واحد شهرکرد
دانشکده فني و مهندسي
پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد
در رشته مهندسي عمران- زلزله
عنوان :
بهبود خواص لرزه اي سازه هاي بتني با استفاده از بتن مغناطيسي
استاد راهنما :
دکتر محمد علی رهگذر
استاد مشاور :
دکتر مرتضی رئیسی
نگارش :
محسن زمانی
آذر 1392
بسمه تعالی
« يرفع الله الذين امنوا منكم و الذين اوتوا العلم درجات»
قرآن كريم
« دانشگاه آزاد اسلامی – واحد شهرکرد »
تأئیدیه صلاحیت علمی پایان نامه کارشناسی ارشد
عقايد و نظرات مطرح شده در این پایان‌نامه مستقيماً به نگارنده آن مربوط است و اين دانشگاه آماده پذيرش پيشنهادهای منتقدین محترم مي‌باشد.
دكتر ابراهيم رحيمي
معاون پژوهش و فناوري دانشگاه آزاد اسلامي
واحد شهركرد
پایان نامه تحصیلی آقاي محسن زمانی در جلسه مورخ 20/09/1392 متشكل از استادان زير با درجه بسیارخوب و نمره 9/17 مورد تأييد قرار گرفت.
1-دكترمحمد علی رهگذراستاد راهنما امضاء
2- دكترمرتضی رئیسیاستاد مشاور امضاء
3- مهندسبهروز قادری دهکردیاستاد داور امضاء
دکتر مرتضي رئيسي
مدير گروه كارشناسي ارشد عمران
دانشگاه آزاد اسلامي – واحد شهرکرد
تعهد نامه
عنوان پایاننامه: بهبود خواص لرزه اي سازه هاي بتني با استفاده از بتن مغناطيسي
اینجانب محسن زمانی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته عمران گرايش زلزله دانشکده فني و مهندسي دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تحت راهنمایی دكتر محمدعلی رهگذر متعهد می‌شوم:
– نتایج ارائه شده در این پایاننامه حاصل مطالعات علمی و عملی اینجانب بوده، مسئولیت صحت و اصالت مطالب مندرج را به طور کامل بر عهده میگیرم.
– در خصوص استفاده از نتایج پژوهشهای محققان دیگر به مرجع مورد نظر استناد شده است.
– کلیه حقوق معنوی این اثر به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد. مقالات مستخرج از پایان نامه، به نام دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد(Islamic Azad University-Shahrekord Branch) به چاپ خواهد رسید.
– حقوق معنوی تمام افرادی که در دست آمدن نتایج اصلی پایاننامه تأثیر گذار بودهاند در مقالات مستخرج از آن رعایت خواهد شد.
– در خصوص استفاده از موجودات زنده یا بافتهای آنها برای انجام پایاننامه، کلیه ضوابط و اصول اخلاق مربوطه رعایت شده است.
20/09/1392
محسن زمانی
مالکیت نتایج و حق نشر
کلیه حقوق معنوی این اثر و محصولات آن(مقالات مستخرج، برنامههای رایانهای، نرم افزارها و تجهیزات ساخته شده) به دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد تعلق دارد و بدون اخذ اجازه کتبی از دانشگاه قابل واگذاری به شخص ثالث نیست.
استفاده از اطلاعات و نتایج این گزارش نهایی بدون ذکر مرجع مجاز نیست.
معاونت پژوهش و فن آوري
به نام خدا
منشور اخلاق پژوهش
با ياري از خداوند سبحان و اعتقاد به اين كه عالم محضر خداست و همواره ناظر بر اعمال انسان و به منظور پاس داشت مقام بلند دانش و پژوهش و نظر به اهميت جايگاه دانشگاه در اعتلاي فرهنگ و تمدن بشري، ما دانشجويان و اعضاء هيات علمي واحدهاي دانشگاه آزاد اسلامي متعهد مي‌گرديم اصول زير را در انجام فعاليت هاي پژوهشي مد نظر قرار داده و از آن تخطي نكنيم:
1- اصل حقيقت جويي: تلاش در راستاي پي جويي حقيقت و وفاداري به آن و دوري از هرگونه پنهان سازي حقيقت.
2- اصل رعايت حقوق: التزام به رعايت كامل حقوق پژوهشگران و پژوهيدگان (انسان، حيوان و نبات) و ساير صاحبان حق
3- اصل مالكيت مادي و معنوي: تعهد به رعايت كامل حقوق مادي و معنوي دانشگاه و كليه همكاران پژوهش
4- اصل منافع ملي: تعهد به رعايت مصالح ملي و در نظر داشتن پيشبرد و توسعه كشور در كليه مراحل پژوهش
5- اصل رعايت انصاف و امانت: تعهد به اجتناب از هرگونه جانب داري غير علمي و حفاظت از اموال، تجهيزات و منابع در اختيار
6- اصل رازداري: تعهد به صيانت از اسرار و اطلاعات محرمانه افراد، سازمان‌ها و كشور و كليه افراد و نهادهاي مرتبط با تحقيق
7- اصل احترام: تعهد به رعايت حريم‌ها و حرمت‌ها در انجام تحقيقات و رعايت جانب نقد و خودداري از هرگونه حرمت شكني
8- اصل ترويج : تعهد به رواج دانش و اشاعه نتايج تحقيقات و انتقال آن به همكاران علمي و دانشجويان به غير از مواردي كه منع قانوني دارد.
9- اصل برائت: التزام به برائت جويي از هرگونه رفتار غيرحرفه‌اي و اعلام موضع نسبت به كساني كه حوزه علم و پژوهش را به شائبه‌هاي غيرعلمي مي‌آلايند.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « كليات »
1-1 مقدمه3
1-2 دستگاه توليد اب مغناطيسي 5
1-3 مباني نظري توليد آب مغناطيسي 6
1-4 اثر دستگاه فراوري مغناطيسي روي خواص اب 8
1-5 تاثير آب مغناطيسي بر روي ميزان هيدراسيون سيمان9
1-6 علت افزايش واكنش هيدراسيون سيمان در تركيب با آب مغناطيسي 10
1-7 افزايش مقاومت فشاري و افزايش كارايي خمير سيمان تهيه شده با آب مغناطيسي 13
فصل دوم « آزمايشات انجام گرقته در زمينه بتن مغناطيسي »
2-1 شركت مغناطيس شرق ( L.L.C ) 13
2-1-1 مقاومت فشاري سنگ سيمان13
2-1-2 مقاومت ملات ماسه سيمان 15
2-1-3 بررسي خاصيت رواني 16
2-1-4 افزايش شتاب واكنش هيدراسيون 16
2-1-5 كاهش وقوع جمع شدگي خشك بتن 16
2-1-6 نفوذپذيري بتن در برابر آب و بخار آب 17
2-1-7 افزايش مقاومت در برابر يخ زدگي17
2-1-8 دوام بتن در برابر عوامل مخرب موجود در هوا و آب اطراف17
2-1-9 افزايش تراكم و دوام بتن در محصولات پيش ساخته و جلوگيري از خوردگي ارماتورهاي درون بتن18
2-1-10 مقاومت در برابر محیط‌های نامناسب19
2-1-11 مقاومت فشاری و کششی بتن 20
2-1-12 افزايش مقاومت كششي بتن21
2-1-13 صرفه جويي در مصرف سيمان و استفاده از اب دريا 21
2-2 تحقيقات و ازمايشات McMahonدر دانشگاهSouthern Queensland ] 5[22
2-2-1 دستگاه مغناطيس كننده آب22
2-2-2 مواد تشكيل دهنده بتن 23
2-2-3 آزمايش مقاومت فشاري بتن 23
2-3 آزمايش نان سو و همكاران 26
2-3-1 شرح ازمايش نان سو و همکاران 27
2-3-2 آزمايش رواني روي خمير سيمان 28
2-3-3 استفاده از GBFS (slag granulated blast furnace) در بتن مغناطیسی28
2-3-4 تعيين مقاومت فشاري 31
2-3-5 رابطه بین مقاومت فشاری بتن با تغییر میدان مغناطیسی33
2-3-6 ميزان هيدراسيون34
2-3-7 آزمايش بر روي بتن حاوي خاكستر بادي35
2-3-8 اثر آب مغناطيسي روي نمونه‌هاي بتن37
فصل سوم « تهيه بتن مغناطيسي و بررسي خواص بتن مغناطيسي »
3-1-1 دستگاه توليد آب مغناطيسي 39
3-1-2 راه‌هاي تشخيص مغناطسيسي شدن اب 42
3-1-3 ازمايش كشش سطحي 43
3-1-4 اندازه گيري PH آب43
3-1-5 بررسي تغيرات كشش سطحي و PH اب مغناطيسي نسبت به آب معمولي 44
3-2-1 بررسي زمان گيرش سيمان (هيدراسيون سيمان)46
3-2-2 تاثير زمان چرخش آب در ميدان بر مقاومت فشاري سنگ سيمان 51
3-2-3 بررسي مدت جرخش اب د ميدان مغناطيسي بر كارايي خمير سيمان ( اسلامپ)51
3-2-4 بررسي نسبت اب به سيمان بر مقاومت فشاري سنگ سيمان55
3-3-1 بررسي خواص بتن مغناطيسي 61
3-3-2 مشخصات سنگدانه‌هاي مصرفي62
3-3-3 طرح اختلاط62
3-3-5 بررسي مقاومت فشاري و كارايي بتن معمولي و مغناطيسي63
3-3-6- بررسي مقاومت فشاري بتن مغناطيسي همراه با ميكروسليس66
فصل چهارم « بررسي شكل پذيري در بتن مغناطيسي »
4-1-1 مزاياي استفاده از بتن مغناطيسي 70
4-1-2 تعريف بتن با مقاومت بالا71
4-1-3 محدوديتهاي آيين نامه‌اي استفاده از بتن با مقاومت با مقاومت بالا72
4-1-4 ملاحظات سازهاي بتنی با مقاومت بالا از جمله بتن مغناطیسی74
4-2 بررسي شكل پذيري سازههاي بتني با بتن مغناطيسي 78
4-2-1 بررسي شكل پذيري در بتن 79
4-2-6 شكل پذيري تيرهاي بتن مسلح 80
4-2-2 شكل پذيري تيرهاي بتن مسلح 81
4-2-3 پارامترهاي بلوك تنش فشاري بتن با مقاومت بالا83
4-2-4 اثر محصور كنندگي ميلگردهاي جانبي83
4-2-5 طرح شكل پذيري مقاطع خمشي داراي بتن با مقاومت بالا بكمك جداول و نمودارهاي طرح85
4-2-7- بررسي شكل پذيري ستونهاي ساخته شده با بتن مغناطيسي 89
فصل پنجم « نتيجه گيري »
منابع96
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (2-1 ) مقاومت فشاري بتن مغناطيسي و بتن معمولي20
جدول (2-2) مقاومت كششي بتن مغناطيسي و بتن معمولي 21
جدول : (2-3) مواد تشكيل دهنده بتن23
جدول (2-4) مشخصات آب مصرفي آزمايش نان سو وهمكاران27
جدول (2-5) مشخصات فيزيكي شن و ماسه27
جدول (2-6) تغييرات رواني با افزايش ميدان مغناطيسي28
جدول (2-7) مشخصات شیمیایی و فیزیکی GBFS29
جدول (2-8) مواد تشكيل دهنده خمير سيمان با درصدهاي متفاوت GBFS30
جدول (2-9) مواد تشكيل دهنده بتن با درصدهاي متفاوت GBFS30
جدول(2-10) جايگزيني سيمان با GBFS در درصد‌های مختلف W/B31
جدول(2-11)تاثير اب مغناطيسي بر روي مقاومت فشاري بتن در ميدان مغناطيسي متفاوت واحد (Mpa)31
جدول (2-12)تاثير اب مغناطيسي بر روي مقاومت فشاري در ميدان مغناطيسي متفاوت واحد (Mpa)32
جدول (2-13)تاثير اب مغناطيسي بر روي مقاومت فشاري در ميدان مغناطيسي متفاوت واحد (Mpa)32
جدول (2-14) تاثير اب مغناطيسي بر روي مقاومت فشاري در ميدان مغناطيسي متفاوت واحد (Mpa)33
جدول (2-15) رابطه بين مقاومت فشاري بتن در ميدان مغناطيسي متفاوت33
جدول (2-16) ميزان هيدراسيون نمونه‌هاي بتن با ميزان اب به سيمان (485/ = ( W/B واحد : %34
جدول (2-17) ميزان هيدراسيون نمونه‌هاي بتن با ميزان اب به سيمان (485/ = ( W/B واحد : %35
جدول (2-18) ميزان هيدراسيون نمونه‌هاي بتن با ميزان اب به سيمان (485/ = ( W/B واحد : %35
جدول (2-19) ميزان هيدراسيون نمونه‌هاي بتن با ميزان اب به سيمان (485/ = ( W/B واحد : %35
جدول (2-20) جايگزيني سيمان با خاكستر بادي نسبت آب به سيمان 35/036
جدول (2-21) جايگزيني سيمان با خاكستر بادي نسبت آب به سيمان 4/036
جدول (2-22 ) جايگزيني سيمان با خاكستر بادي نسبت آب به سيمان 485/036
جدول (2-23) جايگزيني سيمان با خاكستر بادي36
جدول (3-1) : مقادير كشش سطحي و آب با تغييرات ميدان مغناطيسي44
جدول (3-2) : مشخصات شيميايي و فيزيكي سيمان تيپ 1 شهركرد47
جدول (3-3) : زمان گيرش اوليه و ثانويه خمير سيمان مغناطيسي و خمير سيمان معمولي51
جدول (3-4) : درصد تغييرات و رواني خمير مغناطيسي سيمان با تغيير در زمان چرخش اب در ميدان مغناطيسي55
جدول (3-4) : تغيير مقادير مقاومت فشاري سنگ سيمان با تغيير زمان چرخش آب در ميدان مغناطيسي56
جدول (3-5) : مقادير محاسبه شده برااي مقاومت فشاري سنگ سيمان در نسبت‌هاي مختلف آب به سيمان59
جدول (3-6) : مشخصات سنگدانه مصرفي در توليد بتن62
جدول (3-7) : طرح اختلاط بتن62
جدول (3-8) : مقاومت فشاري و كارايي بتن معمولي و مغناطيسي63
جدول (3-9) : طرح اختلاط بتن با عيار مختلف سيمان65
جدول (3-10) : مقاومت فشاري بتن 7 روزه و 28 روزه با عيار مختلف سيمان65
جدول (3-11) : طرح اختلاط بتن همراه با ميكروسليس66
جدول (3-12) : مقاومت فشاري بتن 7 روزه و 28 روزه مغناطيسي همراه با ميكروسليس67
جدول (4-1) :حد بالايي مقاومت فشاري مشخصه مجاز بتن و ابعاد نمونه‌هاي استاندارد آزمايشگاهي73
جدول (4-2) : ضرايب بلوك مستطيلي تنش76
جدول (4-3) : مدول ارتجاعي بتن در آيين نامه‌هاي مختلف77
جدول (4-4) : مدول گسيختگي بتن در آيين نامه‌ها و مراجع مختلف78
جدول (4-5) : درصدهاي مختلف فولاد براي نسبتهاي شكل پذيري گوناگون در حالت محصور نشدگي85
جدول (4-6) :درصدهاي مختلف فولاد براي نسبت‌هاي شكل پذيري گوناگون در حالت محصور شدگي87
جدول (4-7) : درصدهاي مختلف ρ_s براي مقادير متفاوت 1000ϵ_u در حالت محصور شدگ87
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار (2-1 ) : تغيرات مقاومت فشاري نمونه‌‌هاي خمير سيمان نسبت به عمر نمونه‌ها14
نمودار(2-2 ) : تغييرات مقاومت پلاستيك نمونه‌هاي خمير سيمان نسبت به زمان 14
نمودار (2-3 ) : مقایسه مقاومت فشاری بتن مغناطیسی و بتن معمولی22
نمودار ( 2-4 ) افزايش PH اب با افزايش ميزان چرخش اب در ميدان مغناطيسي29
نمودار ( 2-5 ) رابطه بین مقاومت فشاری بتن با تغییر میدان مغناطیسی34
نمودار (3-1) : تغييرات كشش سطحي آب بر اساس تغيرات ميدان مغناطيسي 45
نمودار (3-2) : تغييرات PH بر اساس تغيير ميدان مغناطيسي45
نمودار (3-3) : نمودار گيرش اوليه خمير سيمان معمولي و مغناطيسي بر اساس مقادير مختلف W/C48
نمودار (3-4) : نمودار گيرش ثانويه خمير سيمان معمولي و مغناطيسي بر اساس مقادير مختلف W/C49
نمودار (3-5) : نمودار ميله‌اي گيرش اوليه خمير سيمان معمولي و مغناطيسي بر اساس مقادير W/C 49
نمودار (3-6) : نمودار ميله‌اي گيرش ثانويه خمير سيمان معمولي و مغناطيسي بر اساس مقادير W/C 50
نمودار (3-6) : تغيير مقادير مقاومت فشاري سنگ سيمان با تغيير زمان چرخش آب در ميدان مغناطيسي51
نمودار (3-7) : تغييرات و رواني خمير مغناطيسي سيمان با تغيير در زمان چرخش اب در ميدان مغناطيسي55
نمودار (3-8) : تاثير مقدار نسبت آب به سيمان بر مقاومت فشاري بتن56
نمودار (3-9) : مقاومت فشاري سنگ سيمان 1 روزه معمولي و مغناطيسي با نسبت آب به سيمان متفاوت60
نمودار (3-10) : مقاومت فشاري سنگ سيمان 7 روزه معمولي و مغناطيسي با نسبت آب به سيمان متفاوت60
نمودار (3-11) : مقاومت فشاري سنگ سيمان 28 روزه معمولي و مغناطيسي با نسبت آب به سيمان متفاوت61
نمودار (3-12) : كارايي بتن معمولي و مغناطيسي با نسبتهاي مختلف آب به سيمان63
نمودار (3-13) : مقاومت فشاري بتن 7 روزه معمولي و مغناطيسي با نسبتهاي مختلف آب به سيمان 64
نمودار (3-14) : مقاومت فشاري بتن 28 روزه معمولي و مغناطيسي با نسبتهاي مختلف آب به سيمان64
نمودار (3-15) : مقاومت فشاري بتن 7 روزه با عيار مختلف سيمان65
نمودار (3-16) : مقاومت فشاري بتن 28 روزه با عيار مختلف سيمان66
نمودار (3-17) : تغييرات مقاومت فشاري بتن معمولي و مغناطيسي7 روزه ( سيمان همراه با ميكرو سيليس ) با تغيير نسبت آب به مواد چسبنده 67
نمودار (3-17) : : تغييرات مقاومت فشاري بتن معمولي و مغناطيسي28روزه ( سيمان همراه با ميكرو سيليس ) با تغيير نسبت آب به مواد چسبنده68
نمودار (4-1) : منحني تنش كرنش بتن با مقاومت‌هاي فشاري مختلف74
نمودار (4-2) :مدل پيشنهادي تنش-كرنش بتن83
نمودار (4-3) : ضريب شكل پذيري و درصد فولاد، بتن با مقاومت بالا بدون محصور شدگي280= f_y85
نمودار (4-4) : ضريب شكل پذيري و درصد فولاد، بتن با مقاومت بالا بدون محصور شدگي (420= f_y)86
نمودار (4-5) : نمودار ρ_s و كرنش نهايي بتن با مقاومت بالا محصور شده (f_y/(s_c √(f_c ))=0/15)88
نمودار (4-6) : نمودار ρ_s و كرنش نهايي بتن با مقاومت بالا محصور شده (f_y/(s_c √(f_c ))=1)88
نمودار (4-7) : درصد فولاد و ضريب شكل پذيري بتن با مقاومت بالا با محصور شدگي( mpa 280= f_y)88
نمودار (4-8) : درصد فولاد و ضريب شكل پذيري بتن با مقاومت بالا با محصور شدگي (mpa 420 = f_y)89
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 1-1 استفاده از آهنرباي دائمي و سيم پيچها براي ايجاد ميدان مغناطيسي4
شكل 1-2 دستگاه AQUA و طرز كار ان جهت تهيه آب مغناطيسي 5
شكل 1-3: مولكول‌هاي آب قبل از قرار گرفتن در معرض ميدان مغناطيسي6
شکل 1-4: مولکول‌های دو قطبی اب كه مانند يك اهن ربا عمل مي‌كنند7
شکل 1-5: کاهش کشش سطحی مولکول‌های اب در اثر میدان مغناطیسی7
شکل 1-6 : شكل مولکول‌های آب بعد از قرار گرفتن در میدان مغناطیسی و کاهش زاویه بین مولکولها8
شكل1-7 : اجتماع مولكول‌هاي آب معمولی8
شكل 1-8 : کوچکتر شدن اجتماع مولکولها و یون‌های موجود در اب بعد از عبور از میدان مغناطیسی9
شکل (2-1) : ساختار خمير سيمان 3 روزه ساخته شده با اب معمولي و مغناطيسي15
شکل (2-2) : ازمايش رواني ) slump test ) براي نمونه‌هاي تهيه شده از اب معمولي و مغناطيسي 16
شكل (2-3): ميزان دوام نمونه‌هاي بتن بعد از انجماد و ذوب مداوم17
شكل (2-4 ) : ساخت و سازهاي كرانه دريا به صورت پيش ساخته با عمر 5 سال 18
شكل (2-5 ) : پانل‌هاي پيش ساخته بتني ببا عمر 5 سال در شهر مسكو كشور روسيه 18
شكل (2-6 ) قطعه پيش ساخته بزرگراه با عمر سه سال Rostov-na-donu در كشور روسيه19
شكل (2-7) : بلوك‌هاي پيش ساخته بزرگراه تحت شرايط تغيير سريع دما (در تابستان بالاي 40 درجه سانتيگراد و در زمستان پايينتر از 40- درجه سانتيگراد ) با عمر يك سال در سيبري روسيه19
شکل (2-8 ) 15 دستگاه KONMAG و نحوه استفاده در بتن ريزي در محل22
شكل (2-9 ) : دستگاه مورد استفاده جهت مغناطيس نمودن اب شامل 6 جفت اهن رباي دائمي22
شکل (2-10 ) نمونه‌‌‌های استوانه ای مغناطیسی سمت چپ و نمونه معمولی سمت راست24
شکل (2-11 ) : عمل اوري نمونه‌‌هاي بتن در دما و رطوبت مناسب24
شكل (3-1 ) : سيم پيچ و هسته آهني جهت توليد ميدان مغناطيسي براي توليد آب مغناطيسي39
شكل (3-2 ) : دستگاه تسلا متر جهت اندازه گيري ميدان مغناطيسي40
شكل (3-3 ) : نماي كلي از دستگاه طراحي شده جهت توليد آب مغناطيسي41
شكل (3-4 ) : قسمت سيم پيچ دستگاه توليد آب مغناطيسي كه از مهمترين قسمت‌هاي دستگاه توليد آب مغناطيسي مي‌باشد41
شكل (3-5 ) : دستگاه ويكات جهت اندازه گيري زمان گيرش سيمان47
شكل (3-6 ) : مراحل مختلف عمل هيدراسيون و گيرايي سيمان بر حسب زمان51
شكل (3-7 ) : ميز جريان جهت اندازه گيري كارايي بتن يا خمير سيمان54
شكل (3-8 ) : قطر باز شده خمير سيمان جهت اندازه گيري كارايي خمير سيمان54
شكل (4-1 ) : بلوك تنش مستطيلي75
شكل (4-2 ) : (a انحناي تسليم ∅_y (b انحناي نهايي∅u (c پارامترهاي بلوك تنش81

چکیده
بتن با كارايي بالا (HPC) از نظر رواني و مقاومت فشاري و دوام عملكرد بهترو مناسبتري نسبت به بتونهاي معمولي دارند يكي از انواع بتنها با مقاومت بالا بتنهاي مغناطيسي است. در اين تكنولوژي با القاي ميدان مغناطيسي به آب ساختار فيزيكي آن را تغيير مي‌دهند در نتيجه اين تغييرات تعداد مولكولها در يك تجمع مولكولي از13 مولكول، به 5 يا 6 مولكول نقصان يافته و كشش سطحي آب كاهش پيدا مي‌كند با استفاده از اين آب در تهيه بتن از يك سو افزايش رواني مخلوط بتن و كاهش آب مورد نياز و از سوي ديگر با تسهيل هيدراسيون سيمان موجب بالا رفتن مقاومت فشاري بتن و دوام بتن مي‌گردد كه اين افزايش مقاومت فشاري باعث بالا رفتن پايداري و مقاومت سازه در برابر نيروي زلزله مي‌شود همچنين مي‌توان با ثابت نگه داشتن مقاومت فشاري بتن و با استفاده از آب مغناطيسيي مصرف سيمان را كاهش داد كه اين كاهش در مصرف سيمان مي‌تواند وزن سازه را كاهش دهد كه براي كاستن از نيروي زلزله در سازه بلند بسيار موثر مي‌باشد
واژه‌هاي كليدي: بتن مغناطيسي، مقاومت فشاري، كارايي (اسلامپ)، افزايش هيدراسيون، خمير سيمان

فصل اول
« كليات »

1-1 مقدمه
اولين تحقيقات و آزمايشات علمي در مورد كاربرد ميدان‌هاي مغناطيسي در توليد بتن و بلوك‌هاي بتني براي ساخت و ساز ابنيه‌‌هاي نظامي نظير لنگرگاه‌هاي و فرودگاه‌هاي نظامي در سال 1964 در شوروي سابق آغاز شد
اين تحقيقات به تدريج در مورد ساير زمينه‌‌هاي صنعت ساختمان انجام يافت و نتايج مثبتي به دست امد ادامه اين آزمايشات باعث شد كه ديد گاه دانشمندان امريكا و كشور‌هاي ديگر در مورد استفاده از آب مغناطيسي در صنعت بتن تغير كند
در سال 1993 دولت جماهير شوروي آيين نامه‌اي تحت عنوان كاربرد ميدان مغناطيسي در اقتصاد بين الملل منتشر كرد و صنعت ساختمان روسيه ملزم به استفاده از اين تكنولوژي جديد در توليد بتن و سيمان شد
در سال 1998 مقاله‌اي تحت عنوان كاربرد آب القاء شده مغناطيسي در خواص فيزيكي و مكانيكي بتن تازه توسط آبديس مگالهاس گمز انتشار يافت در اين مقاله، نويسنده به مقايسه بتن تهيه شده با آب معمولي و مغناطيسي پرداخته و در پايان نتيجه گرفت كه آب مغناطيسي مقاومت فشاري و كششي بتن را تا 20% افزايش مي‌دهد.تحقيقاي از اين نوع باعث شد نظرها به سمت تهيه وتوليد دستگاها توليد آب مغناطيسي جلب شود هم اكنون دستگاه‌هاي مختلفي براي توليد آب مغناطيسي و كاربردهاي ان در بتن در كشورهاي مختلف جهان توليد مي‌شود كه به بررسي طرز كار آنها مي‌پردازيم
1-2 دستگاه توليد اب مغناطيسي
براي تهيه بتن مغناطيسي ابتدا بايد اب مغناطيسي تهيه كرد براي اين منظور از يك دستگاه كه داراي يك يا چند آهنرباي دائمي و يا از يك يا چند سيم پيچ با هسته آهني كه از اين سيم پيچها جريان الكتريسيته مي‌گذرد و موجب ايجاد ميدان مغناطيسي مي‌شود استفاده می‌گردد مزيت سيم پيچ‌هاي متصل به جريان اين است كه در اين حالت مي‌توان ميدان مغناطيسي را تغيير داد و بهترين مقدار ميدان را جهت بهبود خواص بتن پيدا كرد

شکل 1-1 استفاده از آهنرباي دائمي و سيم پيچها براي ايجاد ميدان مغناطيسي] 3[

ميدان ايجاد شده در سيم پيچ به عوامل زير بستگي دارد
تعداد دور سيم پيچ ( N )، شدت جريان عبوري از سيمها ( I )، طول سيم پيچ ( L )
با افزايش تعداد دور و شدت جريان و كاهش طول ميتوان ميدان مغناطيسي را افزايش داد

1-3 مباني نظري توليد آب مغناطيسي
اصول كار بر مبناي بر همكنش ميدان مغناطيسي و بار الكتريكي متحرك است به اين صورت كه هرگاه يك ذره بار دار كه داراي بار مثبت يا منفي مي‌باشد را از درون ميدان مغناطيسي عبور دهيم طبق قانون دست راست امپر بر اين ذره درون ميدان يك نيروي عمود بر مسير وارد مي‌شود كه موجب تغيرات در سطح ذره باردار يا يونها مي‌شود
اب عبوري از اين دستگاه تحت انرژي مغناطيسي موجود در دستگاه قرار گرفته واين انرزی با تاثير بر روي ذرات كلوئيدي و مولكول‌هاي كربنات كلسيم نمكها و ساير املاح موجود در اب كه مانند ذرات باردار عمل مي‌كنند خواص فيزيكي و الكتريكي انها را تغيير مي‌دهد وآرايش خاصي را ايجاد ميكند اين تغيير آرايش الكتروني در يونها يك نوع بي ميلي در تركيب و نهايتا عدم تشكيل رسوب را باعث ميگردد از طرفي انرژي مغناطيس قادر است كشش سطحي اب را به ميزان 10 درصد كاهش دهد در شكل زير دستگاه AQUA CORRECT همراه با طرز كار ان نشان داده شده اين يكي از بهترين دستگاه‌هاي مورد استفاده جهت توليد آب مغناطيسي است اين دستگاه ساخت كشور آلمان است طريقه كار اين دستگاه به اين صورت است كه با استفاده از يك اهن ربا ي دائمي ميدان مغناطيسي قوي در حدود 1.3 T توليد مي‌كند انگاه اب را از درون اين ميدان مغناطيسي با سرعت ثابت.85 متر بر ثانيه با دبي 2.26 ليتر بر دقيقه عبور مي‌دهند و در اثر عبور اب از ميدان آب مغناطيسي به وجود مي‌ايد كه از اين آّب براي ساخت بتن استفاده مي‌كنند

شكل 1-2 دستگاه AQUA و طرز كار ان جهت تهيه آب مغناطيسي ] 3[
1-4 اثر دستگاه فراوري مغناطيسي روي خواص اب
طريقه كار دستگاه فراوري مغناطيسي به اين صورت است كه هنگامي كه اب را از درون اين ميدان عبور مي‌دهيم با توجه به اينكه مولكول‌هاي اب قطبي ميباشند مولكول‌هاي آب در جهت ميدان قرار ميگيرند مولكول‌هاي قطبي به مولكول‌هاي گفته مي‌شود كه از دو اتم با بار‌هاي مثبت ومنفي تشكيل شده است مانند شكل 1-3
شكل 1-3: مولكول‌هاي آب قبل از قرار گرفتن در معرض ميدان مغناطيسي
شکل 1-4: مولکول‌های دو قطبی اب كه مانند يك اهن ربا عمل مي‌كنند

همانگونه كه در شكل مشاهده مي‌شود مولكول اب از يك اتم اكسيژن با بار منفي و دو اتم هيدروژن با بار مثبت تشكيل شده است اما روي هم رفته بار الكتريكي كل مولكول اب منفي است كه موجب ايجاد قطبيدگي P شده است كه مانند يك آهن ربا با دو قطب مغناطيسي N , S عمل مي‌كند در اين اتم زاويه بين دو پيوند ايجاد شده 105 درجه است با قرار گرفتن اب در ميدان مغناطيسي اين بردار دو قطبي در جهت ميدان مغناطيسي قرار مي‌گيردو زاويه بين دو پيوند هيدروژني از 105 درجه كمتر ميشود كه اين موضوع باعث كاهش نيروي بين مولكول‌هاي اب و كاهش اندازه مولكولها ميشود به همين علت كشش سطحي اب نيز كاهش مي‌يابد كاهش در كشش سطحي اب موجب بالا رفتن رواني ويا ويسكوزيته اب ميشود
شکل 1-5: کاهش کشش سطحی مولکول‌های اب در اثر میدان مغناطیسی
شکل 1-6 : شكل مولکول‌های آب بعد از قرار گرفتن در میدان مغناطیسی و کاهش زاویه بین مولکولها

1-5 تاثير آب مغناطيسي بر روي ميزان هيدراسيون سيمان
ساختار مولکولی آب در حالت عادی دارای اجتماع 13 تا 14 مولکولی می‌باشد بدین معنی که مولکولها در اجتماع 14 مولکولی در کنار یکدیگر قرار میگیرند. (شکل 1-7).
شكل1-7 : اجتماع مولكول‌هاي آب معمولی
با اعمال ميدان مغناطيسي بر روي مولكول‌هاي آب تعداد اجتماع مولكول‌هاي اب را از 14 مولكول به 5يا6 مولكول نقصان مي‌يابد اين كاهش تعداد يا به عبارتي پخش شدگي و جدا شدن بيشتر مولكول‌هاي اب از هم باعث مي‌شود كه تعداد مولكول‌هاي شركت كننده در واكنش هيدراسيون سيمان افزايش يابد
شكل 1-8 : کوچکتر شدن اجتماع مولکولها و یون‌های موجود در اب بعد از عبور از میدان مغناطیسی] 3[

1-6 علت افزايش واكنش هيدراسيون سيمان در تركيب با آب مغناطيسي
ذرات سيمان داخل مخلوط بتن بصورت اجتماعي از مولكولها پخش شده اند و واكنش هيدراسيون در ابتدا در سطح ذرات سيمان اتفاق مي‌افتد در نتيجه يك لايه نازك از محصولات واكنش هيدراسيون روي ذرات سيمان شكل مي‌گيرد كه از نفوذ مولكول‌هاي آب به داخل اجتماع ذرات و هيدراسيون بيشتر ذرات سيمان جلوگیري مي‌كند و مانع از هيدراسيون كامل ذرات سيمان مي‌شود
اگر آب مغناطيسي بجاي اب معمولي استفاده شود به دليل اندازه كوچكتر اجتماع مولكول‌هاي آب اين مولكولها به راحتي مي‌توانند درون اجتماع ذرات سيمان نفوذ كنند در نتيجه فرايند هيدراسيون كاملتري در حالت استفاده از آب مغناطيسي اتفاق ميا فتد
اگر در زیر میکروسکوپ به كريستال‌هاي هيدروكسيد كلسيم در خمير سيمان تهيه شده با اب معمولي و اب مغناطيسي نگاه کنیم می‌بینیم که كريستال‌هاي CH با صفاحات هشت وجهي مشخص در خمير سيمان تهیه شده با اب معمولي داراي ابعاد بزرگتر از اب مغناطيسي مي‌باشد كه علت ان هم ريزتر بودن مولكولها در حا لت مغناطيس بودن اب است كه دليل افزايش مقاومت فشاري خمير سيمان نيز همين مطلب مي‌باشد
يكي از مشخصات اساسي آب مغناطيسي كه اهميت زيادي در توليد بتن دارد وابستگي آب به ذرات و محلول‌هاي كلوئيدي است وقتي كه آب با سيمان مخلوط مي‌شود محلول كلوئيدي سيمان به دست ميايد اگرآب مورد استفاده مغناطيسي باشد ذرات سيمان به وسيله يك لايه تك مولكولي آب با چگالي كمتر احاطه مي‌شود اين پديده باعث مي‌شود كه در اختلاط بتن بتوان مقداري از اب مصرفي كاست كه اين كاهش در ميزان آب مزاياي بسياري در بتن خواهد داشت مغناطيس كردن اب هيدراسيون يون‌هاي منفي را افزايش مي‌دهد به اين معني كه به ساختار كريستال اب صدمه ميزند
در اختلاط بتن مغناطيس كردن باعث مي‌شود كه در سطح تماس بين مولكول‌هاي اب و ذرات سيمان جذب سطحي كاهش يابد استفاده از اب مغناطيسي روي فرايند هيدراسيون و سخت شدن سيمان اثر مي‌گذارد ذرات سيمان داخل مخلوط بتن به صورت اجتماعي از مولكولها پخش شده اند و واكنش هيدراسيون در ابتدا در سطح ذرات سيمان اتفاق مي‌افتد در نتيجه يك لايه نازك از محصولات واكنش هيدراسيون روي ذرات سيمان شكل مي‌گيرد كه از نفوذ مولكول‌هاي اب به داخل اجتماع ذرات و هيدراسيون بيشتر ذرات سيمان جلوگيري مي‌كند و مانع از هيدراسيون كامل ذرات سيمان مي‌شود در صورتيكه در اب مغناطيسي به دليل اندازه كوچكتر اجتماع مولكولها ي اب اين مولكولها به راحتي درون اجتماع ذرات سيمان نفوذ مي‌كنندو در نتيجه فرايند هيدراسيون كاملتري در حالت مغناطيسي اتفاق مي‌افتد

1-7 افزايش مقاومت فشاري و افزايش كارايي خمير سيمان تهيه شده با آب مغناطيسي
در ابتداي گيرش سيمان در اب مغناطيسي يك لايه هيدراته نازكتري در مقايسه با اب معمولي تشكيل مي‌شود اين لايه هيدراته نازك سريعتر با لايه سطحي ذرات سيمان واكنش داده و سيمان خود را سريعتر خواهد گرفت ولي وقتي واكنش اين لايه هيدراته به اتمام رسد نفوذ اب به داخل اجتماع ذرات به دليل فقدان اب ازاد متوقف مي‌شود به اين دليل خمير سيمان كه با اب مغناطيس تهيه شده است سريعتر سخت مي‌شود و در مراحل اوليه گيرش مقاومت بيشتري كسب مي‌كند اما با گذشت زمان سرعت سخت شدن ان به سرعت افت پيدا مي‌كند زيرا رسيدن اب به ذرات سيمان دشوار مي‌شود ولي در مجموع استفاده از اين تكنولوژي باعث كم شدن تخلخل بتن و افزايش كارايي و افزايش مقاومت فشاري و كششي بتن مي‌شود

فصل دوم
«آزمايشات انجام گرقته در زمينه بتن مغناطيسي»

در سال‌هاي اخير آزمايشات و تحقيقات وسيعي در مورد بتن مغناطيسي در كشور‌هاي مختلف انجام گرفته در اين فصل به بررسي چند نمونه از مهمترين كار‌هاي انجام گرفته در اين زمينه مي‌پردازيم

2-1 شركت مغناطيس شرق ( L.L.C ) ] 2[
يكي از انستيتوهايي كه در اين زمينه فعاليت دارد شركت مغناطيس شرق ( L.L.C ) در كشور روسيه مي‌باشد طبق ازمايشاتي كه در اين شركت انجام گرفته نتايج زير گزارش شده است

2-1-1 مقاومت فشاري سنگ سيمان ] 2[
استفاده از اب مغناطيسي براي ساخت خمير سيمان باعث افزايش قابل توجهي در مقاومت فشاري نمونه خمير سيمان كه براي مدت زمان مناسب در رطوبت و دماي مناسب نگه داري شده اند مي‌شود كه اين مطلب در نمودار زير مشخص شده است
نمودار (2-1 ) : تغيرات مقاومت فشاري نمونه‌‌هاي خمير سيمان نسبت به عمر نمونه‌ها ] 2[

در شكل منحني شماره 1 مقاومت فشاري نمونه خمير سيمان ( سنگ سيمان ) تهيه شده با آب معمولي و منحني شماره 2 مقاومت فشاري نمونه تهيه شده با آب مغناطيسي است همانگونه كه مشخص است مقاومت فشاري تهيه شده با اب مغناطيسي براي نمونه 3 روزه 27% و 7 روزه 5/27% و 28 روزه 30% مي‌باشد كه انتظار مي‌رود با افزايش سن نمونه‌اي ميزان افزايش يابد
اين افزايش در مقاومت به دليل افزايش در سرعت كسب مقاومت پلاستيك در نمونه‌هاي خمير سيمان است مقاومت پلاستيك خمير سيمان برابر با حداكثر كشش برشي است كه با استفاده از ميزان عمق نفوذ مخروط فلزي در خمير سيمان به دست مي‌ايد اثر اب مغناطيسي بر مقاومت پلاستيك خمير سيمان در شكل زیر نشان داده شده است
نمودار(2-2 ) : تغييرات مقاومت پلاستيك نمونه‌هاي خمير سيمان نسبت به زمان ] 2[
در اين شكل منحني شماره 1 مربوط به نمونه‌هاي تهيه شده با اب معمولي و منحني شماره 2 مربوط به نمونه‌هاي تهيه شده با اب مغناطيسي مي‌باشد همانطور كه از شكل مي‌توان فهميد مقاومت پلاستيك خمير سيمان هنگامي كه از اب مغناطيسي استفاده مي‌شود با شيب بيشتري افزايش مي‌يابد و سخت شدن خمير سيمان سريع تر اتفاق مي‌افتد

2-1-2 مقاومت ملات ماسه سيمان ] 2[
مقاومت ملات ماسه سيمان بستگي به ساختار ان دارد شكل 1-2، ملات ماسه سيمان تهيه شده با اب مغناطيسي و معمولي در زيز ميكروسكوپ الكتروني را نشان می‌دهد در نمونه تهيه شده با اب مغناطيسي توزيع سنگدانه‌ها همگن تر مي‌باشد و ذرات سيمان و سنگدانه‌ها به طور يكنواخت در كل نمونه توزيع شده اند
اب معمولياب مغناطيسي
شکل (2-1) : ساختار خمير سيمان 3 روزه ساخته شده با اب معمولي و مغناطيسي] 2[

در همين نمونه خمير ماسه سيمان در صورت استفاده از اب دريا كه مغناطيسي شده باشد مي‌توان مقومت فشاري نمونه را 30 تا 40 درصد افزايش داد

2-1-3 بررسي خاصيت رواني (اسلامپ)
استفاده از اب مغناطيسي رواني خمير سيمان را افزايش مي‌دهدكه در گاهي موارد تا 5/1 برابر افزايش ديده شده است در شكل دو نمونه تست اسلامپ مشاهده مي‌شود كه افزايش رواني در نمونه تهيه شده با اب مغناطيسي به وضوح ديده مي‌شود

اب معمولياب مغناطيسي
شکل (2-2) : ازمايش رواني ) slump test ) براي نمونه‌هاي تهيه شده از اب معمولي و مغناطيسي ] 2[

علت افزايش كارايي بتن مي‌تواند به علت كاهش كشش سطحي در مولكول‌هاي اب و كاهش
نيروي بين مولكول‌هاي اب مغناطيسي باشد كه اين امر موجب افزايش كارايي بتن گردد

2-1-4 افزايش شتاب واكنش هيدراسيون
وقتي اب مغناطيس مي‌شود به علت كاهش تجمع مولكول‌هاي اب به تعداد كمتر و قدرت نفوذ اب بر درون مولكول‌هاي سيمان و افزايس سطح تماس مولكول‌هاي اب با سيمان سرعت واكنش هيدراسيون افزايش و درصد هيدراسيون نيز افزايش مي‌يابد

2-1-5 كاهش وقوع جمع شدگي خشك بتن (dry shrinkage) ] 2[
استفاده از اب مغناطيسي و جايگزيني مقداري سر باره كوره GBFS به جاي سيمان ميتواند ساختار بتن رااصلاح و ان را چگال تر نموده و از وقوع جمع شدگي خشك بتن جلوگيري نمايد اگر بخواهيم علت ان را دقيقتر بيان كنيم مي‌توان گفت به علت اينكه اب مغناطيسي مي‌تواند به راحتي درون مولكول‌هاي سيمان نفوذ كند و در واكنش هيدراسون مصرف شود بس اب اضافه و مصرف نشده باقي نمي‌ماند و بعد از خشك شدن بتن فضاي خالي وجود ندارد كه جمع شدگي بتن اتفاق بيافتد

2-1-6 نفوذپذيري بتن در برابر آب و بخار آب
بتن مغناطيسي به علت اينكه داراي ساختار فشرده و چگالتر بوده و منافذ مويين كمتري دارد نسبت به اب داراي نفوذپذيزي كمتري است

2-1-7 افزايش مقاومت در برابر يخ زدگي
مطابق شكل نمونهاي كه در برابر انجماد و ذوب قرار گرفته و نمونه بتن مغناطيسي به خوبي مقاومت نموده اما بتن معمولي دچار خرابي شده است
الف) تكنولوژي معموليب) تكنولوژي مغناطيسي
شكل (2-3): ميزان دوام نمونه‌هاي بتن بعد از انجماد و ذوب مداوم

2-1-8 دوام بتن در برابر عوامل مخرب موجود در هوا و آب اطراف
اين مطلب را با استفاده از شكل ميتوان فهميد دو نمونه ساخت و ساز در كنار دريا در كشور روسيه را نشان مي‌دهد كه يكي متكي به فناوري مغناطيسي و ديگري بتن معمولي است با عمر 5 سال همانطور كه در شكل ديده مي‌شود خرابي در بتن مغناطيسي به مراتب خيلي كمتر از بتن معمولي است كه علت آن هم عدم نفوذ اب دريا درون بتن مغناطيسي به علت چگالي بالاي ان مي‌باشد
الف) تكنولوژي معموليب) تكنولوژي مغناطيسي
شكل (2-4 ) : ساخت و سازهاي كرانه دريا به صورت پيش ساخته با عمر 5 سال ] 2[

2-1-9 افزايش تراكم و دوام بتن در محصولات پيش ساخته و جلوگيري از خوردگي ارماتورهاي درون بتن
اگر به شكل‌هاي 2-5 و 2-6 نگاه كنيم مي‌بينيم كه در شكل سمت راست كه از بتن معمولي است ترك‌هاي ريز در بتن به وضوح قابل مشاهده است در صورتيكه در شكل سمت چپ كه با تكنولوزي اب مغناطيسي تهيه شده است ترك ديده نمي‌شود ترك‌هاي موجود در بتن معمولي نشانگر شروع خرابي ناشي از خوردگي قسمت‌هاي فلزي مي‌باشد كه خود باعث نفوذ هر چه اب و بخارات به داخل بتن و تسريع در تخريب ان مي‌شود در هنگام استفاده از اب مغناطيسي در تهيه بتن يك لايه محافظ بسيار قوي در اطراف ارماتورها تشكيل مي‌شود كه از زنگ زدن قسمت‌هاي فلزي داخل بتن جلوگيري مي‌كند

الف) تكنولوژي معموليب) تكنولوژي مغناطيسي
شكل (2-5 ) : پانل‌هاي پيش ساخته بتني ببا عمر 5 سال در شهر مسكو كشور روسيه ] 2[
الف) تكنولوژي معموليب) تكنولوژي مغناطيسي
شكل (2-6 ) قطعه پيش ساخته بزرگراه با عمر سه سال Rostov-na-donu در كشور روسيه] 2[

2-1-10 مقاومت در برابر محیط‌های نامناسب
با استفاده از بتن مغناطيسي مي‌توان بتون با مقاومت بالا به دست اورد كه در محيط‌هاي مهاجم مثل تغيير دمايسريع محيط (دماهاي بالا وپايين ) و رطوبت زياد مقاوم باشد در شكل زير بلوك‌هاي پيش ساخته مورد استفاده در بزرگراهاي سيبري روسيه مشاهده مي‌شود كه در محيط با دماي 40+ در تابستان و 40- در زمستان قرار دارند بلوك‌هاي ساخته شده با بتن مغناطيسي توانسته اند به خوبي در اين دما مقاومت كنند اما بتن معمولي دچار خرابي شده است

الف) تكنولوژي معموليب) تكنولوژي مغناطيسي ] 2[
شكل (2-7) : بلوك‌هاي پيش ساخته بزرگراه تحت شرايط تغيير سريع دما (در تابستان بالاي 40 درجه سانتيگراد و در زمستان پايينتر از 40- درجه سانتيگراد ) با عمر يك سال در سيبري روسيه

2-1-11 مقاومت فشاری و کششی بتن ] 2[
طبق ازمایشات انجام گرفته در این شركت در مورد مقاومت فشاري بتن‌هاي تهيه شده به اب معمولي و آب مغناطيسي جدول زير تهيه شده است.
جدول (2-1 ) مقاومت فشاري بتن مغناطيسي و بتن معمولي
درصد افزایش مقاومت فشاری mpaنسبت اب به سیمان مواد مصرفی Kg/m3نوع اب28 روز1 روز28 روز1 روزابسنگدانه ریز(ماسه)ستگدانه درشتسیمان007/331/2746/01856901115400معمولی8/20%2%7/407/2746/01856901115400مغناطیس006/392/15395/01605901185405معمولی1/11%6/31%4420395/01546901185405مغناطیس003/35/5245/0230725915460معمولی8/17%6/8%6/416/265/0230725915460مغناطیس
با توجه به جدول بالا مشاهده مي‌شود كه در بتن با عيار 400 و نسبت اب به سيمان 46/0 افزايش 6/20 درصد در مقاومت فشاري 28 روزه و 2 درصد در مقاومت فشاري 1 روزه بتن مغناطيسي نسبت به بتن معمولي ديده مي‌شود در عيار405 و نسبت اب به سيمان 395/ اين افزايش براي مقاومت بتن مغناطيسي 1 روزه 6/31 و براي 28 روزه 1/11 درصد است كه مجددا افزايش مقاومت فشاري را براي بتن مغناطيسي نشان مي‌دهد و به همين ترتيب براي عيار 460 نيز استفاده از اب مغناطيسي در تهيه بتن 8/17 درصد افزايش را در مقاومت فشاري بتن در پی دارد اما همانگونه كه مشاهده مي‌كنيد تفاوت در مقدار اب به سيمان است بهترين حالت مقدار 46/0 است و با كاهش يا افزايش اب كاهش در مقاومت فشاري ديده مي‌شود
2-1-12 افزايش مقاومت كششي بتن
جدول (2-2) مقاومت كششي بتن مغناطيسي و بتن معمولي ] 2[
مقاومت 7روز mpaنسبت اب به سیمان مواد مصرفی Kg/m3نوع ابمقاومت كششيمقاومت فشاريابسنگدانه ریزستگدانه درشتسیمان7/331/2741/01646801170400معمولی7/407/2741/01646801170400مغناطیس6/392/1539/01586901185405مغناطیس44206/02317501015385معمولی3/35/5246/02317501015385مغناطیس
2-1-13 صرفه جويي در مصرف سيمان و استفاده از اب دريا ] 2[
در بعضي موارد اب بدونه املاح براي توليد بتن و ديگر مواد ساختماني در دسترس نيست با كمك بعضي از سيستم‌هاي مغناطيسي مي‌توان از اب داراي املاح و حتي اب دريا براي توليد بتن استفاده كرد بر اساس گزارشات شركت مغناطيس شرق ( L.L.C ) اگر از اب دريا كه مغناطيس شده باشد براي ساخت ملات ماسه و سيمان استفاده شود مقاومت فشاري نمونه‌ها 30 تا 40 درصد افزايش مي‌يابد و مي‌توان در مصرف سيمان 14 در صد صرفه جويي داشته باشيم
در شكل2-8 دستگاه KONMAG ساخته شده توسط اين شركت را مي‌بينيم كه در اين دستگاه ابتدا مصالح بتن و اب معمولي با هم مخلوط شده و به محل بتن ريزي پمپاژ مي‌شود و در محل بتن ريزي بالاي دستگاه به سر لوله وصل مي‌شود و بتن بعد از عبور از دستگاه و در حين بتن ريزي مغناطيس مي‌شود اين شركت افزايش 15 تا 25 درصدي براي مقاومت فشاري و افزايش 30 تا 40 درصدي براي مقاومت كششي بتن تهيه شده با اين دستگاه را گزارش كرده است
شکل (2-8 ) 15 دستگاه KONMAG و نحوه استفاده در بتن ريزي در محل] 2[

2-2 تحقيقات و ازمايشات McMahonدر دانشگاهSouthern Queensland ] 5[
2-2-1 دستگاه مغناطيس كننده آب] 5[
در ازمايشي كه در اين دانشگاه در سال 2009 انجام گرفت مقاومت فشاري بتون ساخته شده با اب معمولي و مغناطيسي با همديگر مقايسه شده است در اين ازمايش از دستگاه مغناطيس كننده اب به فرم زير استفاده شده است كه اب 5 مرتبه از دستكاه عبور كرده است
شكل (2-9 ) : دستگاه مورد استفاده جهت مغناطيس نمودن اب شامل 6 جفت اهن رباي دائمي] 5[
در شكل بالا همانگونه كه ملاحظه مي‌كنيد از 6 جفت اهن رباي دائمي با قدرت 4400 گوس معادل 44/ تسلا استفاده شده كه قطب‌هاي غير هم نام مقابل هم قرار دارد و يك ميدان مغناطيسي يكنواخت ايجاد نموده اند

2-2-2 مواد تشكيل دهنده بتن ] 5[
براي تهيه نمونه‌‌هاي بتن معمولي و مغناطيسي ابتدا تركيبي از مواد لازم جهت تهيه بتن مطابق جدول زير در نظر گرفته شد.
جدول : (2-3) مواد تشكيل دهنده بتن
مواد تشكيل دهنده بتونمقدار موادسيمان25/3 كيلوگرمدرشت دانه (شن) با فطر تقريبي 10 ميليمتر8/5 كيلوگرمدرشت دانه (شن) با فطر تقريبي 7 ميليمتر05/3 كيلوگرمريز دانه (ماسه )55/3 كيلوگرمآب45/1 ليتر
همانگونه كه در جدول ملاحظه مي‌شود تركيب بتن براساس نسبت آب به سيمان (W/B) برابر 446/0 و بدون افزودن هيچ ماده ديگري همراه با ريز دانه و درشت دانه تهيه شده است در بتن مغناطيسي ابتدا آب را 5 مرتبه از دستگاه مغناطيس كننده كه در شكل 16 نشان داده شده عبور داده و از ان در ساخت بتن استفاده مي‌گردد

2-2-3 آزمايش مقاومت فشاري بتن ] 5[
براي بررسي مقاوت فشاري بتن مغناطيسي و بتن معمولي در اين دانشگاه اقدام به ساخت نمونه‌هاي بتون شده براي ساخت بتون ابتدا اب مغناطيسي را با سيمان مخلوط نموده سپس مواد درشت دانه و ريز دانه نيز به ان اضافه مي‌شود سپس مواد مخلوط شده را در دستگاه ميكسر مي‌ريزند انگاه مواد كه خوب مخلوط شده را در استوانه‌هاي مانند شكل زير مي‌ريزند
شکل (2-10 ) نمونه‌‌‌های استوانه ای مغناطیسی سمت چپ و نمونه معمولی سمت راست] 5[
به نسبت مواد موجود قبلي و با اب معمولي نيز بتون تهيه شده تا بتوان مقاومت فشاري بتن معمولي و بتن مغناطيسي را مقايسه كرد
جهت انجام بهتر ازمايش و بدست آوردن نتايج دقيقتر از هر نوع بتن معمولي و مغناطيسي 4 نمونه تهيه مي‌شود كه نسبت و نوع مواد تشكيل دهنده انها يكسان است. بعد از 24 ساعت از تهيه بتن‌هاي معمولي و مغناطيسي نمونه‌‌هاي تهيه شده را براي عمل اوري در يك اطاقك با رطوبت 84% و دماي 18 درجه سانتيگراد به مدت 31 روز قرار مي‌دهند
شکل (2-11 ) : عمل اوري نمونه‌‌هاي بتن در دما



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید