دانلود پایان نامه مهندسی عمران
بررسی کاهش تراوش از پی سد با استفاده از بتن پلاستیک
چکیده:
استفاده از مصالح بتنی در دیوارهای آب بند سدها با توجه به نفوذپذیری بسیار اندک آنها و تحمل گرادیان هیدرولیکی بالای ناشی از زهاب تحت الارضی، از دیرباز مد نظر بوده است. استفاده از بتن معمولی با مدول الاستیسیته بالا نسبت به مصالح محیط اطراف، مشکلاتی از جمله شکننده بودن دیوار آب بند تحت تاثیر تنش های دینامیکی را در پی خواهد داشت. جهت حل این مشکل افزودن درصد معینی از خاک رس (بنتونیت) به مصالح بتن پلاستیک باعث کاهش سختی بتن و نیز کاهش ضریب ارتجاعی بتن و افزایش شکل پذیری بتن می شود. افزودن بنتونیت (خاک رس، گل حفاری) باعث کاهش احتمال بوجود آمدن شکست هیدرولیکی و ترک خوردگی می شود.
دیوار آببند بتن پلاستیک به دلیل داشتن خاصیت نفوذپذیری کم، رفتار پلاستیک و خاصیت شکل پذیری مشابه خاک مجاور، یکی از شیوه های متداول در کاهش نفوذپذیری پی سدهای خاکی است . در طرح اختلاط بتن پلاستیک علاوه بر معیار مقاومت فشاری، شکل پذیری (مدول الاستیسیته ) و نفوذپذیری به عنوان دو عامل مهم تر در طرح اختلاط باید مد نظر قرار گیرند . .با توجه به هم جهت نبودن تغییرات سه عامل ذکر شده، همچنین محدود بودن مدول الاستیسیته بتن پلاستیک، و اضافه شدن یک عنصر جدید به نام بنتونیت که بر اساس نتایج آزمایشها هر گونه تغییر در وزن آن هر سه عامل فوق را تحت تأثیر قرار میدهد، طرح اختلاط بتن پلاستیک در مقایسه با بتن سازه ای از حساسیت بیشتری برخوردار است .
کلمات کلیدی:
بتون پلاستیک
دیواره آب بند
روشهای طرح اختلاط
طرح کرخه و دیوار آب بند آن
روشهای اجرایی دیواره آب بند
مقدمه:
همانگونه که گفته شد یکی از روش های کلی کاهش تراوش از پی آنست که خندقی -ترانشه ای را در پی سد تا لایه نفوذ ناپذیر حفر کرد وآنرا با مواد نفوذ ناپذیر پر کرد این مواد نفوذ پذیر میتواند مخلوط خاک و بنتونیت یا مخلوط سیمان و بنتونیت یا بتون پلاستیک باشد. بتون پلاستیک از سیمان،بنتونیت مصالح دانه ای وآب تشکیل شده است.بتون پلاستیک ناتراوایی خوبی دارد ومقاومت چندین مرتبه بیشتر از خاک دارد واین خصوصیات رفتاری ویژه ای به بتون پلاستیک میدهد.
شکل پذیری بالا که با بتون معمولی نمیتوان به آن رسید و مقاومتی که با دیواره از جنس خاک نمیتوان به این رسید و این نتایج موفق بدون کاهش آب بندی بدست میآید. بطور مثال برای جاهایی که اضافه بار زیادی وجود دارد.مانند وزن یک سد یا وقتی که فشار هیدرولیکی زیادی ایجاد میشود(بتون پلاستیک انتخاب خوبی است وبطور کلی میتوان گفت در جایی که مقاومت زیادی مورد انتظار باشد یا به عکس در جائیکه مواد نرم اطراف دیواره فشرده میشوند و به تغییر شکل مقاوم بماند وترک نخورد.امروز با توسعه تکنیک حفاری هزینه های ساخت دیواره آب بند از جنس بتون پلاستیک کاهش یافته است و مشکلات اجرایی نظیر انحراف دیواره ها نیز کم شده اند.
دو فصل اول رساله شامل بررسی ادبیات موضوع است.
فصل سوم: به روشهای طرح اختلاط و شرح آزمایشات انجام شده می پردازد.
فصل چهارم: به بررسی ویژگیهای طرح کرخه می‌پردازد.
فهرست
مقدمه: 1
فصل اول:توصیف بتون پلاستیک و روشهای اجرایی دیواره آب بند 3
1-1 عمومی 5
1-2- توصیف مواد تشکیل دهنده بتون پلاستیک 6
1-2-1- سیمان 7
1- 2-2- بنتونیت 7
1- 2-3-مصالح دانه‌ای 9
1-2-4- آب مصرفی 10
1-2-6- پرکننده ها 11
1-3 روشهای اجرایی دیواره آب بند بتون پلاستیک 12
1-3-1- عمومی 12
1- 3-2-روش اجرایی پیوسته دیواره آب بند 13
1-3-3- روش اجرایی ناپیوسته دیوار آب بند بتون پلاستیک 14
1-3-3-1- آماده سازی محل اجرا(Siteprepration) 14
1-3-3-2- دیوارهای راهنما(Guide Wall) 15
شکل3-1 نمای عمومی اجرای دیواره آب بند به روش پیوسته 16
1-3-3-3-2- ماسه زدایی(یا تعویض گل) (Desanding) 17
1- 3-3-3-4-بتون ریزی (Concreting) 18
فصل دوم:ویژگیها وخصوصیات بتون پلاستیک 20
2-1- بتون تازه 21
2-1-1- چگالی دوغاب و چگالی بتون پلاستیک تازه 22
2-1-2- کارایی بتون پلاستیک 22
2-1-3- دمای بتون پلاستیک: 23
2-2 خصوصیات رفتاری بتون پلاستیک: 24
منحنی - (1-2) 25
شکل عمومی منحنی رفتاری بتون معمولی 28
کرنش منحنی 5-2 30
2-2-1- مقاومت فشاری بتون پلاستیک ومحلول الاستیسته 32
شکل 8-2 منحنی توسعه مقاومت بتون پلاستیک دیوار 38
شکل2-9 رابطه بین میزان رس- بنتونیت وتنش محدود کننده مقاومت 39
شکل 2-10 رابطه بین میزان رس پنتونیت وتنش محدود کننده مقاومت در حالت5kg/cm2 40
نرخ کرنش 43
2-2-3- نفوذ پذیری : 43
- منافذ وتخلخل در بتون: 45
جدول 2-1 مدت زمان لازم برای قطع ارتباط منافذ موئین بتون با تستهای مختلف آب به سیمان 48
جدول 2-2 کاهش نفوذ پذیری سیمان(با نسبت آب به سیمان7%) 50
3- نسبت آب به سیمان 50
شکل 13-2 رابطه بین نفوذپذیری ونسبت آب به سیمان خمیرسیمان 93 درصد هیدراته شده. 51
- اثربنتونیت بر نفوذ پذیری بتون پلاستیک: 52
2-2-4- پدیده جوشش 53
الف- مشاهدات پدیده جوشش در حین اجرا 53
ب -بررسی پدیده جوشش وکنترل عوامل متعدد 53
ج- زمان جوشش آب 54
د- میزان جوشش آب از پانل: 54
ه- موقعیت جوشش در پانل: 54
ذ- تحلیل پدیده جوشش: 56
2-2-5- شکست هیدرولیکی 59
شکل 14-2 تغیرات آب خروجی در اثر افزایش گرادیان هیدرولیکی 61
2-2-6- سرعت بارگذاری 63
فصل سوم :روشهای طرح اختلاط و شرح آزمایشات انجام شده 68
3-1- روشهای طرح اختلاط 69
3-1-1- مقدمه: 69
3-1-2- هدف: 69
3-1-3- اسلامپ: 70
3-1-4- مصالح مصرفی 71
3-1-5- طریقه ساخت نمونه ها 72
3-2-2- آزمایش سرعت بارگذاری: 77
3-2-3-آزمایش مقاومت فشاری و ملول الاستیسیته: 78
3-3-1- نتایج آزمایش تعیین زمان بهینه عمل آوری دوغاب بنتونیت 85
شکل 3-1 اثر زمان عمل آوری دوغاب بنتونیت برمقاومت فشاری بتن پلاستیک 86
شکل 3-2 اثر سرعت بارگذاری برمقاومت فشاری بتن پلاستیک در دو نسبت مختلف B/C 88
شکل 3-3اثر سرعت بارگذاری برمدول الا ستیسیته بتن پلاستیک در دونسبت مختلف B/C 88
شکل 3-4)رابطه لگاریتم سرعت بارگذاری و مقاومت فشاری بتن پلاستیک در دونسبت مختلف B/C 88
3-3-3- نتایج آزمایش مقاومت فشاری مدول الا ستیسیته 90
شکل 3-7 نسبت بنتونیت به سیمان برمقاومت فشاری بتن پلاستیک با نسبت 2/0=B/C 91
B/C=0.3 92
شکل 3-8 نسبت آ به سیمان برمقاومت فشاری بتن پلاستیک با نسبت 3/0=B/C 92
شکل 3-9 نسبت آب به سیمان برمقاومت فشاری بتن پلاستیک با نسبت 4/0=B/C 92
شکل 3-10 نسبت آب به سیمان برمقاومت فشاری بتن پلاستیک با نسبت 5/0=B/C 92
شکل 3-11 نسبت آب به سیمان برمقاومت فشاری بتن پلاستیک با نسبت 6/0=B/C 93
B/C=0.2 93
شکل 3-12 اثر نسبت آب به سیمان مدول الا ستیسیته بتن پلاستیک با نسبت 2/0=B/C 93
شکل 3-13 اثر مقدار سیمان برمقاومت فشاری بتن پلاستیک با نسبت 1/0=B/C 94
- روند توسعه مقاومت بتن پلاسیتک 95
توسعه مقاومت بتن در طول زمان 96
3-3-4- نتایج آزمایش نفوذپذیری 97
شکل 3-16 )اثر نسبت B/C برنفوذپذیری بتن پلاستیک kg/cm2 150=مقدار سیمان 98
شکل 4-17اثر مقدار بر نفوذپذیری بتن پلاستیک با نسبت 6/0= B/C 100
3-4-2- بررسی روش ACI برای طرح مخلوط بتن معمولی 101
شکل 3-18 روندتعیین طرح اختلاط بتن معمولی به روش ACI 102
شکل 3-19 روند تعیین طرح اختلاط بتن پلاستیک 103
فصل چهارم :ویژگیهای طرح کرخه و دیوار آب بند آن 120
4-1- مقدمه: 121
4-2-وضعیت زمین شناسی پی ساختگاه سدکرخه: 122
I)کنلگومرای بختیاری پائینی: 123
II) کنلگومرای بختیاری بالائی: 123
4-3- مشخصات مکانیکی توده سنگ وتکیه گاههای سد کرخه 124
4-4- ویژگیهای بتن پلاستیک دیواره آب بند سدکرخه 124
نتایج آزمایش های سه محوری روی گل سنگ شماره (2-) [5] 126
- استفاده از بنتونیت تازه (غیراشباع) 127
استفاده از سیمان خشک: 128
منابع