عنوان

بررسی آزمایشگاهی خصوصیات مکانیکی و حرارتی ملات پایه سیمانی حاوی ورمیکولیت منبسط‌شده

پ۲۴۹۵۹

per

بررسی آزمایشگاهی خصوصیات مکانیکی و حرارتی ملات پایه سیمانی حاوی ورمیکولیت منبسط‌شده

سیاوش رستمی

فنی و مهندسی عمران

۱۴۰۰

۱۲۰ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

عمران سازه

۱۴۰۰/۰۶/۱۵

علاقه به عملکرد حرارتی ساختمان به دلیل نیاز کاربر و بهبود در اجرای استاندارد¬های عملکرد که حداقل معیار¬های کارایی را برای یک ساختمان تعیین می¬کند، به‌طور فزاینده¬ای افزایش پیداکرده است. ما ویژگی-های مربوط به رفتار حرارتی ساختمان¬ها را برجسته می¬کنیم زیرا برساخت و ساز و محیط تأثیر می¬گذارد و راحتی و هزینه¬های کاربران را تحت تأثیر قرار می¬دهد. یک گزینه جایگزین برای حل این مشکل، تغییر مواد تشکیل‌دهنده سیستم¬های ساختمانی مانند استفاده از سنگ‌دانه‌های سبک با پتانسیل عایق حرارتی است. با توجه به این زمینه، هدف از کار حاضر تجزیه‌وتحلیل عملکرد مکانیکی و حرارتی ملات¬های پوشش‌دهنده با جایگزینی سنگ‌دانه‌های طبیعی توسط ورمیکولیت منبسط‌شده است. برنامه آزمایشگاهی با تولید ملات با نسبت سنگ‌دانه به سیمان 57/2 و آب به سیمان 52/0 و جایگزینی حجمی سنگ‌دانه طبیعی ماسه توسط ورمیکولیت منبسط‌شده در سطوح 30، 60 و 100 درصد آغاز شد. همچنین تأثیر الیاف فولادی با افزودن 2 درصد حجم کل مخلوط به‌جای سنگ‌دانه نیز موردبررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در دو فاز پیش برده شد؛ در فاز اول، خصوصیات مکانیکی و دوام ملات¬های پوششی شامل آزمایش¬های ملات تازه (کارایی، چگالی)، آزمایش¬های ملات سخت شده (جذب آب، چگالی، مقاومت فشاری و کششی، انقباض) و نیز مقاومت فشاری و کششی باقی‌مانده ملات¬ها در دماهای 300 و 600 درجه سانتی¬گراد انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش سطح جایگزینی ورمیکولیت منبسط‌شده به‌جای ماسه طبیعی کارایی ملات بهبود یافته و چگالی در حالت تازه و سخت شده کاهش می¬یابد. مقاومت فشاری و کششی کاهش قابل‌توجهی را نشان می‌دهد. انقباض ملات¬ها افزایش پیدا می¬کند. افزودن الیاف فولادی تأثیر مثبتی بر مقاومت فشاری و کششی و نیز کاهش جمع شدگی ملات¬ها به‌ویژه در سطوح بالاتر جایگزینی ورمیکولیت منبسط‌شده دارد. ورمیکولیت منبسط‌شده و الیاف فولادی تأثیر مثبتی در تأمین مقاومت در برابر حرارت و پایداری حرارتی ملات¬ها در دماهای 300 و 600 درجه سانتی¬گراد دارند که با کاهش از دست دادن مقاومت فشاری و کششی ملات¬ها در معرض دمای بالا مشاهده شد. در فاز دوم برنامه آزمایشگاهی هدف تعیین تأثیر انواع مختلف پوشش¬ ملات باضخامت 5/2 سانتی‌متر بر ظرفیت بار باقی‌مانده مدل¬های استوانه بتنی است که در معرض دمای 600 درجه سانتی¬گراد به مدت 60 دقیقه قرار می¬گیرند. نتایج نشان داد پوشش¬ ورمیکولیت سیمان به همراه الیاف فولادی به‌عنوان مؤثرترین پوشش در افزایش مقاومت نمونه بتنی در دمای بالا، توانست 100 درصد ظرفیت باربری نمونه بتنی را حفظ کند. پوشش¬های ورمیکولیت گچ و پرلیت گچ نیز با حفظ بیش از 90 درصد ظرفیت باربری اولیه نمونه بتنی عملکرد خوبی را نشان دادند درحالی‌که مدل با پوشش ملات ماسه سیمان معمولی تنها 45 درصد از مقاومت اولیه و نمونه فاقد پوشش ملات نیز 39 درصد ظرفیت بار اولیه خود را حفظ کردند

Interest in the thermal performance of buildings is increasingly common due to user requirements and improvements in the enforcement of performance standards, which set the minimum efficiency criteria for a building. We highlight the charges related to thermal behavior, because they impact on the construction, the environment and affect the comfort and costs to users. An alternative to solve this problem is to change the constituent materials of building systems, such as the use of lightweight aggregates with potential for thermal insulation. In this context, the objective of the present work is to analyze the thermal and mechanical performance of coating mortars with substitution of natural aggregate for expanded vermiculite. The experimental procedure began with the production of mortar with aggregates to cement ratio of 2.57 and water to cement ratio of 0.52 with substitution in the volume of natural sand aggregates by expanded vermiculite at 30, 60 and 100% levels. The effect of steel fibers was also investigated (2% of the total volume of the mixture) in aggregate substitution. The experiments were carried out in two phases. In the first phase, the mechanical properties and durability of coating mortars include fresh mortar tests (consistency, density), hardened mortar tests (water absorption, density, compressive and tensile strength, shrinkage). Also, the residual compressive and tensile strength of all samples exposed to 300°C and 600°C were examined. The results showed that with increasing the replacement level of expanded vermiculite as a substitute for natural sand, the workability improved and the density reduced in the fresh and hardened state. Compressive and tensile strength show a significant decrease. The shrinkage of the mortars increased. The use of steel fibers has a positive effect on compressive and tensile strength, as well as reducing the shrinkage of mortars, especially at higher levels of expanded vermiculite replacement. Expanded vermiculite and steel fibers have a positive effect on providing heat resistance and thermal stability to the mortars at temperatures of 300°C and 600°C, which observed by the reduction of compressive and tensile strength loss of mortars upon exposure to elevated temperatures. In the second phase of the experimental program, the objective is to determine the effect of different types of mortar coatings with a thickness of 2.5 cm on the residual load capacity of cylindrical concrete specimens that are exposed to 600°C for 60 min. The results showed that the vermiculite-cement coating containing steel fibers, as the most effective coating in increasing the resistance of specimens to elevated temperature, was able to maintain 100% of the load capacity of specimens. Vermiculite-gypsum and perlite-gypsum coatings also showed a good performance by maintaining more than 90% of the initial load capacity of the concrete specimen, while the specimen with ordinary sand-cement mortar coating was able to maintain only 45% of its initial strength. specimen without mortar coating also maintained 39% of its initial strength

Experimental investigation on mechanical and thermal properties of cement-based mortar containing expanded vermiculite

‏رستمی،

‏‏ سیاوش

تهيه کننده

‏اسماعیلی،

‏کاتبی،

‏ جمشید

‏ جواد

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز