امروزه مدیریت زباله های پلاستیکی یکی از دغدغه های اساسی زیست محیطی در جهان است. بطور کلی پلاستیک ها به نوع تقسیم می شوند. نوع اول ترموپلاستیک نامیده می شوند که قابلیت ذوب شدن داشته و در صنعت بازیافت پلاستیک می توان آنها را بازیافت کرد. نوع دوم ترموست نامیده می شوند که قابلیت ذوب شدن ندارند. در حال حاضر زباله های پلاستیکی ترموست را یا می سوزانند و یا دفن می کنند. بنابراین هر دو این روش ها باعث آلودگی محیط زیست می شوند. در این مطالعه سعی شد تا از پلاستیک های ترموست به عنوان مصالح دانه ای برای تولید بتن سبک استفاده شود. هدف نهایی این مطالعه یافتن نسبت اختلاط مناسب مواد برای تولید بتنی، با کمترین چگالی و دارای مقاومت فشاری قابل قبول، مطابق با استاندارد astm c129-05 نوع دو بود. آزمایش های تجربی برای رسیدن به الزامات استاندارد طراحی و اجرا شد. سیمان، پودر آلومینیوم، آب، پلاستیک ترموست، دوده سیلیس، خاکستر پوسته برنج و فوق روان کننده موادی بودند که در این تحقیق استفاده شدند. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش نسبت وزنی پلاستیک ترموست در بتن، از مقاومت فشاری، چگالی و سرعت امواج التراسونیک در آن کاسته و بر خلل و فرج و جذب آب آن افزوده می شود. بررسی بافت بتن توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با افزایش نسبت وزنی پلاستیک ترموست، خلل و فرج بتن بیشتر می شود. همچنین میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که دانه های پلاستیک ترموست و خمیر سیمان دارای اتصال و چسبندگی ضعیفی هستند. در نهایت دو نسبت اختلاط بهینه برای رسیدن به الزامات استاندارد مورد نظر یافت شد. نسبت اختلاط اول عبارت است از: سیمان، پودر آلومینیوم، آب، پلاستیک ترموست، دوده سیلیس و فوق روان کننده، به ترتیب با نسبتهای وزنی 0/1، 004/0، 35/0، 4/1، 0/2، 25/0و 007/0، دارای مقاومت فشاری برابر 06/7 مگا پاسکال و چگالی حجمی خشک برابر 887 کیلوگرم بر متر مکعب. نسبت اختلاط دوم عبارت است از: سیمان، پودر آلومینیوم، آب، پلاستیک ترموست، خاکستر پوسته برنج و فوق روان کننده، به ترتیب با نسبتهای وزنی 0/1، 004/0، 35/0، 4/1، 0/2، 30/0و 008/0، دارای مقاومت فشاری معادل 3/4 مگا پاسکال و چگالی انبوهی خشک برابر 896 کیلوگرم بر متر مکعب.

با توجه به روند رو به رشد ساخت و ساز در کشور، صنعت بتن از صنایع مهم کشور به حساب می آید لذا نیاز به تکنولوژی بتن هم برای طراح و هم برای پیمانکاران کارهای بتنی امری ضروریست. در دنیای امروز بتن به عنوان یکی از پر کابرد ترین مصالح ساختمانی بشمار می رود، از اینرو ساخت بتنی با کیفیت در صنعت ساختمان از دقدقه های مهندسین عمران می باشد. یکی از مهمترین عوامل موثر در کیفیت بتن، نوع دانه بندی و جنس مصالح سنگی آن می باشد که باید در هر منطقه ای با توجه به شرایط منطقه مورد شناسایی قرار گیرد. در این مطالعه نیز سعی شده خصوصیات ده معدن شن و ماسه استان گیلان مورد بررسی قرار گیرد تا شناخت بهتری نسبت به منابع سنگی استان حاصل گردد لذا در این رساله به تشریح نتایج بدست آمده در زمینه بررسی خصوصیات مکانیکی بتن، که خود شامل بررسی نتایج حاصل از آزمایش مقاومت فشاری، کششی (شکافت)، خمشی، مدول الاستیسیته، جذب آب، انقباض و اولتراسونیک، با ساخت نمونه های مکعبی، استوانه ای و منشوری پرداخته و همچنین تاثیر شستشوی مصالح و دانه بندی آنها در یک طرح ثابت مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه به منظور دست یابی به مقاومت و پایایی بیشتر علاوه بر مواد متشکله اصلی بتن، یعنی آب، سیمان و سنگدانه، از مواد دیگری در بتن استفاده می شود که مواد پوزولانی نامیده می شوند. در حقیقت از این مواد می توان به عنوان یک عامل چهارم در تولید بتن نام برد. ضمن اینکه مواد پوزولانی، دوام و کیفیت بتن را در شرایط مختلف تامین می کنند. استفاده موفق از این مواد به مقدار زیادی به غنای دانش فنی در ارتباط با استفاده از آنها در حین اجرا و نگهداری پس از اجرا بستگی دارد. استفاده از مخلوط های دوتایی و حتی سه تایی در مواد چسباننده (سیمانی) از جمله راهکارهاییست که می تواند در جهت کاهش تخلخل و افزایش تراکم مورد استفاده قرار گیرد. این تکنیک یعنی استفاده از پودر ریزدانه به همراه پودر درشت دانه در ساختار چسباننده ها، از جمله تکنیک های متداول در صنعت سرامیک می باشد و به نظر می رسد بتوان از آن در جهت بهبود خصوصیات کامپوزیت های سیمانی استفاده کرد. عملاً از این تکنیک در ساخت بتن به وفور استفاده می شود چرا که استفاده از ریزدانه (ماسه) به همراه درشت دانه (شن) و انتخاب نسبت اختلاط بهینه آن دو، مصداق کاملی از استفاده از تکنیک مذکور در مقیاس ماکرو می باشد. اما بهره گیری از آن در مقیاس میکرو در ساختار خمیر سیمان رویکرد جدیدی است که می تواند راهکاری مناسب جهت بهبود هرچه بیشتر خواص مصالح سیمانی باشد. بر این اساس در ادامه اختلاط نانو سیلیس با متاکائولن و خاکستر پوسته شلتوک برنج نیز مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نانو سیلیس به صورت جایگزین بخشی از متاکائولن و خاکستر پوسته شلتوک برنج در کامپوزیت های سیمانی مورد استفاده قرار گرفت. از جمله مواد پوزولانی بسیار جدیدی که مدد پیشرفت های اخیر در عرصه فناوری نانو حاصل شده است، نانو سیلیس می باشد. تا کنون تحقیقات محدودی در ارتباط با ویژگی ها و خصوصیات کامپوزیت های سیمانی حاوی این پوزولان انجام شده است. نظر به اهمیت شناخت مسائل استفاده از این ماده افزودنی در بتن و آشنایی با روش های صحیح مصرف و ویژگی های مثبت و منفی آن، ضروریست که تحقیقات اساسی در این زمینه انجام پذیرد. چرا که شناخت این ماده سبب می شود که از آن بتوان به نحو مطلوب جهت بهبود کیفیت و دوام بتن استفاده نمود. در سالهای اخیر از متاکائولن که از کلسینه کردن مناسب کائولن به دست می آید و دارای خواص پوزولانی است به عنوان افزودنی سیمان استفاده می شود. با توجه به پژوهش های مختلف، تحقیقات بر روی متاکائولن در دو محور ساختار کائولن و کائولینیت و روش های فراوری آن و نیز رفتار پوزولانی و تاثیر آن بر خواص سیمان و بتن استوار است. از میان ضایعات کشاورزی خاکستر پوسته شلتوک برنج بیشترین مقدار سیلیس را دارا می باشد. گزارش های بسیاری نشان از ویژگی های منحصر بفرد خاکستر پوسته شلتوک برنج بعنوان ماده جایگزین سیمان دارند. در بتنی که مواد پوزولانی هم چون خاکستر پوسته شلتوک برنج استفاده شده باشد در حالت بتن تازه باعث کاهش آب انداختگی و جداشدگی شده و همچنین باعث بهبود اساسی کارایی بتن می گردد. خاکستر پوسته شلتوک برنج همچنین باعث بهبود پایایی و دوام بتن نیز می گردد و در کاهش حلالیت در اسید کلریدریک و انبساط ناشی از حمله سولفاتی واکنش های سیلیسی- قلیایی نقش بسزایی ایفا می کند. سالهاست که الیاف پلی پروپیلن جهت مسلح سازی کامپوزیت های سیمانی به منظور بهبود خصوصیات مکانیکی و افزایش شکل پذیری مورد استفاده قرار می گیرند. مطالعات متعددی در زمینه اثر الیاف بر خواص مکانیکی بتن صورت گرفته است. در حالی که برخی از مطالعات صورت گرفته حاکی از اثر مثبت الیاف پلی پروپیلن در بهبود خواص مکانیکی می باشد، مطالعات دیگر حضور الیاف را در افزایش خصوصیات مکانیکی بی اثر می دانند. به نظر می رسد پیوند ضعیف بین الیاف و ماتریس از جمله عوامل محدود کننده اثر بخشی الیاف پلی پروپیلن باشد. در بخش دوم تحقیقات، اثر الیاف پلی پروپیلن بر خصوصیات ملات ها بررسی گردید. همچنین اثر استفاده از سیمان های مخلوط متفاوت، (به عبارت دیگر اثر افزایش تراکم ماتریس سیمانی و در نتیجه بهبود پیوند بین الیاف و ماتریس) بر میزان کارایی مسلح سازی با الیاف پلی پروپیلن، نیز مورد مطالعه قرار گرفت. تحقیق حاضر به ساخت ملات ترکیبی نانو سیلیس با خاکستر پوسته شلتوک برنج، نانو سیلیس با متاکائولین و نانو سیلیس با متاکائولین می پردازد. خواص 150 طرح اختلاط مورد بررسی قرار گرفت که در آن درصد های مختلف از پوزولان های نانو سیلیس (0 – 5/2 – 5 – 5/7 – 10) و خاکستر پوسته شلتوک برنج (0 – 5 – 10 – 15 – 20) و متاکائولین (10 – 15 – 20 – 25 – 30) دوتایی با هم ترکیب شدند. خواص مورد بررسی شامل مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، جذب آب و اُلترا سونیک و انقباض می باشد. همچنین عکسبرداری با میکروسکوپ الکترونی جهت ارزیابی ترکیب این پوزولان ها با هم بکار گرفته شده است. مقدار بهینه هر ترکیب مشخص شد. بعد از آن تمام ترکیبات با افزودن الیاف پلی پروپیلن مورد بررسی قرار گرفت (مقدار الیاف اضافه شده ثابت و برابر 3/0 درصد حجم ملات می باشد). سپس درصد بهینه طرح ها با الیاف پلی پروپیلن مشخص شد.

استفاده از مصالح سبک در صنعت ساخت و ساز، وزن مرده سازه و در نتیجه نیروی زلزله ی وارد بر آنرا کاهش می دهد. از سوی دیگر یافتن راهی برای استفاده از سبکدانه های مصنوعی به منظور کاهش اثرات مخرب زیست محیطی و حفظ منابع مصالح سنگی موجود ما را به سمت استفاده از مصالح جدید سوق می دهد. با توجه به مزایای فراوان بتن خود- تراکم مانند عدم نیاز به ویبره، کیفیت بالا، کاهش آلودگی صوتی هنگام اجرا و ... تمایل به استفاده از این نوع بتن به طور روز افزون در حال افزایش است. در این پایان نامه تاثیر به کارگیری سه نوع مصالح سبک مصنوعی شامل رس منبسط شده ( leca)، پلی- استایرن منبسط شده (eps ) و ضایعات ملامین در بتن خودتراکم ارزیابی شده و الزامات بتن خودتراکم در حالت تازه و امکان قرار گیری در رده ی بتن خودتراکم سبک سازه ای در حالت سخت شده مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت آب به مواد سیمانی در تمامی طرح اختلاط ها 36/0 در نظر گرفته شده است. پوزولان های مورد استفاده دوده سیلیس، خاکستر پوسته شلتوک برنج و خاکستر بادی می باشند که به ترتیب به مقدار 10% ، 20% و 30% جایگزین وزنی سیمان شده اند. همچنین تاثیر به کار گیری 1/0 % الیاف پلی پروپیلن به طول 6 میلی متر در بتن خود تراکم مورد بررسی قرار گرفته است. بنا بر نتایج با استفاده از سبکدانه های مصنوعی لیکا و پلی استایرن منبسط شده می توان به بتن خود تراکم سبک سازه ای دست یافت در حالی که با استفاده از ضایعات ملامین بتن خودتراکم در رده نیمه سبک قرار می گیرد. دوده ی سیلیس و خاکستر بادی در خصوصیات بتن خود تراکم تازه تاثیر مثبت و خاکستر پوسته شلتوک برنج تاثیر منفی می گذارد. حضور 1/0 % الیاف پلی پروپیلن بر روی خصوصیات بتن تازه تاثیر منفی می گذارد ولی باعث افزایش مقاومت کششی و کاهش انقباض و جذب آب می شود. در تمام طرح اختلاط ها نتایج آزمایشات بتن تازه شامل جریان اسلامپ، قیف v و جعبه l و نتایج بتن سخت شده شامل مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، مقاومت کششی، مدول الاستیسیته، سرعت امواج فراصوتی، جذب آب و انقباض مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش پایانی تیرهای بتن مسلح حاوی leca و eps ساخته شد. ضرایب طراحی، ظرفیت خمشی و خیز هر یک از آنها با تیر بتن مسلح خودتراکم معمولی فاقد سبکدانه و همچنین با مقادیر محاسبه شده متناظر بر طبق آیین نامه aci 318 مقایسه شده است.

در سالهای اخیر نانو تکنولوژی توجه بسیاری از محققین و دانشمندان را به خود جلب کرده است که دلیل آن استفاده از ذرات در مقیاس نانو و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بی همتای آنهاست. از طرفی سیمان ماده ای است که اجزای بتن را به هم می چسباند و در پروژه های عمرانی به طور گستره ای استفاده می شود. در نتیجه، استفاده از نانو مواد در تولید سیمان و بتن می تواند در زیر ساخت های عمرانی بهبود ایجاد کند، زیرا مقاومت مکانیکی و طول عمر سازه ها توسط زیر ساخت ها و انتقال جرم در مقیاس نانو تعیین می شود. از سوی دیگر صنعت بتن نیز با توجه به نیاز های خود چه از نظر استحکام، مقاومت، دوام و کارایی بالا و همچنین مساله خوردگی آرماتورها در بتن در اثر نفوذ یون کلر که از بزرگترین چالشهای پایداری و دوام در سازه های بتن مسلح مطرح می باشد، از استفاده کنندگان مهم مواد نانو ساختار می باشد. در این پایان نامه به منظور بررسی عملکرد نانوسیلیس در بتن خود تراکم در محیط های خورنده، سه طرح کلی شامل بتن خود تراکم، بتن خود تراکم حاوی نانوسیلیس و بتن خود تراکم حاوی نانو سیلیس و مواد پوزولانی (میکروسیلیس، خاکستر بادی، خاکستر پوسته شلتوک برنج و پودر سنگ آهک) ساخته شده و نتایج آنها پس از قرارگیری در دو محیط آبی و خورنده (نمکی) مورد تحلیل قرار گرفت. برای بررسی عملکرد مخلوط های فوق، خواصی همچون مقاومت فشاری و خمشی، مقدار انبساط و انقباض، جذب آب، التراسونیک، پتانسیل الکتروشیمیایی خوردگی، نفوذ یون کلر و مقاومت الکتریکی نمونه های واقع در شرایط محیطی آب معمولی و مخرب نمکی با مقدار 3% نمک به مدت 180 روز مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش های، نانوسیلیس باعث بهبود خواص مکانیکی بتن خودتراکم از قبیل مقاومت فشاری، خمشی و دوام در برابر محیط های خورنده می شود. در طرح های حاوی نانوسیلیس و مواد پوزولانی مشاهده گردید، نمونه های مذکور دارای خواص بهتری نسبت به نمونه های دارای نانوسیلیس تنها می باشد. در این میان طرح حاوی نانوسیلیس و میکروسیلیس بهترین نتایج مقاومتی را در کنار دوام بتن نسبت به سایر نمونه ها را در شرایط محیط مخرب نمکی از خود نشان داد.

امروزه استفاده از پلیمر های مسلح شده با فیبر (frp) برای تقویت و مقاوم سازی سازه های بتن آرمه به عنوان روشی متداول و مرسوم در بحث مقاوم سازی سازه ها تبدیل شده است. از این جمله تقویت تیر های بتن آرمه به عنوان عنصر مهم سازه ای یکی از موارد مهم این نوع تقویت می باشد. تقویت خمشی تیر های بتنی مسلح با ورق ها و میلگرد های طولی frp در وجه کششی یکی از موارد پر کاربرد این بحث می باشد. علی رغم مزایای متعدد این مصالح تقویت کننده مانند وزن کم، سهولت در حمل و اجرای آنها و اضافه کردن حداقل سختی به عضو تقویت شده، این نوع تقویت دارای معایبی است که در صورت بی توجهی و برطرف نکردن آنها می تواند مشکلات اساسی در بحث شکل پذیری ایجاد کند. شکست زود هنگام و ناگهانی تیر های خمشی تقویت شده با این مصالح در اثر جدا شدن ناگهانی مصالح frp از بتن و/یا همراه با پوشش بتن در ناحیه ی کششی تیر از جمله ی این معایب و مشکلات است. در نتیجه در این پایان نامه با طرح ریزی و اجرای یک برنامه ی آزمایشگاهی، محاسباتی و مدل سازی سعی شد تا از وقوع این نوع شکست های زود هنگام جلوگیری شده و بتوان از حداکثر ظرفیت تقویت استفاده شود. لذا در مجموع 22 تیر بتنی مسلح به نحوی محاسبه و ساخته شدند تا ظرفیت خمشی (در وجه کششی) آنها به مراتب کمتر از ظرفیت برشی آنها باشد تا بعد از تقویت خمشی در وجه کششی شاهد شکست های برشی و شکست خمشی ناشی از انهدام بتن ناحیه ی فشاری تیر نباشیم. سپس روش های مختلفی برای تقویت انتهای ورق های طولی cfrp و میلگرد های طولی gfrp و همچنین تقویت برشی پوشش بتن در ناحیه ی کششی تیر به کار گرفته شد تا از وقوع شکست های زود هنگام و ناگهانی تیر های بتنی مسلح تقویت شده با ورق های طولی cfrp در وجه کششی و تقویت شده با میلگرد های طولی gfrp به روش nsm جلوگیری شود. تیر های تست شده در بخش آزمایشگاهی با روابط ارائه شده از سوی آیین نامه های aci و isis و همچنین روابط بسط داده شده توسط toutanji و همکارانش محاسبه شده و مقادیر خیز و بار برای آنها بدست آمده و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شدند همچنین برخی از این تیر ها توسط نرم افزار اجزاء محدود abaqus مدل سازی و نتایج آنها استخراج گردید. بکارگیری روش های مختلف برای تقویت انتهای ورق های طولی در وجه کششی سبب گردید تا در برخی از تیر ها ظرفیت باربری نهایی و خیز نهایی نسبت به تیر های تقویت شده ی معمولی به ترتیب به میزان 39 درصد و 5/110 درصد افزایش پیدا کند. همچنین ظرفیت باربری برخی از تیر ها نسبت به ظرفیت باربری تیر کنترلی بدون تقویت تا 100 درصد افزایش پیدا کرد.

افزایش مقاومت مکانیکی اعضای بتن مسلح به همراه کاهش استفاده از سیمان از دیرباز، هدف مهم کارشناسان صنعت ساختمان بوده است. پوزولان مصنوعی که اکثرا محصول پسماند مواد صنعتی و کشاورزی می باشد راه حلی برای رسیدن به هدف مذکور است. خاکستر برگ بامبو نمونه ای از پوزولان مصنوعی می باشد که از سوزاندن ضایعات برگ گیاه بامبو بدست می آید. بدین منظور خاکستر برگ بامبو را در کوره الکتریکی به مدت 120 دقیقه در دمای 600 درجه سانتیگراد قرار داده و سپس با استفاده از آسیاب سرامیکی، ریزی متوسط ذرات آن را به µm24 رسانده می شود. با استفاده از روش xrd,xrf ترکیبات شیمیایی خاکستر برگ بامبو شناسایی گردید. میکروسیلیس نیز به عنوان یک پوزولان مصنوعی در این زمینه بسیار موثر است. اعضای بتنی سازه ها پس از ساخته شدن و در هنگام خشک شدن ، به دلیل کاهش رطوبت و ایجاد تنش های کششی در داخل کامپوزیت سیمانی، ترک های سطحی بر روی آن ایجاد می شود. این ترک ها تاثیر منفی بر دوام و مقاومت کامپوزیت سیمانی می گذارند. برای کنترل این ترک ها ، استفاده از الیاف پلی پروپیلن یک راه حل مناسب می باشد. در این پژوهش برای افزایش مقاومت مکانیکی کامپوزیت های سیمانی از دو عامل پوزولان و از الیاف پلی پروپیلن برای مسلح کردن کامپوزیت مذکور استفاده گردید. طرح اختلاطهایی با مقادیر متفاوت پوزولان به صورت تک پوزولان و دو پوزولانی و همچنین الیاف پلی پروپیلن با نسبت های حجمی (0% ،0.1% ،0.3% ،0.5% ) ساخته شد و آزمایش های مقاومت فشاری و مقاومت کششی ناشی از خمش ، چگالی، جذب آب و درصد تغییرات طولی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مشخص شد ، با افزودن میکروسیلیس به مقدار10درصد و خاکستر برگ بامبو به مقدار 10درصد وزن سیمان، و افزودن الیاف پلی پروپیلن به مقدار 0.3 درصد حجمی ملات، بهترین نتایج مقاومت فشاری و خمشی در سنین بالا بدست می آید.

وزن از عوامل تاثیر گذار در محاسبات سازه و نیروی وارد شده بر سازه در زمان زلزله می باشد. بتن سبک سازه ای مناسب ترین راه حل جهت کاهش وزن المان های سازه ای، ابعاد اجزا باربر و در نتیجه هزینه هاست. سبکدانه لیکا با توجه به تولید صنعتی آن جایگزین مناسب سنگدانه در بتن می باشد. این پژوهش به تاثیر الیاف پلی پروپیلن با طولهای مختلف ( 6 ، 12 و 18 میلی متر ) بر بتن سبک سازه ای لیکا حاوی سیمان پرتلند و همچنین سیمان با درصد جایگزین سه ماده پوزولان میکروسیلیس 10% و خاکستر پوسته شلتوک برنج 20 % و نانو سیلیس 5% می پردازد. 16 طرح اختلاط در 4 دسته ی مختلف تهیه شده است. که در هر دسته یک طرح بدون الیاف بعنوان طرح شاهد و 3 طرح حاوی الیاف با 0.1 درصد حجمی الیاف پلی پروپیلن با طول 6 ، 12 و 18 میلی متر ( بصورت مجزا ) استفاده شده است. نسبت آب به سیمان در همه ی طرح ها ثابت و برابر 0.39 در نظر گرفته شده است. نتایج نشان دهنده ی تاثیر مثبت الیاف پلی پروپیلن بر مقاومت های کششی تمامی آزمونه ها است در حالی که تاثیر الیاف با درصد حجمی بکار رفته بر مقاومت های فشاری و خمشی با توجه به طول الیاف جای بحث بیشتر ی دارد.

میزان مصرف سیمان در جهان همواره رو به افزایش می باشد ، از اینرو محققان با توجه به تاثیرات زیست محیطی تولید سیمان ، سعی در به حداقل رساندن این تاثیرات نامطلوب را دارند ، استفاده از پوزولان های مصنوعی و طبیعی از جمله راه هایی است که نه تنها باعث کاهش تولید سیمان و هزینه های آن می شود ، بلکه مقاومت مکانیکی و دوام بتن های سیمانی را نیز افزایش می دهد. در این پژوهش از خاکستر پوسته شلتوک برنج و پودر کوارتز در درصد های مختلف تکی و ترکیبی به عنوان جانشین سیمان در ملات های سیمانی و الیاف پلی پرو پیلن با نسبت حجمی 3/0 درصد استفاده شد.سپس خصوصیات فیزیکی و مکانیکی شامل مقاومت فشاری ، مقاومت کششی ناشی از خمش ، تغیرات طولی ، جذب آب ، چگالی ومیکروساختار(sem) نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بررسی رفتار کامپوزیت های سیمانی در برابر حرارت ، طرح اختلاط های ساخته شده را به مدت 2 ساعت در کوره الکتریکی در معرض دماهای 100،200 ،400، 600و 800 درجه سانتی گراد قرار داده و پس از خنک شدن تدریجی نمونه ها ، مقاومت فشاری پسماند و درصد کاهش وزن نمونه ها را مورد ارزیابی قرار می دهیم. نتایج نشان می دهند که پودر کوارتز سبب افزایش مقاومت مکانیکی ملات می شود و این افزایش مقاومت با کاهش اندازه ذرات پودر کوارتز بیشتر می شود. همچنین خاکستر پوسته شلتوک برنج تاثیر بسیار خوبی بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ملات دارد. بررسی آزمایش های ملات های حرارت دیده نشان می دهد که پودر کوارتز و خاکستر پوسته شلتوک برنج در درجه حرارت های بالا عملکرد بهتری از خود در مقایسه با نمونه شاهد نشان می دهند ، ضمن اینکه وجود الیاف پلی پروپیلن ، بر میزان بهتر این عملکرد می افزاید.

دیاتومیت از جمله پوزولان های طبیعی می باشد که تاکنون پژوهش های محدودی در ارتباط با اثرات آن بر خصوصیات کامپوزیت های سیمانی انجام شده است. دوده سیلیس یکی از پرکاربردترین پوزولان های مصنوعی در صنعت بتن می باشد. از جمله معایب فرآورده های سیمانی مقاومت کششی ناچیز آن می باشد. یکی از راه حل های مناسب جهت غلبه بر مورد فوق به کارگیری الیاف پلی پروپیلن می باشد. دمای بالا یکی از مهمترین فرآیندهای زوال فیزیکی است که دوام سازه بتنی را تحت تاثیر قرار می دهد. در نتیجه بررسی رفتار کامپوزیت های سیمانی در برابر دمای بالا مهم می باشد. بر این اساس در این پایان نامه، در ابتدا به بررسی تاثیر جانشینی سیمان با دیاتومیت و دوده سیلیس بصورت تکی و ترکیبی پرداختیم. سپس اثر افزودن الیاف پلی پروپیلن بر کامپوزیت های سیمانی فوق بررسی شد. در انتها تاثیر دماهای بالا بر خصوصیات ملات ها بررسی گردید.

استفاده از بتن خودتراکم در سال¬های اخیر با توجه به خواص مکانیکی در حالت سخت شده¬ی آن بطور قابل توجه¬ای رو به گسترش است.به منظور تولید بتن خودتراکم ماتریس مخلوط بایستی ویسکوزتر باشد که یک راه رسیدن به این مسئله بهره¬گیری از مواد پوزولانی چون متاکائولن و میکروسیلیس است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر جایگزینی مواد پوزولانی مانند متاکائولن و میکروسیلیس به جای سیمان بر خواص رئولوژیکی و مکانیکی بتن خودتراکم حاوی سبکدانه اسکوریا می باشد.در آزمایشگاه چهل مخلوط بتنی شامل درصدهای مختلف متاکائولن و میکروسیلیس با و بدون الیاف پلی¬پروپیلن با نسبت آب به سیمان 0.38 ساخته شد.خواص حالت تازه بتن توسط آزمایش¬های جریان اسلامپ، t50، قیف vو جعبه l ارزیابی گردید.خواص سخت شده بتن نیز توسط آزمایش¬های مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، مقاومت الکتریکی، مدول الاستیسیته، انبساط، انقباض، جذب آب، سرعت امواج اولتراسونیک، انرژی شکست و آزمایش عکس¬برداری الکترونی بررسی شد.نتایج آزمایش¬های حالت تازه نشان می¬دهد که جایگزینی درصدهای متفاوت متاکائولن و میکروسیلیس در بتن خودتراکم حاوی سبکدانه اسکوریا، خواص رئولوژیکی را ارضا می¬کند، بدون آنکه نیازی به اضافه کردن افزودنی اصلاح کننده لزجت باشد. همچنین می¬توان بتن خودتراکمی با سبکدانه اسکوریا که دارای روانی مناسب باشد، تولید کرد بدون آنکه نشانه¬ای از جداشدگی یا ناپایداری داشته باشد.همچنین نتایج بتن سخت شده، گویای آن است که بتن خودتراکم حاوی پوزولان¬های متاکائولن و میکروسیلیس دارای مقاومت فشاری و مقاومت کششی بالاتر از بتن فاقد پوزولان می-باشد. علاوه براین افزودن الیاف پلی¬پروپیلن سبب افزایش مقاومت خمشی و کششی و کاهش انبساط، انقباض و نفوذپذیری در بتن خود تراکم سبک می¬شود.

از جمله پارامترهای مهمی که برای احداث هر نوع سد، نظیر سد لاستیکی در رودخانه ها مورد بررسی قرار می گیرد، ملاحظات ژئوتکنیکی در ساختگاه سد می باشد. با توجه به اطلاعات جمع آوری شده از بررسی مطالعات ژئوتکنیکی و تاثیر این پارامترها بر روی سایر مراحل طراحی می توان به طراحی بهینه رسید و سپس مقادیر حاصل شده را با نتایج ارائه شده مورد مطالعاتی از سوی مهندسین مشاور طراح سد، مقایسه کرد. سد لاستیکی از یک تیوپ بزرگ و حجیم تشکیل شده که بر روی یک بستر بتنی نصب و به وسیله آب یا هوا پر می شود که این بستر بتنی نقش پی را در این نوع سدها ایفا می کند. این پژوهش مبتنی بر نظریه های خزشی بلای(bligh) و لین(lane) و بر اساس خصوصیات خاک ساختگاه از سه نوع ماسه شامل ماسه بادی (خیلی ریز)، ماسه ریز یا متوسط و ماسه درشت جهت بهینه سازی عمق پی و دیواره آب بند و تخمین صحیحی از نیروی زیرفشار، در سد لاستیکی استوار است. در ادامه، نتایج حاصل از عمق پی، دیواره آب بند و همچنین نیروی زیرفشار برای انواع بسترهای ماسه ای بدست آمده، و در نهایت مقادیر بهینه حاصل شده با داده های ارائه شده از سد لاستیکی پهلوان بست که روی بستر ماسه بادی احداث شده، مقایسه شده است. لازم به ذکر است که در این پژوهش از نتایج تحلیل تراوش با استفاده از نرم افزار seep/w هم استفاده شده است. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، با بکارگیری نظریه لین، عمق پی و دیواره آب بند و همچنین نیروی زیرفشار در سد لاستیکی، مقادیر بهینه تری نسبت به مقادیر حاصل شده از روش بلای را نشان می دهند. علاوه بر این در صورت استفاده از دیواره آب بند در بالادست و پایین دست، با افزایش قطر ذرات ماسه بستر بر اساس نظریه بلای و افزایش سختی خاک یا ماسه بستر بر اساس نظریه لین، مقادیر عمق پی و نیروی زیرفشار افزایش پیدا می کند. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل تراوش به وسیله نرم افزار در کلیه بستر های ماسه ای با احداث دیواره آب بند در بالادست و پایین دست هم از مقدار uplift pressure کاسته شده و هم مقادیر دبی نشت در واحد طول سد کاهش یافته است. مقایسه نتایج بدست آمده از پژوهش حاضر با نتایج ارائه شده توسط مهندسین مشاور طراح سد لاستیکی پهلوان بست دارای مطابقت بسیار خوبی می باشد.

بتن خودتراکم بعنوان یکی از مصالح پرکاربرد سازه¬ای، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در طول عمر بهره¬برداری از سازه¬های بتنی، این امکان وجود دارد که در محیط¬های مختلف، مورد تهاجم سولفاتی قرار گیرند. بطور مثال، حمله اسیدسولفوریک می¬تواند در کانال¬های دفع فاضلاب و یا مناطق صنعتی رخ دهد. به همین دلیل، مطالعه درباره دوام بتن در مقابل حمله اسیدسولفوریک باید مورد توجه قرار گیرد. بدلیل نوسانات غلظت اسیدسولفوریک که در محیط¬های مختلف به وقوع می¬پیوندد، در این مطالعه از محلول¬¬های اسیدسولفوریک با phهای 6، 4 و 2 استفاده شده است. محیط آب نیز برای مقایسه نمونه¬ها فراهم شده است. نکته قابل توجه دیگر در صنعت و تکنولوژی بتن، کاربرد پوزولان¬های مختلف بعنوان ماده جایگزین سیمان است. از این جهت، از مواد پوزولانی نظیر زئولیت، متاکائولن و میکروسیلیس نیز برای افزایش دوام و کارایی بتن خودتراکم در این مطالعه استفاده شده است. همچنین الیاف پلی¬پروپیلن نیز بمنظور تقویت مقاومت کششی بتن مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت تعدادی مخلوط بتن با سیمان¬ پرتلند تیپ 425-1 به همراه پوزولان¬های مختلف ساخته شد. نسبت آب به سیمان در تمامی طرح¬ها ثابت و برابر 0.36 در نظر گرفته شد. آزمایش¬های حالت تازه بتن خودتراکم برای ارزیابی خواص رئولوژیکی انجام شد. خصوصیات حالت سخت شده نیز توسط آزمایشات مقاومت فشاری، کششی، خمشی، انبساط، انقباض، مقاومت الکتریکی، سرعت عبور امواج اولتراسونیک و جذب آب مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می¬دهد که طرح¬های حاوی پوزولان، خواص تازه و سخت شده بتنی بهتری نسبت به طرح¬های فاقد پوزولان دارند. افزودن پوزولان باعث افزایش مقاومت فشاری، کششی و خمشی و همچنین افزایش دوام و کاهش نفوذپذیری بتن می¬شود.

امروزه استفاده از پلیمر های مسلح شده با فیبر (frp) برای تقویت و مقاوم سازی سازه های بتن آرمه به عنوان روشی متداول و مرسوم در بحث مقاوم سازی سازه ها تبدیل شده است. از این جمله تقویت تیر های بتن آرمه به عنوان عنصر مهم سازه ای یکی از موارد مهم این نوع تقویت می باشد. تقویت خمشی تیر های بتنی مسلح با ورق ها و میلگرد های طولی frp در وجه کششی یکی از موارد پر کاربرد این بحث می باشد. علی رغم مزایای متعدد این مصالح تقویت کننده، مانند وزن کم، سهولت در حمل و اجرای آنها و اضافه کردن حداقل سختی به عضو تقویت شده، این نوع تقویت دارای معایبی است که در صورت بی توجهی و برطرف نکردن آنها می تواند مشکلات اساسی در بحث شکل پذیری ایجاد کند. شکست زود هنگام و ناگهانی تیر های خمشی تقویت شده با این مصالح در اثر جدا شدن ناگهانی مصالح frp از بتن و یا همراه با پوشش بتن در ناحیه ی کششی تیر از جمله ی این معایب و مشکلات است. در نتیجه در این پایان نامه با طرح ریزی و اجرای یک برنامه ی آزمایشگاهی سعی شد تا از وقوع این نوع شکست های زود هنگام جلوگیری شده و بتوان از حداکثر ظرفیت تقویت استفاده شود. لذا در مجموع 24 تیر بتنی مسلح به نحوی محاسبه و ساخته شدند تا ظرفیت خمشی (در وجه کششی) آنها به مراتب کمتر از ظرفیت برشی آنها باشد تا بعد از تقویت خمشی در وجه کششی شاهد شکست های برشی و شکست خمشی ناشی از انهدام بتن ناحیه ی فشاری تیر نباشیم. سپس روش های مختلفی برای تقویت انتهای ورق های طولی cfrp و همچنین تقویت برشی پوشش بتن در ناحیه ی کششی تیر به کار گرفته شد تا از وقوع شکست های زود هنگام و ناگهانی تیر های بتنی مسلح تقویت شده با ورق های طولی cfrp در وجه کششی به روش nsm جلوگیری شود. تیر های تست شده در بخش آزمایشگاهی با روابط ارائه شده از سوی آیین نامه های aci محاسبه شده و مقادیر خیز و بار برای آنها بدست آمده و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شدند. بکارگیری روش های مختلف برای تقویت انتهای ورق های طولی در وجه کششی سبب گردید تا در برخی از تیر ها ظرفیت باربری نهایی و خیز نهایی نسبت به تیر های تقویت شده ی معمولی به ترتیب به میزان 98 درصد و 75 درصد افزایش پیدا کند.

در سال های اخیر سرعت تولید زباله های صنعتی در حال افزایش است. بیشتر نخاله های موجود و در دسترس استفاده موثری ندارند و باعث بحران ضایعات و مشکلات زیست محیطی می شوند. بنابراین بازیافت زباله های صنعتی یک راه حل منطقی برای برطرف نمودن این مشکل و صرفه جویی منابع طبیعی است. از جمله این ضایعات قابل بازیافت، سرباره ها هستند. سرباره سرب یکی از انواع سرباره هایی است که در کشور عزیزمان به مقدار زیادی وجود دارد. از طرفی ثابت شده است که به کارگیری سرباره های فلزی مانند آهن، فولاد، روی و ... در مخلوط های بتنی باعث بهبود بعضی از ویژگی های بتن تازه و سخت شده می شود. در این پایان نامه به منظور بررسی خواص مکانیکی و دوام و جذب پرتوهای رادیو اکتیویته سرباره بتن خود تراکم حاوی سرب و همچنین ترکیب این سرباره با مواد افزودنی میکروسیلیس، نانوسیلیس و الیاف پلی پروپیلن 23 طرح اختلاط ساخته شده و نتایج آنها مورد تحلیل قرار گرفت. برای بررسی عملکرد مخلوط های فوق، خواصی همچون مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، دوام در محیط اسیدی و پرتو نگاری توسط دستگاه گایگر مولر مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش ها، سرباره سرب باعث بهبود خواص مکانیکی و دوام و همچنین کاهش تشعشعات رادیواکتیویته نمونه های بتنی می شود. همچنین مواد افزودنی استفاده شده باعث تغییرات قابل توجهی بر روی خواص مکانیکی بتن خود تراکم می شود.

امروزه استفاده از مواد پوزولانی به عنوان مصالحی دارای خاصیت سیمانی و جایگزین شونده در قسمتی از سیمان پرتلند مخلوط های بتنی مورد توجه زیادی می باشد . پوزولان مصنوعی که اکثرا محصول پسماند مواد صنعتی و کشاورزی می باشد راه حلی برای رسیدن به هدف مذکور است. خاکستر برگ بامبو نمونه ای از پوزولان مصنوعی می باشد که از سوزاندن ضایعات برگ گیاه بامبو بدست می آید. بدین منظور خاکستر برگ بامبو را در کوره الکتریکی به مدت 120 دقیقه در دمای 600 درجه سانتیگراد قرار داده و سپس با استفاده از آسیاب سرامیکی، ریزی متوسط ذرات آن را بهµm 24 رسانده می شود. با استفاده از روش xrd,xrf ترکیبات شیمیایی خاکستر برگ بامبو شناسایی گردید. متاکائولن یکی از پرکاربرد ترین پوزولان های مصنوعی در صنعت بتن می باشد. از جمله معایب فرآورده های سیمانی مقاومت کششی ناچیز آن می باشد که سبب ترک های ناشی از جمع شدگی خمیری می شود. یکی از راه حل های مناسب برای غلبه بر موارد فوق به کارگیری الیاف پلی پروپیلن می باشد. در این پژوهش برای افزایش مقاومت مکانیکی کامپوزیت های سیمانی از دو عامل پوزولان و از الیاف پلی پروپیلن برای مسلح کردن کامپوزیت مذکور استفاده گردید. طرح اختلاط هایی با مقادیر متفاوت پوزولان به صورت تک پوزولان و دو پوزولانی و همچنین الیاف پلی پروپیلن با نسبت های حجمی (0% ،0.1% ،0.3% ،0.5% ) ساخته شد و آزمایش های مقاومت فشاری و مقاومت کششی ناشی از خمش ، چگالی، جذب آب و درصد تغییرات طولی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مشخص شد ، با افزودن 20 درصد خاکستر برگ بامبو با نسبت 0/1 درصد الیاف پلی پروپیلن به ملات سیمانی بهترین نتایج مقاومت فشاری و خمشی در سنین بالا به دست می آید.

افزایش جمعیت و رشد شهرنشینی سبب نیاز روز افزون به بتن شده است. فرآیند تولید سیمان پرتلند که یکی از اجزای اصلی مخلوط بتن میباشد سبب آلودگی هوا میشود. بنابراین نیازمند بررسی محصولاتی هستیم که سبب کاهش مصرف سیمان، افزایش مقاومت و دوام کامپوزیتهای سیمانی شوند. پوزولانها از جمله این مواد میباشند. پرلیت از جمله پوزولانهای طبیعی میباشد که تاکنون پژوهشهای محدودی در ارتباط با اثرات آن بر خصوصیات کامپوزیتهای سیمانی انجام شده است. زئولیت یکی دیگر از پوزولانهای طبیعی میباشد که در ایران به وفور یافت میشود و ویژگیها و تاثیرات آن بر کامپوزیتهای سیمانی مورد علاقه محققان است. از جمله معایب محصولات سیمانی مقاومت کششی ناچیز آنها میباشد که سبب ترکهای ناشی از انقباض میشود. یکی از راه حلهای مناسب جهت غلبه بر مورد فوق به کارگیری الیاف پلی پروپیلن میباشد. بر این اساس در پژوهش حاضر، در ابتدا به بررسی تاثیر جایگزینی سیمان با پرلیت و زئولیت بصورت تکی و ترکیبی پرداختیم. سپس اثر افزودن الیاف پلی پروپیلن بر کامپوزیتهای سیمانی فوق بررسی شد. خصوصیات مورد بررسی شامل مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، جرم حجمی، جذب آب، انقباض، مقاومت الکتریکی، سختی خمشی و ریزساختار توسط میکروسکوپ الکترونی پیمایشی میباشد. بررسی نتایج در ملاتهای فاقد الیاف نشان دهنده عملکرد بهتر پرلیت میباشد. همچنین ملاتهای حاوی زئولیت نیز نتایج مناسبی را در مقایسه با ملات شاهد ارائه کردهاند. در ملاتهای حاوی پوزولان بصورت ترکیبی، ملاتهای حاوی 10 درصد پرلیت به همراه 10 و 15 درصد زئولیت نتایج مناسبی در سنین 28 و 90 روزگی ارائه کردهاند. بررسی نتایج ملاتهای حاوی الیاف، بطور کلی نشان دهنده عملکرد مناسب الیاف در بهبود خصوصیات ملاتها میباشد.

امروزه گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی یکی از مهمترین مسائل دنیا می باشد. انتشار دی اکسید کربن ناشی از صنایع، دلیل اصلی گرمایش جهانی است. صنعت سیمان از اصلی ترین منتشر کننده های دی اکسید کربن می باشد. از اینرو محققان با کاربرد پوزولان های مختلف در پی کاهش مصرف سیمان و کاهش آلودگی های ناشی از آن بوده اند. پوزولان ها به دو دسته مصنوعی و طبیعی تقسیم می شوند. از جمله پوزولان های مصنوعی می توان به میکروسیلیس و خاکستر برگ بامبو اشاره کرد. تولید جهانی بامبو باعث ایجاد حجم زیادی از ضایعات بصورت برگ می شود که این برگ ها عمدتا در طبیعت رها شده یا به طرز کنترل نشده سوزانده می شوند. با سوزاندن برگ بامبو و قرار دادن آن در کوره الکتریکی خاکستر برگ بامبو حاصل می شود که دارای خاصیت پوزولانی می باشد. در این پژوهش از میکروسیلیس و خاکستر برگ بامبو در درصد های مختلف تکی و ترکیبی به جایگزین وزنی سیمان در ملات های سیمانی و الیاف پلی پرو پیلن با نسبت حجمی 1/0 درصد استفاده شد. سپس خصوصیات فیزیکی و مکانیکی شامل مقاومت فشاری ، مقاومت کششی ناشی از خمش ، تغییرات طولی ، جذب آب ، چگالی و میکروساختار(sem) نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بررسی رفتار کامپوزیت های سیمانی در برابر حرارت ، نمونه های ساخته شده را به مدت 2 ساعت در کوره الکتریکی در معرض دماهای 100،200 ،400، 600و 800 درجه سانتی گراد قرار داده و پس از خنک شدن تدریجی ، مقاومت فشاری پسماند و درصد کاهش وزن نمونه ها را مورد ارزیابی قرار می دهیم. با توجه به آزمایش های صورت گرفته به این نتیجه می رسیم که میکروسیلیس و خاکستر برگ بامبو باعث افزایش مقاومت مکانیکی، کاهش جذب آب و بهبود میکروساختار کامپوزیت های سیمانی شده اند. و استفاده از الیاف پلی پروپیلن باعث افزایش مقاومت خمشی و کاهش انقباض نمونه ها شده است. همچنین بررسی مقاومت فشاری پسماند کامپوزیت های سیمانی پس از حرارت نشان داد که میکروسیلیس و خاکستر برگ بامبو در درجه حرارت های بالا نسبت به نمونه کنترل، مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند. . واژه های کلیدی : خاکستر یرگ بامبو، میکروسیلیس، درجه حرارت های بالا، الیاف پلی پروپیلن، کامپوزیت های سیمانی