پایین و دوام بالایی در برابر محیط های خورنده مذکور داشته و بر کیفیت آب تاثیر معنی‌داری نداشته است.
- Abstract
- Abstract Irrigation canals lining is very important in agriculture as a practical method to increase transfer efficiency and optimum use of limited water resources, to prevent water leakage losses and reducing permeability and to create rigid bed against erosive factors. Canals lining are made using different methods and materials depending on conditions. One of the new construction materials that can be offered in this case are sulfur composites. Sulfur composites are resistant construction materials that are obtained from combination of melted sulfur, fine and coarse aggregates (without water and cement). Currently in Iran, over 1.3 million ton sulfur is produced exceeding needs annually. Considering the being saturated sulfur world market and growing trend of its production, it should be developed for new applications. Accordingly, in this study production and usage of composites sulfur (sulfur concrete or mortar) for irrigation canals lining were considered. Mechanical, physical properties of sulfur concrete and mortar and their durability in freezing and thawing cycles and corrosive environments were determined. 4 gradations for produce sulfur mortar and 8 gradations for sulfur concrete were prepared by combining four types of materials common in the market including coarse and fine gravel and fine and coarse sand then their effect on compressive strength of the produced composites was evaluated and the best aggregate gradations were selected. The results were analyzed based on completely randomized design and treatments' mean were compared using Duncan multiple range test in statistical level of 5%. Consequently maximum compressive strength of mortar 404.4 Kg/cm2 for gradation with combination of 50% fine sand and 50% coarse sand were obtained. For sulfur concrete it was 529.6 Kg/cm2 for gradation with combination of 60% fine sand, 20% fine gravel and 20% coarse gravel. After determining gradation of mortar and concrete, the several percentages of sulfur (11, 14, 17, 20 and 23% for concrete and 14, 17, 20, 23, 26 and 29% for sulfur mortar) and various curing times (1, 3, 7 and 28-day) were selected for various samples. For these samples mechanical and physical properties were measured and based on a completely randomized design were compared. The results show that sulfur concrete with 17% sulfur and sulfur mortar with 20% sulfur were selected as the best mix design that their compressive strength 58.6 and 67.5 MPa respectively, for 7.5×15 cm cylindrical samples and 5×5×5 cm cubic samples respectively. They gained over 70% of their ultimate strength in less than three days after the placement. Tensile strength of sulfur concrete and tensile and flexural strength of sulfur mortar for mentioned sulfur percentages and various curing times were measured and compared. The result showed that these parameters are 1.5 to 3 times the tensile and flexural strength of conventional concrete. Comparing between trends of physical properties and 28-day compressive strength, pointed in order to achieve the highest strength is necessary to be considered the dense aggregate gradation, the amount of sufficient sulfur (to fill void in the aggregate) and the maximum unit weight of sulfur concrete or mortar. Finally, sulfur concrete durability tests against acidic, marine salt and alkali solutions, freezing and thawing cycles, water absorption and effect of sulfur concrete on water quality were done. The result revealed sulfur concrete had very low water absorption and high durability against the corrosive environments and had no significant effect on water quality. Keywords: canal lining, sulfur composites, sulfur concrete and mortar, optimum mix design, optimum aggregate gradation, mechanical and physical properties, durability.
