SUPERVISOR
Mohammad reza Eftekhar,Davood Mostofinejad
محمدرضا افتخار (استاد راهنما) داود مستوفی نژاد (استاد مشاور)
STUDENT
Maryam Badihi
مریم بدیهی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Mechanical Properties and Durability of Polypropylene Fiber Concrete Based on Bacterial Agent
Fibrous concrete is one of the most usable materials in construction industry. There are several different fibroses that are used in concrete including Polypropylene fibrous. Recently polypropylene fibrous concrete are used vastly in constructions such as road pavement, airstrip, massive foundations with big deflections, and especially in concrete cover of tunnels. The most noticeable defects of fibrous concrete is high porosity that shows negative effects on mechanical properties of concrete. The pores in these type concretes are considered one of the most intensifying weakness factor in durability and integrity. In this regard, scientists suggest various solutions to reduce these pores in concrete such as use of pozzolanic cement, use of silica fume to replace part of the cement, utilization of special kind of microorganism in cement paste, etc. Among the solutions presented that have environmental benefits is use of calcium carbonate deposition of bacterial properties and permeability of polypropylene fibrous concrete.In the event of achieve the study goals, samples are divided in two main groups: samples that have bacteria in concrete mixing water and samples intubated. Impact tests by a specific bacterium Bacillus bacteria called Bacillus Pasteurii families by different experiments were performed on the samples. In the first group of samples, the concentration 1× Cells / ml of bacteria is added to the concrete mixure at the time of mixing concrete; While in the second group of samples, flexible tubes at the time of making concrete, mold and embedded in concrete mixture and then poured on them, In other words these samples containing tubes are built-in. In these samples, the concentration of 1× Cells / ml on a weekly basis for four weeks to be injection tube. In both cases,there are four mix designs with different percentages of polypropylene fiber volume: 1-Samples without fibers (0% fiber), 2-Samples containing 0.4% fiber, 3- Samples containing 0.6% fiber, 4- Samples containing 0.8% fiber. It should be noted that all design mixes were designed and built with 12 and 19 mm fiber length. Generally,42 cube samples for water absorption test at 70mm dimensions,84 cube samples at 100mm dimensions for compressive strength test between the ages of 7 and 28 days, 42 prismatic samples by dimensions of 200×200×120 mm for the test of concrete permeability and 63 prismatic samples by the dimensions of 100×100×350 mm for bending and patience test were made. By analyzing the results and comparing them can be say that using Bacillus Pasteurii bacteria in polypropylene fiber reinforced concrete improved mechanical properties and durability of concrete. So that the compressive strength of concrete at 28 days at most 30%, water absorption nearly 40%, concrete permeability about 20% and the bending strength of concrete about 30% improved. By comparing the results of samples containing bacteria in water with samples were intubated, it can be concluded that the samples containing bacterial suspension have better performance in the mechanical properties of the samples have been intubated. Although both samples have a significant improvement compared to the control samples, but it also seems necessary to note when cannulation method using bacteria have fewer restrictions applicable compared with the samples that use of bacteria in the water mixing concrete.
بتن مسلح به الیاف کاربردهای فراوانی در صنعت ساخت و ساز و مهندسی عمران دارد. از جمله الیاف مورد استفاده در بتن، لیف پلیپروپیلن میباشد. بتن حاوی الیاف پلیپروپیلن در سالهای اخیر در سازههایی نظیر روسازی راهها و فرودگاهها، پیهای عظیم با تغییرشکلهای زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونلها به وفور استفاده شده است. از جمله عیوب چشمگیر بتن الیافی، میزان تخلخل زیاد آن است که اثرات منفی بر خصوصیات مکانیکی بتن دارد. منافذ موجود در این نوع بتن از جمله مهمترین عوامل تشدیدکنندهی ضعف دوام و یکپارچگی آن محسوب میشود. در همین راستا محققین راهکارهای مختلفی مانند استفاده از سیمان پوزولانی، استفاده از دودهی سیلیسی به عنوان جایگزین قسمتی از سیمان مخلوط، بکارگیری نوعی خاص از باکتری در مخلوط بتنی و ... جهت کاهش این منافذ در بتن پیشنهاد دادهاند. از جمله راهکارهای ارائه شده با مزیت زیست محیطی میتوان به استفاده از رسوبگذاری کربنات کلسیم ناشی از فعالیت باکتریایی در بتن اشاره کرد. بنابراین در این تحقیق سعی شده است تأثیر این رسوبات بر خصوصیات مکانیکی و نفوذپذیری بتن مسلح به الیاف پلیپروپیلن را مورد بررسی قرار دهیم. در راستای دستیابی به اهداف تحقیق، نمونهها به دو گروه کلی نمونههای حاوی باکتری در آب اختلاط بتن و نمونههای لوله گذاری شده تقسیم میشوند. آزمایشهای تأثیر باکتری توسط نوعی خاص باکتری از خانواده باسیلوسها به نام Bacillus Pasteurii توسط آزمایشهای مختلفی بر روی نمونهها انجام گرفت. در گروه اول نمونهها، باکتری با غلظت Cells/ml ×1 در زمان اختلاط بتن، به مخلوط بتنی اضافه میشود؛ در حالی که در گروه دوم نمونهها، لولههایی انعطافپذیر در زمان ساخت بتن، درون قالبها جاسازی شده و سپس مخلوط بتنی بر روی آنها ریخته میشود، به بیانی دیگر نمونهها حاوی لوله هایی از قبل تعبیه شده هستند. در این گروه نمونهها، غلظت Cells/ml ×1 به صورت هفتگی به مدت چهار هفته به لولهها تزریق میشوند. در هر دو گروه نمونه، چهار دسته طرح اختلاط با درصدهای مختلف حجمی الیاف پلیپروپیلن وجود دارد : 1- نمونههای فاقد الیاف (0% الیاف) ، 2- نمونههای حاوی 4/0% الیاف ، 3- نمونههای حاوی 6/0% الیاف ، 4- نمونههای حاوی 8/0% الیاف. لازم به ذکر است که همهی طرح اختلاطها با دو طول لیف 12 و 19 میلیمتری طراحی و ساخته شدند. در مجموع 42 نمونه مکعبی به ابعاد 70 میلیمتر جهت آزمایش جذب آب، 84 نمونه مکعبی به ابعاد 100 میلیمتر برای آزمایش مقاومت فشاری در سنین 7 و 28 روز، 42 نمونه منشوری به ابعاد 120×200×200 میلیمتربرای آزمایش نفوذپذیری بتن، و 63 نمونه منشوری به ابعاد 350×100×100 میلیمترجهت آزمایش خمش و بررسی طاقت ساخته شد. با بررسی نتایج و مقایسهی آنها میتوان عنوان نمود استفاده از باکتری Bacillus Pasteurii و فعالیت آن در بتن مسلح به الیاف پلیپروپیلن، خصوصیات مکانیکی و دوامی بتن بهبود مییابد. به گونهای که مقاومت فشاری در سن 28 روزهی بتن در بهترین حالت 30% ، جذب آب بتن نزدیک به 40% ، نفوذپذیری بتن نزدیک به 20% و مقاومت خمشی آن تا حدود 30% بهبود یافته است. با مقایسهی نتایج نمونههای حاوی باکتری در آب اختلاط بتن با نمونههای لولهگذاری شده، میتوان نتیجه گرفت که نمونههای حاوی سوسپانسیون باکتری عملکرد بهتری در افزایش خصوصیات مکانیکی نسبت به نمونههای لولهگذاری شده دارند. اگرچه هر دو گروه نمونه، بهبود قابل توجهی نسبت به نمونههای شاهد داشتهاند؛ اما توجه به این نکته نیز ضروری به نظر میرسد که روش لولهگذاری در استفاده از باکتری، کاربردیتر و دارای محدودیتهای کمتر نسبت به روش استفاده از باکتری در آب اختلاط بتن است. کلمات کلیدی : رسوبات کربنات کلسیم، باکتری، بتن مسلح به الیاف، پلیپروپیلن، نفوذپذیری، خصوصیات مکانیکی