Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia,Morteza Madhkhan
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما) مرتضی مدح خوان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hamed Taghvaye
حامد تقوائی یزدلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Evaluation of shrinkage and creep in alkali-activated slag concrete
Alkali-activated binders (AAS) can be used as an alternative to the Portland cement. AAS binder is made of slag activation with alkali materials without the use of Portland cement. Long-term deformations can lead to excessive structural deformations under service loads, which can lead to the serious problem in the structural performance. Elastic deformations, along with shrinkage and creep strain, also result in the loss of prestressed loads imposed on the concrete members. Understanding the properties of materials is necessary for proper structural modeling. Design guidelines and analytical models are based on experimental studies on Portland cement and are not necessarily applicable to the other binders. This thesis is intended to contribute to better understanding of the long-term shrinkage and creep of alkali-activated slag concrete and the prediction of long-term behavior of shrinkage and creep of alkali-activated concrete investigated based on experimental data. In this study, the combination of sodium hydroxide and glass water is used for activation. This thesis focuses on mechanical properties, modulus of elasticity, shrinkage and creep, and includes several concrete mixes that have been constructed and cured under different conditions. Concrete specimens are made of different alkali concentrations, sodium silicate modulus, water-to-binder ratio and slag-content. Some specimens were subjected to in-water curing, sealed and under elevated temperature, and mechanical properties, shrinkage and creep of concrete samples were measured. Then, the results will be interpreted and try to explain the reasons for the changes in the properties of this concrete with the help of previous studies, as well as experiments on scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) that performed on the samples. Finally, using experimental results and regression analysis, an analytical model was proposed to predict the shrinkage and creep of AAS concrete, and the proposed equations were compared with the measured results and the similarities and differences between the behavior of AAS and OPC concrete were compared. The results of present study, indicate that the shrinkage and creep of the AAS concrete are higher than the OPC concrete, which can cause structural problems in the long term. Reduction of alkali concentration and modulus of silicate sodium, long-term curing under elevated temperature, reduction of water-to-binder ratio and slag content, are the ways to improve mechanical properties and reduce the long-term deformation of the AAS concrete. Keywords: Concrete; Alkali-activated slag; Workability; Compressive strength; Shrinkage; Creep.
چسباننده‌های قلیا فعال سرباره‌ای (AAS) می‌توانند به عنوان یک جایگزین برای سیمان پرتلند به کار روند. چسباننده موجود در بتن عمدتا سیمان پرتلند معمولی OPC می باشد که تولید آن احتیاج به انرژی و تولید دی اکسید کربن است که با استفاده از تکنولوژی بتن و تکنولوژی های سبز تولید سیمان میتواند سبب کاهش مصرف سیمان و گازهای گلخانه ای در ساخت بتن OPC شود. چسباننده AAS از فعال‌سازی سرباره با مواد قلیایی و بدون استفاده از سیمان پرتلند ساخته می‌شود. تغییر‌شکل‌های بلندمدت سبب تغییرشکل اضافی تحت بارهای بهره‌برداری، می‌تواند سبب مخاطراتی برای عملکرد سازه شود. تغییرشکل‌های الاستیک به همراه کرنش‌های جمع‌شدگی و خزش هم‌چنین می‌تواند سبب ازدست دادن نیروی پیش‌تنیدگی وارد بر اعضای بتنی پیش‌تنیده شود. دانستن خصوصیات مصالح، برای مدل‌سازی صحیح رفتار سازه لازم است. آیین‌نامه‌های طراحی و مدل‌های تحلیلی براساس مطالعات آزمایشگاهی روی سیمان پرتلند صورت گرفته است و لزوما قابل کاربرد برای سایر چسباننده‌ها نیست. این رساله قصد دارد تا به درک بهتر خصوصیات بلندمدت جمع‌شدگی و خزش در بتن قلیا فعال سرباره‌ای کمک کند و به پیش‌بینی رفتار بلندمدت جمع‌شدگی و خزش بتن قلیا فعال سرباره‌ای بر اساس اطلاعات آزمایشگاهی بپردازد. ترکیب سرباره کوره بلند (GGBFS) با محلول قلیایی میتواند سبب تشکیل ژل چسباننده گردد که علاوه بر این مقاومت مکانیکی خوب، مقاومت در برابر حملات شیمیایی و نفوذپذیری کم چسباننده‌های AAS سبب شده است تا جایگزین مناسبی برای سیمان پرتلند معمولی شود. به هر حال افت و نرخ کربناسیون بالای آن و زمان گیرش کم آن می‌تواند جلوی استفاده گسترده آن را بگیرد و لازم است روش‌های بهبود رفتار این چسباننده به خوبی بررسی شود. در این تحقیق از ترکیب سدیم هیدروکسید و آب شیشه به منظور فعال‌سازی استفاده می‌شود. بااینکه مطالعات گسترده ای بر چسباننده های قلیا فعال سرباره ای صورت گرفته است بااینحال مطالعات اندکی در زمینه رفتار بلند مدت نمونه‌های AAS تحت بارگذاری انجام شده است. توجه این رساله بر خصوصیات مکانیکی، مدول الاستیسیته، جمع‌شدگی و خزش، و شامل طرح‌های بتنی متعددی است که تحت شرایط مختلف ساخته و عمل‌آوری شده‌اند. نمونه‌های بتنی با مقادیر متفاوتی از غلظت قلیایی، مدول سیلیکات سدیم، نسبت آب به چسباننده و عیار سرباره ساخته شده‌اند. برخی نمونه‌ها تحت عمل‌آوری داخل آب، عایق‌بندی‌شده و تحت دمای افزایش‌یافته قرار گرفتند و خصوصیات مکانیکی، جمع‌شدگی و خزش نمونه‌های بتنی اندازه‌گیری شدند. سپس به بررسی نتایج پرداخته و سعی شد تا به کمک مطالعات گذشته و همچنین انجام آزمایش‌های تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو X (XRD) که بر روی نمونه‌ها انجام می‌گیرد، دلایل ایجاد تغییرات در خواص این بتن شرح داده شود. در نهایت با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و تحلیل رگرسیون، مدل تحلیلی به منظور پیش‌بینی جمع‌شدگی و خزش بتن AAS پیشنهاد شده و روابط ارائه‌شده با نتایج اندازه‌گیری شده مقایسه شدند و شباهت‌ها و تفاوت‌های رفتار بتن AAS با OPC مقایسه شد. نتایج این تحقیق، نشان‌دهنده جمع‌شدگی و خزش بیشتر بتن AAS نسبت به بتن OPC می‌باشد، که می‌تواند در بلند مدت مشکلاتی را برای سازه به وجود آورد. کاهش غلظت قلیایی و مدول سیلیکات سدیم محلول فعال‌ساز، عمل‌آوری‌های بلند مدت و تحت دمای افزایش‌یافته، کاهش نسبت آب به چسباننده و کاهش عیار سرباره، از راه‌های بهبود خصوصیات مکانیکی و کاهش تغییر‌شکل‌های بلندمدت بتن AAS می‌باشد. کلمات کلیدی : بتن، قلیا-فعال سرباره‌ای، کارایی، مقاومت فشاری، جمع‌شدگی، خزش.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی