فهرست مطالب

پژوهش های تجربی در مهندسی عمران - سال سوم شماره 2 (پاییز و زمستان 1395)
  • سال سوم شماره 2 (پاییز و زمستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/10/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هامون فتحی*، کیانوش فردین طلا، سینا حسینی، سعید امیری صفحات 91-102
    رنگ در مصالح موجب ایجاد تنوع ظاهری و افزایش توان معماری در اجرای سازه می گردد. هدف از طراحی مصالح رنگی، ایجاد نما و ظاهری متنوع با حفظ مشخصات مکانیکی مصالح است. در این تحقیق به بررسی مشخصات رویه های رنگی آسفالتی و بتنی پرداخته می شود. برای بررسی رفتار رویه های رنگی از افزودنی های مختلفی (اکسید آهن، اکسید کروم) استفاده گردید. اکسید فلزی با نسبت 0% ، 0.25% ، 0.5% و 0.75% وزنی به قیر و سیمان افزوده شده و 80 نمونه با ابعاد 2*10*20 سانتیمتری تهیه گردید. نمونه ها در سن 7 روزه تحت آزمایشات خمش سه نقطه و لوس آنجلس قرار گرفتند. نتایج برای تعیین مقاومت رویه و همچنین تاثیر یخ زدگی در دماهای 23 و 18- مورد مقایسه قرار گرفتند. بررسی ها نشان می دهد که درصد اکسید آهن دو و سه ظرفیتی در هر دو نوع رویه آسفالتی و بتنی مقاومت خمشی و فشاری را افزایش می دهد. همچنین آزمایش لوس آنجلس نشان می دهد که افزودن اکسید آهن موجب تردتر شدن رفتار رویه ها می گردد. البته افزودن هرچه بیشتر نسبت اکسیدهای فلزی، تردی مصالح رویه آسفالتی و بتنی را به همراه دارد. تغییر شکل در رویه های آسفالتی و بتنی نشان می دهد که کرنش ماکزیمم با افزایش مقدار پودر فلز افزایش داشته و این افزایش با در نظر گرفتن تغییرات موجود در لنگر ماکزیمم، رابطه خطی ایجاد می کند. تاثیر کاهش دما به صورتی است که از مقدار شدت تغییرات می کاهد. البته تاثیر کاهش دما بر رویه های آسفالتی بیشتر از رویه های بتنی است.نتایج نشان می دهد که، مقدار تغییر شکل در مرکز رویه آسفالتی بسیار وابسته به تغییرات دما بوده و تا حدود 50 % از تغییر شکل ها در رویه بدون پودر فلز روی می دهد. افزودن پودر فلز موجب افزایش مقدار ریزدانه در ترکیب مخلوط آسفالتی شده و موجب تغییر مقدار انحنا در مرکز نمونه می گردد. البته این تغییرات با کاهش توان تحمل رویه همراه می باشد.
    کلیدواژگان: رویه ی آسفالتی، آسفالت رنگی، اکسید فلز، مقاومت خمشی، مقاومت برشی
  • محمود نادری*، فرهانه محمدی صفحات 103-115
    استفاده از پوشش کانال ها با هدف افزایش مقاومت دیواره های خاکی آنها در مقابل آب شستگی، کاهش نفوذ و سایر تلفات آب به منظور افزایش راندمان انتقال آب یک امر ضروری است. از آنجایی که ارزان ترین پوشش ها نیز هزینه قابل توجهی در بردارند، انتخاب نوع پوشش باید با دقت زیادی صورت گیرد. یکی از پوشش های معمول کانال های انتقال آب پوشش بتنی است. در بررسی کانال ها، نوع آن، مقاومت پوشش کانال بتنی از جمله موارد مهمی محسوب می شوند که برای به کار گیری کانال باید مورد توجه قرار گیرند. به همین دلیل، مطالعاتی برای بررسی کیفیت بتن کانال انجام گرفته است. با استفاده از روش درجای پیچش، مقاومت پوشش بتن کانال های انتقال آب در استان قزوین اندازه گیری شده و در این مقاله ارائه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که پوشش های ساخته شده با عمر 40 سال، با مقاومت 14 تا 34 مگاپاسکال می باشد.
    کلیدواژگان: آبیاری، کانال انتقال آب، پوشش کانال، مقاومت، روش پیچش
  • مهدی خداپرست *، مرتضی آذری صفحات 117-128
    خاک های متورم شونده از جمله گروه خاک های مسئله دار محسوب می گردند و پیش بینی میزان تورم این نوع خاک ها امری مهم است. در تحقیق حاضر به منظور تخمین پتانسیل تورم پذیری خاک های با خاصیت خمیری زیاد، سه نوع خاک رسی مختلف از سه منطقه گوناگون از چندین کشور با مشخصات مختلف انتخاب شده اند. نمونه های سری اول مربوط به خاک رسی از منطقه سوکو کشور اندونزی می باشد که غالب کانی های تشکیل دهنده آنها از نوع مونت موریلونیت بوده و همچنین شاخص خمیری آن بسیار بالا است (بین 70 تا 122 درصد). این موجب شده است این خاک پتانسیل تورم بسیار بالایی داشته باشد. نمونه های سری دوم مربوط به خاک شهری در شمال عمان است. خاک مورد مطالعه دارای شاخص خمیری بالا بوده و همچنین کانی های تشکیل دهنده آن غالبا مونت موریلونیت می باشد. نمونه های خاک سوم که در مطالعه حاضر مورد بررسی قرار گرفته است خاک های متراکم شده ای متشکل از ترکیب ماسه سیلیکا با رس های کائولینیت و بنتونیت با درصدهای مختلف می باشد. با توجه به تفاوت در ساختار این خاک ها و نوع و میزان کانی های تشکیل دهنده و بازه گسترده تغییرات شاخص های خمیری این خاک ها و هدف تحقیق حاضر که مطالعه رابطه میزان تورم پذیری خاک های رسی با خصوصیات خمیری آن می باشد، این نمونه ها از نقاط مختلف انتخاب شده اند.
    به منظور تخمین پتانسیل تورم پذیری خاک های با خاصیت خمیری زیاد، برای مقادیر مختلف شاخص های خمیری خاک در نمونه های مورد استفاده در این تحقیق، آنالیز رگرسیون چند متغیره اعمال شده و رابطه جدیدی ارائه شده است؛ تا بتوان با تعیین شاخص های خمیری خاک در مورد پتانسیل تورمی آنها قضاوت نمود. آسانی و هزینه پایین انجام آزمایش های تعیین شاخص های خمیری خاک و همچنین گسترده بودن نمونه های انتخابی از نقاط مختلف و همچنین ضریب همبستگی نسبتا بالای آن از ویژگی های رابطه ارائه شده می باشد.
    کلیدواژگان: پتانسیل تورم خاک، خاک های متورم شونده، تورم پذیری، خاصیت خمیری زیاد، روابط تجربی
  • مسعود باتر *، جهانگیر عابدی کوپایی، حسین احمدی، رحمت الله عمادی صفحات 129-144
    کاهگل یکی از قدیمی ترین ملات های سنتی ایران است که قابلیت ها و تجربیات استفاده از آن در طول تاریخ، نشان دهنده آن است که می توان از آن، به عنوان یک پوشش مناسب برای حفاظت ساختارهای معماری خاکی استفاده نمود ولی لزوم تجدید دائمی آن، پس از هر بار فرسایش در مقابل بارندگی، حکایت از ناپایداری آن در مقابل رطوبت دارد؛ بنابراین یافتن روش های علمی مناسب به منظور افزایش دوام و طول عمر مفید اندود کاهگل، بسیار ضروری به نظر می رسد. بررسی تاثیر بنتونیت و کائولن میکرونیزه در ترکیب با ملات کاهگل به منظور افزایش دوام آن، نشان داد که با استفاده از کائولن تا 82 درصد و با بنتونیت تا 121 درصد می توان ضریب نفوذپذیری کاهگل را کاهش داد. به علاوه، کائولن و بنتونیت میکرونیزه، مقاومت فشاری کاهگل را نسبت به نمونه های شاهد به ترتیب تا 39 و 33 درصد ارتقا می دهد. ارزیابی میزان دوام نمونه های آزمایشگاهی تحت بارش مصنوعی با دستگاه شبیه ساز باران نشان داد که استفاده از 3 درصد وزنی کائولن میکرونیزه، میزان هدر رفت ماده جامد نمونه ها را حداقل تا 7/16 درصد و حداکثر تا 4/31 درصد کاهش و دوام آنها را در مقابل فرسایش ناشی از بارندگی افزایش می دهد. این مطالعات همچنین بیانگر آن است که با کاهش اندازه ذرات ماده افزودنی، میزان تاثیر مثبت آنها نیز در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی ملات کاهگل افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: کاهگل، مواد افزودنی میکرونیزه، بنتونیت، کائولن، حفاظت
  • مشخصات بتن حاوی سنگدانه ریزدانه آسفالت بازیافتی و دوده سیلیسی
    مرضیه سلطانی، مهدی آرزومندی *، مجتبی حاج مهدی، محمد علی یعقوبی صفحات 145-158
    استفاده از بتن معمولی با توجه به آلودگی های ناشی از تولید سیمان مشکلات زیست محیطی فراوانی را به دنبال دارد. از طرفی آسفالت ضایعاتی ناشی از تخریب راه ها، بخش بزرگی از مواد زائد و نخاله ها را تشکیل می دهد. این مقاله نتایج آزمایش های تجربی، در مورد تاثیر جایگزینی جایگزینی آسفالت بازیافتی (Recycled Asphalt Pavement) با سنگدانه (ریز دانه) و سیمان با دوده سیلیسی را مورد بررسی قرار می دهد. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر سطوح جایگزینی آسفالت بازیافتی و دوده سیلیسی بر مقاومت بتن می باشد. این آزمایش بر روی مخلوط بتنی با مقاومت فشاری مشخصه 40 مگاپاسکال انجام شده است. درصد جایگزینی آسفالت بازیافتی با سنگدانه 10 و 15 درصد و درصد جایگزینی دوده سیلیسی با سیمان در این تحقیق 6 درصد می باشد. نتایج این آزمایش نشان می دهد که افزودن دوده سیلیسی به بتن باعث بهبود خواص مقاومتی بتن می شود و در مقابل استفاده از آسفالت بازیافتی باعث کاهش مقاومت بتن شده، و استفاده توام این دو ماده باعث بهبود خواص مکانیکی بتن سه جزئی حاوی میکروسیلیس و سنگدانه آسفالت بازیافتی نسبت به بتن شاهد می شود.
    کلیدواژگان: سنگدانه بازیافتی آسفالت، دوده سیلیسی، بتن معمولی، بتن بازیافتی، محیط زیست
  • مطالعه آزمایشگاهی پدیده آبشستگی موضعی در اطراف گروه پایه پل
    مجتبی کریمایی طبرستانی*، عماد رشنو، امیررضا زراتی صفحات 159-170
    هدف اصلی پژوهش حاضر ارزیابی حداکثر عمق آبشستگی در شرایط آب زلال در اطراف پایه های قرار گرفته در گروه پایه های دو تایی و سه تایی با چیدمان خطی در شرایط تغییرات فاصله بین پایه ها و تغییرات زاویه برخورد جریان است. فاصله بین پایه ها (G) از 2 برابر تا 10 برابر قطر پایه (D) و همچنین زاویه برخورد جریان به پایه ها از 0 تا 90 درجه متغیر بوده است. نتایج آزمایشات نشان داد که در چیدمان دو پایه حداکثر عمق آبشستگی اطراف پایه اول و دوم با افزایش فاصله بین پایه ها ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. به طوریکه حداکثر عمق آبشستگی پایه اول 19/1 برابر آبشستگی تک پایه و در فاصله 5D و همچنین حداکثر عمق آبشستگی پایه دوم 09/1 برابر آبشستگی تک پایه و در فاصله 4D رخ میدهد. همچنین با افزایش زاویه برخورد جریان از 0 تا 90 درجه عمق آبشستگی اطراف پایه دوم به میزان 14 درصد افزایش می یابد. در چیدمان سه پایه حداکثر عمق آبشستگی اطراف پایه اول و دوم با افزایش فاصله بین پایه ها ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. به طوریکه حداکثر عمق آبشستگی پایه اول 18/1 برابر آبشستگی تک پایه و در فاصله 4D و همچنین حداکثر عمق آبشستگی پایه دوم 07/1 برابر آبشستگی تک پایه و در فاصله 5D رخ میدهد. حداکثر عمق آبشستگی در اطراف پایه سوم 86/0 برابر آبشستگی تک پایه و در فاصله 6D رخ می دهد.
    کلیدواژگان: آبشستگی پایه پل، گروه پایه، مدل آزمایشگاهی، تغییر فاصله، تغییر زاویه
|
  • Hamoon Fathi *, Kiyanoosh Fardin Tala, Sina Hoseini, Saeed Amiri Pages 91-102
    Color in materials leads to surface variety and the increase of architecture power in structure performance. The colored materials are produced to make different view keeping mechanical features of the materials. The present study aims at investigating the features of asphalt and concrete colored Pavement, so different additives (iron oxide, chromium oxide) are used to analyze the behavior of colored covers. Metal oxide was added to Bitumen and cement with weight ratio of 25%, 5%, and 75% making 70 samples with the dimensions of 20*10*20 cm. The samples in the day number seven were tested by three-point bending and Los Angles test. The pavements resistance and the effect of freezing in -18 0C and 23 0C were analyzed. The findings revealed that the percentage of bivalent and trivalent iron oxide in asphalt and concrete pavement increase the bending and pressure strength. Furthermore, Los Angeles experiment shows that the addition of iron oxide crisps the behavior of the covers. In other words, the more metal oxides are added, the more crisp the asphalt and concrete pavement will be.
    Keywords: asphalt cover, colored asphalt, metal oxide, bending strength, shear strength
  • Mahmoud Naderi *, Farahane Mohammadi Pages 103-115
    Use of channels cover to increase strength of their soil walls against permeability decrease and other water losses for increase of water transmitting efficiency is avital issue. As covers are expensive, choosing of them should be done with great accuracy. One of these covers is concrete cover. So, some studies have been made for assessing of quality of this type of cover. In this study, in-situ strength of concrete cover of channels in Qazvin has been evaluated using twist-off method. This method is a partial-destructive method and it is so fast, low cost, accurate, simple and applicable for all kinds of horizontal and vertical concrete surfaces. Our research showed that the covers are 40-year old with in-situ strength of 14-34 MPa. Concrete cover under water level are exposed to wetting and drying, frequent freezing and thawing and permanent corrosion. So, this part of cover under sulphate and cloridric attacks more. Because of that, in-situ strength of this part smaller that the concrete higher that the under level. After twist_ off test, the concrete covers that have insufficient strength should be replaced. Also, the new concrete cover should resistant against physical and chemical damages. So, it is needed to cement content, w/c ratio, aggregate size and pozzolan content, executive condition and curing be considered. Then efficiency of water transmitting will increase.
    Keywords: Irrigation, Water Transfer Canal, Canal Lining, Strength, Twisting Method
  • Mahdi Khodaparast *, Morteza Azari Pages 117-128
    Expansive soils are considered among problematic soil groups and the predication of the expansion rate of these soils is important. In the present study, three types of different clay soils with different specifications have been randomly selected from three different areas of some countries. The samples pertaining to the first series have been selected from Indonesia, in which montmorillonite is the mixed soil of most of constituent minerals and enjoys an extremely high expansion potential (between 70 to 122 percent). The samples of the second series are related to a city in northern Oman. This type of soil has a very high plastic property. The percentage of montmorillonite in this soil is higher than that of the other minerals available in this soil. The samples of the third soil in this study are the result of research on compacted soils in which the samples have mainly consisted of a combination of silica sand with kaolinite and bentonite clays of different percentages. In the present study, those soils have been used that fall within the category of fine-grained soils as per the unified categorization. In this study, regression analysis was used by means of Design-Expert software for different values of plastic properties in the samples under study in order to estimate the expansibility of the soils with high plastic properties. Comparing the relationship obtained in this study and that of Seed et al., the correlation coefficient in this study is higher. This suggests the high and proper precision of the relationship.
    Keywords: Swelling potential of soils, Expansive soils, Swelling, High plastic properties, Experimental relationships
  • Masoud Bater *, Jahangir Abedi-Koupai, Hossien Ahmadi, Rahmatollah Emadi Pages 129-144
    Kahgel is one of the oldest traditional mortars in Iran, which it’s capabilities and performance in throughout history to conserve earthen buildings, show that it can be used as a covering for conservation of earthen architectural structures, but low durability and the need for renewal the plaster due to erosion of rainfall suggest that Kahgel plaster is weak and unstable. It is very essential in finding appropriate scientific methods to enhance the durability and lifespan of Kahgel plaster. The effect of micronized Kaolin and Bentonite additives used to build the different samples of Kahgel plaster on physical and mechanical properties to enhance the durability of Kahgel plaster, showed that micronized Kaolin, reduced saturated hydraulic conductivity of the Kahgel plaster at 82 % level and micronized Bentonite, is decreased by 121 %. In addition micronized Kaolin and Bentonite, increased uniaxial compression strength of the Kahgel plaster at 39 % and 33 %, respectively. Evaluation of water erosion of the samples during rainfall by rainfall simulator showed that use ofKaolin 3% (by weight of Khahgel), the minimum sample’s total dry material loss of the Kahgel plaster reduced to 16/7% and the maximum decrease to 31/4% and increase durability of the Kahgel plaster against water erosion. Experimental results indicated that with decreasing the dimensions of the additive particles, its influence is improved due to the increased surface area of materials.
    Keywords: Kahgel, micronized additives, Bentonite, Kaolin, conservation
  • Properties of Concrete with Silica Fume and Recycled Asphalt Pavement
    Marzieh Soltani, Mahdi Arezomandi *, Mojtaba Hai Mahdi, Mohammad Ali Yaghoubi Pages 145-158
    Recently, there has been an increasing trend toward the use of sustainable materials. Sustainability helps the environment by reducing the consumption of non-renewable natural resources. Concrete – the second most consumed material in the world after water – uses a significant amount of non-renewable resources. As a result, an experimental investigation was conducted to study the hardened properties of concrete constructed with 10% and 15% recycled Asphalt pavement aggregate (RAP) (fine) as well as 6% silica fume. This experimental program consisted of six mix designs. The hardened properties of concrete were compared with the provisions of the international design codes (U.S., Australia, Canada, Europe, and Japan) and previous researchers’ suggested equations as well as a database of conventional concrete. Results of this study show that the RAP mixes test results fall within a 95% confidence interval of a nonlinear regression curve fit of the conventional concrete splitting tensile test database. Furthermore, using RAP in the mix designs decreases compressive strengths around 25% and splitting tensile strength up to 30%. To overcome inferior hardened properties of RAP mixes, silica fume (6%) has been added to the RAP mixes. Results of the mixes including both RAP and silica fume show comparable hardened properties (both compressive and splitting tensile strength) with conventional concrete.
    Keywords: Recycled Asphalt Pavement, Conventional Concrete, Hardened Properties, Experimental Study, Silica fume
  • Experimental investigation of local scour around bridge pier group
    Mojtaba Karimaei Tabarestani *, Emad Rashno, Amirreza Zarrati Pages 159-170
    The main scope of the present study is to evaluate the maximum scour depth in clear water conditions around the pier groups with two layouts (two-pier layout and three-pier layout). The distance and angle between piers have been variable. The distance between piers (G) in both layouts was between 2D and 10D (D is a circular pier diameter) and the angle between flow direction and piers alignment in two-layout was between 0 and 90. The results of two-layout showed that by increasing the distance between pier from 2D to 10D the maximum scour depth around first and second pier increased and then decreased. The maximum scour depth around first and second piers peaked at 1.19 (in 5D) and 1.09 (in 4D) times greater than maximum scour depth around single, respectively. In addition, for increasing of flow attack angle from 0 to 90, the maximum scour depth around second pier increased by 14%. The results of three-pier layout showed that by increasing the distance between pier from 2D to 10D the maximum scour depth around first and second pier increased and then decreased. The maximum scour depth around first and second piers peaked at 1.18 (in 4D) and 1.07 (in 5D) times greater than maximum scour depth around single, respectively. The maximum scour depth around third pier peaked at 0.86 times greater than maximum scour depth around single pier in 6D.
    Keywords: Bridge pier scour, Pier group, Experimental modeling, different pier space, different flow attack angle