Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Golnaz Sadeghian
گلناز صادقیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Analytical and Experimental Investigation of Shrinkage of One-Part Alkali-Activated Slag Concrete
Portland cement is known as the most widely used building material and also as the second most consumed material after water. The huge volume of production and use of this material comes with many side costs such as significant energy consumption and, high emissions of greenhouse gases. Therefore, replacing Portland cement with new binders with lower environmental effects and better performance such as alkali-activated binders is necessary. In this study, experiments were performed by replacing all Portland cement with alkali-activated slag in order to eliminate the environmental effects of Portland cement production . Alkali-activated materials are usually formed in two-parts from a combination of an alkali solution and an aluminosilicate solid. Due to the high alkalinity, corrosion, and of course the viscosity of these alkaline solutions, storage, and traortation of them and the process of combining with solids for constructions in large scales becomes difficult. Therefore, the first step in the direction of mass consumption of these materials in the construction industry is the development of one-part alkali-activated materials from the combination of aluminosilicate materials and solid activators as an alternative method. In this method, similar to Portland cement, chemical reactions begin only by adding water to this solid compound. It should be noted that the rate of drying shrinkage in alkali-activated slag concretes has been reported more than ordinary concretes up to several times. Miscalculating the shrinkage in the design of concrete members and structures leads to non-structural cracking or warping of the structure, displays the importance of studying, and recognizing this phenomenon in alkali-activated slag concretes. In this research, the drying shrinkage of one-part alkali-activated slag concrete and the factors affecting it have been investigated analytically and experimentally. In addition to the drying shrinkage test of the produced mixing proportions, a 28-days compressive strength test, slump test, and density test were also performed. In the first stage of the research, experiments were performed with 50%, 52% and, 54% the water to the binder. The compressive strength had a decreasing trend and the drying shrinkage has an increasing trend by increasing the water amount. In the second stage, the effect of zero, 5%, 10% and, 15% of microsilica has been investigated. By increasing the microsilica from zero to 5%, an increase in compressive strength was observed. Also, in most of the tested cases, by increasing the microsilica from 5% to 10%, the compressive strength slightly decreased, which finally, by increasing the microsilica to 15%, the compressive strength sharply decreased. Also, by increasing the microsilica, the drying shrinkage was decreased. At the third stage of the research, the effect of alkali activator was also investigated with 18% as group one (G1) and 20% as group two (G2). The drying shrinkage for mixing proportions for group one was calculated close or a little more than the mixing proportions for the group two except in mixing proportions with 15% microsilica. The fourth step was to study the curing method, which in all the mixing proportions except for 15% microsilica, the compressive strength of the specimens in plastic bags was approximately equal to or slightly less than the compressive strength of specimens cured underwater. Also, the drying shrinkage of wet cured specimens was less than the specimens covered by plastic. Finally, by using three-quarters of the experimental data, an analytical model was presented to predict the drying shrinkage of one-part alkali-activated slag concrete during the time. By comparing the results of this model with the other quarter of the experimental data, the accuracy of this model was examined. key words: One-Part Alkali-Activated Slag Concrete-drying shrinkage- Analytical model of drying shrinkagecompressive strength
سیمان پرتلند به عنوان پرمصرفترین مادهی ساختمانی و همچنین به عنوان دومین مادهی مصرفی پس ازآب شناخته شده است. این حجم عظیم تولید و استفاده از این ماده با هزینههای جانبی بسیاری مانند مصرف قابل مالحظهی انرژی مانند برق و سوخت فسیلی که با انتشار فراوان گازهای گلخانهای همراه است. بنابراین با توجه به نیاز روز افزون به این ماده، جایگزین نمودن سیمان پرتلند با چسبانندههای جدید با اثرات زیست محیطی و مصرف انرژی کمتر و عملکرد بهتر همچون چسبانندههای قلیا فعّال، نه تنها امری ممکن، بلکه ضروری به شمار میآید.در این پژوهش آزمایشات با جایگزین نمودن تمامی سیمان پرتلند با سرباره قلیا فعّال به منظور حذف اثرات زیست محیطی ناشی از تولید سیمان پرتلند انجام گردید. به طور معمول مواد قلیا فعّال به صورت دو جزئی و از ترکیب محلول قلیایی و مواد جامد آلومینوسیلیکاتی به وجود میآیند. به دلیل قلیاییت باال، خورندگی و البته ویسکوزیتهی این محلولهای قلیایی، ساخت، نگهداری، حمل و نقل و ترکیب آنها با مواد جامد برای استفاده در مقیاسهای بزرگ مشکل آفرین میگردد. لذا اولین قدم در راستای مصرف انبوه این مواد در صنعت ساخت و ساز، توسعه مواد قلیا فعّال تک جزئی از ترکیب مواد آلومینوسیلیکاتی و فعّال کننده جامد به عنوان روش جایگزین میباشد. در این روش مانند سیمان پرتلند، تنها با اضافه نمودن آب به این ترکیب جامد واکنشهای شیمیایی آغاز میگردد. الزم به ذکر است که میزان افت خشکشدگی در بتنهای سرباره قلیا فعّال بیشتر از بتنهای معمولی و در برخی موارد تا چند برابر گزارش گردیده است. از آن جایی که منظور ننمودن و یا منظور کردن نامناسب این جمعشدگی در طراحی سازهها و ساخت اعضای بتنی منجر به ترک خوردگی غیر سازهای یا تاب برداشتن سازه میگردد، اهمیت مطالعه و شناخت این پدیده در تکنولوژی سرباره قلیا فعّال و تأثیر نوع مواد اوّلیه و میزان آنها را نمایش میدهد. در این پژوهش به بررسی تحلیلی و آزمایشگاهی پدیدهی افت در بتن قلیا فعّال سربارهای تک جزئی و عوامل مؤثر بر آن پرداخته شده است. در کنار آزمایش میزان افت نمونههای ساخته شده، آزمایش مقاومت فشاری 28 روزه، آزمایش اسالمپ و آزمایش چگالی برای تمامی طرحهای اختالط انجام گردید. در مرحلهی اول پژوهش به منظور بررسی تأثیر میزان آب به چسباننده در بتن قلیا فعّال سربارهای تک جزئی با نسبتهای 50 ،52 و 54 درصد آزمایشات انجام گردید. با افزایش آب به چسباننده، مقاومت فشاری روندی نزولی و افت خشکشدگی روندی صعودی به خود گرفته است. در مرحله دوم به بررسی اثر میکروسیلیس به فاز چسباننده با نسبتهای وزنی صفر، 5 ،10 و 15 درصد پرداخته شده است. با افزایش نسبت وزنی میکروسیلیس به قسمت بدون آب سیمان قلیایی از صفر تا 05/0 افزایش مقاومت فشاری مشاهده میگردد. همچنین در اکثر حاالت آزمایش شده با افزایش میزان میکروسیلیس از 5 تا 10 درصد مقاومت فشاری اندکی با کاهش روبرو میشود که در نهایت با افزایش نسبت وزنی میکروسیلیس تا 15 درصد، مقاومت فشاری به شدت کاهش مییابد. همچنین با افزایش نسبت وزنی میکروسیلیس به قسمت بدون آب سیمان قلیایی، افت خشکشدگی کاهش مییابد. در مرحله سوم به بررسی اثر فعّال کننده قلیایی به سرباره با نسبتهای 18 و 20 درصدکه به ترتیب تحت نام گروه اول (G1 (و دوم (G2 (معرفی گردیدند، پرداخته شده است. در طرح اختالطهای گروه دوم و با 10 درصد میکروسیلیس به فاز بدون آب سیمان قلیایی، مقاومت فشاری کمتر از طرحهای اختالط گروه اول به دست آمد. در حالی که در طرح اختالطهای بدون میکروسیلیس یا با 15 درصد میکروسیلیس مقاومت فشاری در طرحهای گروه دوم بیشتر از گروه اول میباشد. در طرح اختالط با 5 درصد میکروسیلیس، مقاومت فشاری برای هر دو گروه تقریباً یکسان بوده است. میزان نهایی افت خشکشدگی در طرحهای گروه اول در تمامی طرح اختالطها مگر درطرحهای اختالط با 15 درصد میکروسیلیس بیشتر یا نزدیک به گروه دوم میباشد. مرحله چهارم بررسی دو نوع عمل آوری در آب و در پوشش پالستیکی میباشد که در تمامی طرحهای اختالط جز نسبت 15 درصد میکروسیلیس به چسباننده مقاومت فشاری نمونههای در پوشش پالستیکی تقریباً برابر و یا اندکی کمتر از مقاومت فشاری نمونههای درآب به دست آمده است. همچنین افت خشکشدگی نمونههای عمل آوری شده در آب کمتر از افت خشکشدگی نمونههای عمل آوری شده در پوشش پالستیکی میباشد. در انتها با استفاده از سه چهارم دادههای آزمایشگاهی، مدلی تحلیلی برای پیش بینی افت خشکشدگی در بتن قلیا فعّال سربارهای تک جزئی ارائه گردید. با مقایسهی نتایج حاصل از این مدل با یک چهارم دیگر دادهها دقت مطلوب این مدل بررسی گردید. کلمات کلیدی: بتن قلیا فعّال سربارهای تک جزئی- افت خشکشدگی- مدل تحلیلی افت خشکشدگی- مقاومت فشاری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی