Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hosein Emamjomeh
حسین امام جمعه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of durability of engineered cementitious composites containing zeolite and microsilica in magnesium sulfate environment
Engineered cementitious composites (ECCs) are new materials that have been developed after years of research to remove one of the biggest defects in concrete, such as brittleness and low ductility. In fact, ECC is a fiber-reinforced cementitious material that has a very high ductility and has been optimized in its design, mixing ratios, and other influential parameters by the theory of micromechanics. A characteristic feature of the ECC is its high ductility with strain-hardening behavior. Unlike conventional concrete that undergoes localized cracking due to tensile stresses, the ECC exhibits multiple cracking under tensile stress, which means that in the area under tensile stress, a large number of cracks with a relatively small gap (less than 2 cm) and small crack width (less than 100 microns) beget. The tensile strain of ECC in direct tensile testing is usually more than 2%. The mechanical and geometric properties of the fiber play a significant role in many of the characteristics of the ECC, including strain-hardening behavior and cracking behavior. The ECC was originally developed with polyethylene fibers (PE), but because of its high cost, PVA fibers were replaced by PVA, which is currently the most commonly used fiber in making ECC PVA fibers. In this thesis, the durability of ECC containing zeolite and microsilica in magnesium sulfate environment is investigated. For this purpose, the mechanical properties and durability of ECC made with PVA fibers and polypropylene (PP) are compared experimentally. In this study, in addition to cement, zeolite, microsilica, and limestone powder were used in production of ECC. Mechanical properties and durability of samples made at the age of 28, 150, 180 and 210 days have been investigated and compared. In order to investigate the mechanical properties of the samples, the compressive strength tests and toughness test were carried out to determine the durability of the samples in the magnesium sulfate medium. The variations in compressive strength, rupture modulus, mid-span deflection and surface area under the load-displacement curve were measured, as well as changes‌‌in mass and volume. It was also observed in this study that ECC manufacturing with pozzolans such as microsilica and zeolite, although not common in previous studies, was feasible, and the samples produced showed a‌ mechanical‌ and‌ durable characteristic. Keywords: Engineering cementitious composite, Zeolite, Microsilica, Polypropylene fibers, Polyvinyl alcohol fibers, Magnesium sulfate environments.
کامپوزیت‌های سیمانی مهندسی شده(ECC)، مصالحی نوین می‌باشند که پس از سال‌ها تحقیق و پژوهش در راستای رفع یکی از بزرگترین نقص‌های بتن یعنی ترد بودن و شکل پذیری کم آن ابداع گردید. در واقع ECC یک ماده پایه سیمانی مسلح به الیاف است که شکل‌پذیری بسیار بالایی دارد و در طرح آن، نسبت‌های اختلاط و سایر پارامترهای تاثیرگذار توسط تئوری‌ مایکرومکانیک بهینه‌سازی شده‌اند. ویژگی بارز ECC شکل‌پذیری بالای آن همراه با رفتار کرنش-سختی است. برخلاف بتن‌های متداول که تحت تنش‌های کششی دچار ترک خوردگی‌های موضعی با عرض زیاد می‌شوند، ECC تحت تنش‌ کششی رفتار چند ترکی از خود نشان می‌دهد به این معنی که در ناحیه تحت تنش کششی تعداد زیادی ترک با فاصله‌ای نسبتا کم (کمتر از 2 سانتیمتر) و عرض ترک ناچیز (کمتر از 100 میکرون) تشکیل می‌شود. کرنش کششی ECC در آزمایش کشش مستقیم معمولا بیش از 2 درصد است. ویژگی­های مکانیکی و هندسی الیاف نقش قابل توجهی در بسیاری از مشخصات ECC از جمله رفتار کرنش-سختی و نحوه ترک خوردگی آن دارد. ECC در ابتدا با الیاف پلی­اتیلن(PE) ابداع گردید اما به دلیل قیمت بسیار بالا، الیاف پلی­وینیل الکل ((PVA جایگزین آن شد. در حال حاضر متداول­ترین الیاف در ساخت ECC الیاف PVA می­باشد. در این پایان‌نامه دوام ECC حاوی زئولیت و میکروسیلیس در محیط سولفات منیزیم بررسی می‌گردد. برای این منظور مشخصات مکانیکی و دوام کامپوزیت­های سیمانی مهندسی شده ساخته شده با دو نوع الیاف PVA و پلی­پروپیلن (PP) به صورت آزمایشگاهی با یکدیگر مقایسه گردیده­اند. در این تحقیق برای ساخت ECC علاوه بر سیمان از زئولیت، میکروسیلیس و پودر سنگ‌آهک استفاده شده است. مشخصات مکانیکی و دوام نمونه‌های ساخته شده در سنین 28، 150، 180 و 210 روز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته‌اند. به منظور بررسی مشخصات مکانیکی نمونه‌ها آزمایش‌های مقاومت فشاری و طاقت و به منظور بررسی دوام نمونه‌ها در محیط سولفات منیزیم تغییرات در مقاومت فشاری، مدول گسیختگی، خیز وسط دهانه و سطح زیر منحنی بار-تغییرمکان و همچنین تغییرات جرم و حجم اندازه‌گیری شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهند که ضمن عملی بودن ساخت ECC با الیافPP ، ECC ساخته شده علاوه بر خصوصیت مکانیکی مناسب، خصوصیت کرنش-سختی تحت تنش کششی را دارا می‌باشند. همچنین در این تحقیق مشاهده گردید که ساخت ECC با پوزولان‌هایی از جمله میکروسیلیس و زئولیت با وجود اینکه در پژوهش‌های گذشته چندان متداول نبوده است امکان پذیر است و نمونه‌های ساخته شده مشخصات مکانیکی و دوام مناسبی از خود نشان دادند. کلمات کلیدی: کامپوزیت سیمانی مهندسی شده، زئولیت، میکروسیلیس، الیاف پلی‌پروپیلن، الیاف پلی‌وینیل‌الکل، محیط سولفات منیزیم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی