Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Nosoohi
احسان نصوحی دهنوی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Experimental study on creep of lightweight one-part alkali-activated slag concrete
Experimental study on creep of lightweight one-part alkali-activated slag concrete Ehsan Nosoohi Dehnavi Ehsannosoohi@gmail.com September 19, 2020 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Farsi Supervisor: Dr. Kiachehr Behfarnia Kia@iut.ac.ir Nowadays, environmental pollution and increasing greenhouse gases emissions are the main human concerns. One of the main sources of greenhouse gases emissions is the cement production process. According to the researches, about 7.5% of the greenhouse gases entering the atmosphere is due to the cement production process, which is increasing day by day with the increase of construction and demand for concrete production. In recent years, researchers have explored the possibility of replacing cement with other materials. Accordingly, the possibility of replacing an aluminosilicate with an alkaline activator has been extensively investigated. Concrete made with an aluminosilicate source and alkaline activator is called alkali-activated concrete. Alkali-activated concrete is divided into two categories, one-part and two-part. In the two-part type, a combination of alkaline activators is used as a solution in water, but in one-part alkali-activated concrete, a powdered alkaline activator is used. Most of the researches done in the field of alkali-activated concretes were two-part and in the field of one-part alkali-activated concretes the research information and records are very little. The one-part type of alkali-activated has more commercialization potential and does not have the risks of using solutions and the poisoning caused by them. Also, according to researches, the use of slag, which is a by-product of metal smelting industries and is found in abundance in our country; as an aluminosilicate precursor, has been very common due to the high similarity of its compounds and products with cement hydration compounds and products, as well as the desired properties of the concrete made. The study of long-term properties of concrete is an important and effective factor in the design of concrete structures. One of the most important long-term properties of concrete is shrinkage and creep. These changes in concrete volume must be taken into account in structural calculations. The main cause of creep in concrete is the intensity of the load on it. Increasing the rise and even buckling of structural members, especially in high-rise structures, creating decentralization in the load for thin columns and high spans, and reducing the prestressing force in prestressed bridges, which is the main factor. The failure of these structures is due to the destructive effects of creep. Lightening of structures is also important to reduce the seismic force and also reduce the dimensions of the sections of the structure. One of the ways to reduce the weight of the structures is to use concretes made with lightweight structural aggregates. In the present study, one-part alkali-activated slag concretes has been made. Slag with a content of 400 and 450 kg / m3 was used in the mixture design and the activator used was 5-aqueous sodium metasilicate pentahydrate with a ratio of 0.2 content of slag. For aggregates, lightweight structural Leca and ordinary fine-grained and coarse-grained calcareous aggregate were used as variables. After making concrete, properties such as fresh concrete slump, volumetric mass, 7, 28 and 90 days’ compressive strength, water absorption and its shrinkage and creep under two types of curing including wet curing and plastic cover curing, were investigated and the results have been presented. Heat curing also were investigated for compressive strength and water absorption tests. According to the results, the compressive strength of alkali-activated slag concrete samples at all ages were higher than similar ordinary portland cement concrete samples, and in the meantime the final compressive strength of concrete with water curing were higher than the other two types of curing. The water absorption of one-part alkali-activated slag concrete increased with the addition of lightweight aggregate and the increase of slag content. The shrinkage of one-part alkali-activated slag concrete samples and lightweight one-part alkali-activated slag concrete samples were 1.5 and 1.35 times that of concrete made of Portland cement type 1, respectively. Also, the creep in one-part alkali-activated slag concrete samples was about 3 times of that in ordinary portland cement concrete samples. Key Words Lightweight One-part Alkali-Activated Slag Concrete, Structural Lightweight Aggregate, Sodium Metasilicate pentahydrate, Drying Shrinkage, Creep, Curing
امروزه آلودگی­های زیست­محیطی و افزایش میزان تولید گازهای گلخانه­ای از دغدغه­های اصلی بشر می­باشد. یکی از منابع اصلی تولید گازهای گلخانه­ای، فرآیند تولید سیمان است. براساس پژوهش­های انجام­شده، حدود 5/7 درصد گاز گلخانه­ای ورودی به جو ناشی از فرآیند تولید سیمان است که با افزایش ساخت­وساز و تقاضا برای تولید بتن، این میزان روزبه­روز رو به رشد می­باشد. در سال­های اخیر پژوهش­گران به بررسی امکان جایگزینی سیمان با ماده­ای دیگر پرداخته­اند. بر این اساس امکان جایگزینی یک ماده آلومیناسیلیکاتی به­همراه یک فعال­کننده قلیایی بسیار موردتحقیق و بررسی قرار گرفته است. بتن ساخته‌شده با یک منبع آلومیناسیلیکاتی و فعال­کننده قلیایی، بتن قلیافعال نام دارد. بتن­های قلیافعال به دو دسته­ی دوجزئی و تک جزئی تقسیم می­شوند. در نوع دوجزئی از ترکیب فعال­کننده­های قلیایی به‌صورت محلول در آب استفاده می­شود ولی در بتن قلیافعال تک­جزئی از یک فعال­کننده قلیایی پودری استفاده می­شود. اکثر پژوهش­های انجام­شده در زمینه­ی بتن­های قلیافعال دوجزئی بوده است و در زمینه­ی بتن­های قلیافعال تک­جزئی اطلاعات و سوابق پژوهش بسیار اندک است. نوع تک­جزئی قلیافعال از پتانسیل تجاری­سازی بیش­تری برخوردار است و خطرات استفاده از محلول­ها و مسمومیت ناشی از آن­ها را نیز ندارد. همچنین براساس پژوهش­های صورت گرفته، استفاده از سرباره که محصول جانبی کارخانجات ذوب فلزات می­باشد و در کشور ما فراوان یافت می­شود؛ به‌عنوان پیش­ماده آلومیناسیلیکاتی به دلیل مشابهت زیاد ترکیبات و محصولات تولیدی آن با ترکیبات و محصولات هیدراسیون سیمان و همچنین خصوصیات مطلوب بتن ساخته­شده، بسیار رایج بوده است. بررسی خصوصیات بلند­مدت بتن، امری مهم و تأثیرگذار در طراحی سازه­های بتنی است. از مهم­ترین خصوصیات بلندمدت بتن افت و خزش می­باشد. این تغییرات حجم بتن الزاماً باید در محاسبات سازه لحاظ گردد. عامل اصلی ایجاد خزش در بتن، شدت بار وارده بر آن می­باشد. افزایش خیز و حتی کمانش اعضای سازه­ای مخصوصاً در سازه­های بلندمرتبه، ایجاد خروج از مرکزیت در بار برای ستون­های لاغر و پل­های دهانه­بلند و کاهش نیروی پیش­تنیدگی در پل­های پیش­تنیده که عامل اصلی ناکامی این سازه­ها است، از اثرات مخرب خزش هستند. سبک­سازی سازه­ها نیز امری مهم در جهت کاهش نیروی زلزله و همچنین کاهش ابعاد مقاطع سازه می­باشد. یکی از راه­های کاهش وزن سازه استفاده از بتن­های ساخته‌شده با سبک­دانه­های سازه­ای می­باشد. در پژوهش حاضر به ساخت بتن قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی پرداخته شده است. سرباره با عیار 400 و 450 کیلوگرم بر مترمکعب در طرح اختلاط استفاده گردیده و فعال­کننده مورداستفاده، متاسیلیکات سدیم 5 آبه با نسبت 2/0 عیار سرباره بوده است. برای سنگ­دانه از سبک­دانه لیکا سازه­ای و سنگ­دانه معمولی آهکی ریزدانه و درشت­دانه به­ صورت متغیر استفاده شده است. پس از ساخت بتن، خصوصیاتی همچون اسلامپ بتن تازه، جرم حجمی، مقاومت فشاری 7، 28 و 90 روزه، جذب آب و افت و خزش آن تحت دو نوع عمل­آوری درون آب و درون پوشش پلاستیک بررسی گردیده و نتایج ارائه شده است. برای آزمایشات مقاومت فشاری و جذب آب، عمل­آوری تحت حرارت نیز بررسی شده است. براساس نتایج، مقاومت فشاری نمونه­های قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی در همه سنین بیش­تر از بتن­های مشابه سیمانی هستند و در این بین مقاومت فشاری نهایی بتن­های تحت عمل­آوری درون آب بهتر از دو نوع عمل­آوری دیگر است. جذب آب بتن­های قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی با افزودن سبک­دانه و افزایش عیار سرباره افزایش می­یابد. افت خشک­شدگی بتن قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی و بتن سبک قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی به ترتیب 5/1 و 35/1 برابر بتن ساخته­شده با سیمان پرتلند تیپ 1 است. همچنین خزش بتن قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی حدود 3 الی 5/3 برابر بتن معمولی ساخته­شده با سیمان پرتلند تیپ 1 به­دست آمده است. کلمات کلیدی: بتن قلیافعال سرباره­ای تک­جزئی، سبک­دانه لیکا سازه­ای، متاسیلیکات سدیم، افت خشک­شدگی، خزش، عمل­آوری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی