بررسي تأثير كاربرد دوده سيليسي در كاهش نفوذپذيري
1- مقدمه:
كنترل تراوش و آب‌بندي در پي از مسائل بسيار مهم در طراحي و احداث سدها مي‌باشد.
روش‌هاي مختلفي جهت كنترل تراوش مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اجراي ديوار آب‌بند بتن پلاستيك يكي از روش‌هاي مؤثر براي آب‌بندي پي سدها بر روي بسترهاي آبرفتي است.ديوار آب‌بند بتن پلاستيك بايد داراي شكل‌پذيري كافي و متناسب با پي سد باشد تا بتواند در برابر تراكم خاك‌پي در اثر بار وزن عملكرد مطلوبي داشته باشد. و همچنين نفوذپذيري آن بايد به اندازه كافي پايين باشد تا امكان كنترل تراوش را فراهم آورد.[1 ] تحقيقات قبلي انجام شده نشانگر اين است كه پارامتر اصلي مؤثر در مقاومت و همچنين مدول الاستيسيته بتن‌هاي پلاستيك نسبت آب به سيمان () بوده و نقش بنتونيت عمداتاً ايجاد ثبات در مخلوط از طريق ايجاد گل روان و جلوگيري از جداشدگي مي باشد [ 2 ].
همانطور كه ذكر شد با توجه به لزوم متناسب بدون مدول ارتجاعي ديواره آب‌بند بتن پلاستيك با خواص خاك پيرامون آن، مدول ارتجاعي اين نوع بتن ها بسيار كمتر از بتن‌هاي معمولي مي‌باشد و مقادير متفاوتكمتر از 10000تا بيش از 50000 كيلو گرم بر سانتي متر مربع گزارش شده‌اند. لذا نسبت آب، سيمان در مخلوط‌هاي بتن پلاستيك بسيار بالا بوده و به‌طور متعارف در محدوده‌ي 1.5 تاحدود 4 است [1]. شايان ذكر است كه محدوده‌ي متعارف برا ي بتن‌هاي معمولي 0.4 تا 0.6 مي‌باشد [3 ].
با توجه به اينكه نفوذپذيري ماتريس‌هاي سيماني عمدتا به نسبت بستگي دارد لذا نفوذپذيري مخلوط‌هاي بتن پلاستيك به ميزان قابل توجهي بيشتر از بتن‌هاي معمولي است. بر اساس بحث فوق مشخص است كه در مواردي كه بتن پلاستيك با مدول الاستيسيته كم و در عين حال نفوذپذيري كم مدّ نظر باشد دستيابي هم‌زمان به اين خواص با مشكل روبرو خواهد بود. بديهي است دستيابي به روشي كه بتواند نفوذپذيري بتن‌هاي پلاستيك را كاهش دهد در بهبود كيفيت ديوارهاي آب‌بند بتن پلاستيك مؤثر خواهد بود. بررسي منابع فني نشانگر اين است كاربرد دوده‌ي سيليسي در بتن‌هاي معمولي تأثير عمده‌اي در كاهش نفوذپذيري از طريق گسسته‌سازي و ريزتر نمودن ابعاد منافذ سيمان و بهبود ناحيه انتقال بين سنگدانه و خمير سيمان دارد [4 و 5 و 6]. لذا در اين تحقيق امكان كاهش قابل توجه در نفوذپذيري بتن‌هاي پلاستيك از طريق كاربرد دوده �ي سيليسي مورد مطالعه قرار گرفته است.
2- برنامه آزمايشها:
هدف برنامه مطالعاتي بررسي تأثير كاربرد درصدهاي مختلف دوده‌ي سيليس شامل 0 و 5 و 10 و 15 درصدهاي مواد سيماني روي خواص مقاومتي، سختي و نفوذپذيري بتن‌هاي پلاستيك بوده است. جهت مشخص كردن اينكه آيا نتايج حاصل از تحقيق براي بتن‌هاي پلاستيك در رده‌هاي مختلف مقاومتي قابل تعميم مي‌باشد، مطالعات فوق‌الذكر براي بتن‌هاي پلاستيك با نسبت‌هاي آب به مواد سيماني 1.8 (گروه با رده‌ي بالاي مقاومت) و نسبت آب به مواد سيماني 2.6 (گروه با رده‌ي پايين مقاومت) تكرار شد.
جهت مشخص كردن تأثير فاز سنگدانه مخلوط‌هاي بتن پلاستيك روي عملكرد دوده‌ي سيليسي در اين مخلوط‌ها، آزمايشات انجام شده روي بتن‌هاي پلاستيك، روي گروت (فاز دوغاب سيمان، بنتونيت و در صورت وجود دوده‌ي سيليسي) مخلوط تكرار گرديد. در تمامي مخلوط‌ها نسبت آب به بنتونيت 13 در نظر گرفته مي‌شود. لذا تعداد مخلوط‌هاي ساخته شده بالغ بر 24 گرديد. و از هر مخلوط 10 نمونه جهت تعيين مقاومت فشاري در سنين 28 ، 90 روز و مدول الاستيسيته و ضريب نفوذپذيري در سن 90 روز تهيه شده است.
3- مشخصات مصالح :
مصالح مورد استفاده در ساخت مخلوط‌هاي بتن پلاستيك شامل آب، سيمان، بنتونيت، دوده‌ي سيليسي و مصالح سنگي بوده‌اند كه خواص آنها، به شرح ذيل مي‌باشد:
- آب مصرفي آب شرب تهران بوده است.
- سيمان مصرفي تيپ دو كارخانه سيمان تهران بود كه آزمايشات تعيين مقاومت فشاري و زمان گيرش و تجزيه شيميايي برروي آن انجام شد كه خواص آن با استاندارد ASTM C 150 مطابقت داشت.
- بنتونيت مصرفي توليد شركت باريت فلات ايران واقع در سلفچگان بود.
- سنگدانه‌ها مصزفي شامل شن با دو گروه اندازه‌اي (mm 19-9.5) و (mm 9.5-5) و ماسه شكسته با اندازه حداكثر mm 5 بوده است.
- دوده‌ي سيليسي مصرفي توليد كارخانه فروآلياژ ايران مي‌باشد كه آناليز شيميايي بر روي آن نيز صورت گرفته است.
4- شيوه ساخت مخلوط بتن پلاستيك:
4-1- ساخت دوغاب بنتونيت:
جهت ساخت دوغاب (گل) با استفاده از دستگاه همزن با دور بالا (براساس توصيه ICOLD سرعتrpm1450) بنتونيت با آب مخلوط مي‌گرديد. جهت عمل‌آوري و اشباع، دوغاب بنتونيت بر اساس توصيه مراجع مختلف به مدت 24 ساعت در مخزن عمل‌آوري نگه‌داري شد [7 و 8 ].
4-2- ساخت گروت:
جهت ساخت گروت، سيمان را كه از قبل بر اساس طرح اختلاط مورد نظر توزين شده و با درصد مشخص از دوده‌ي سيليسي كاملاً مخلوط شده به دوغاب بنتونيت اضافه و توسط همزن حدود 5 دقيقه مخلوط گرديد.
4-3- ساخت بتن پلاستيك:
بعد از تهيه گروت مصالح سنگي در مخلوط‌كن با دوغاب سيمان و بنتونيت مخلوط مي‌شود.
4-4- تهيه نمونه‌ها:
بعد از تهيه بتن پلاستيك آزمايش اسلامپ بر اساس استاندارد143ASTM Cانجام شده سپس بتن پلاستيك درون قالب‌هاي استوانه‌اي فلزي 20*10 ريخته و بعد از 24 ساعت نمونه‌ها از قالب خارج و درون حوضچه‌هاي عمل‌آوري گرفتند.
5-كدگذاري مخلوط‌ها:
مخلوط‌ها با نسبت آب به سيمان 2.6 و 1.8 به ترتيب با كد A ، B مشخص شده‌اند. درصدهاي دوده‌ي سيليسي به‌كار رفته با (15،10، 5 و0) و گروت و بتن با كدهاي G وC مشخص مي‌شوند.
