SUPERVISOR
Reza Khodadadi,Kiachehr Behfarnia
رضا خدادادی (استاد مشاور) کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
STUDENT
Mohammad Ali asgari
محمد علی عسگری رنانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
An Experimental Study on the Effect of Pozzolans on Durability of Conventional and Fiber Reinforced Self Compacting Concrete in Frost Exposure
Self Compacting Concrete(SCC) is a new type of concrete to which considerable importance has been attached by researchers, manufactures and users, because of specific characteristics that have shown in fresh state and it is now being frequently used in the world. With respect to characteristics expected by self compacting concrete and in order to achieve self compactibility, it is essential to use more powder materials in it, in comparison with conventional concrete . To do so, pozzolans are generally used to make SCC. Service life of concrete, is a time that in which concrete is sufficiently strong to the design load and concrete durability is one of the factors that has considerable influence on the service life of concrete. a durable concrete has more resistant to chemical and physical attacks. Freezing and thawing is one of the physical destructive factor and if a concrete has not enough resistance regarding freeze-thaw cycles, it will deteriorate in a time period much shorter than its service life by being exposed to their attacks.This research aims to investigate and compare the pozzolans effects on Frost resistance of conventional and fiber reinforced self compacting concrete. The effect of freezing and thawing on concrete can be analyzed through measuring compressive strength and length, weight and water absorption changes in concrete samples. Water cement ratio is one of the most important parameter that has a considerable effect on frost resistance of concrete, Hence, water cement ratio was considered constant in this study. The pozzolans used in this study were silicafume, metakaolin and zeolit and the polypropylene fibers were used to reinforce the concrete. The mixtures were divided into two groups. These two groups of mixtures contained 0 and 0.1% poly propylene fibers (PP) by volume, respectively. The single binder was made by 100% type I Portland cement. The binary binders contained silica fume (5%,10%), Metakaolin (5%,10%) and Zeolite (5%,10%) that were replaced with the same weight of cement. In addition, in order to a better study of the effect of fibers on concrete durability on frost resistance, the volumetric fiber ratios of 0.05% and 0.15% were only used in the mixtures containing 10% silicafume. To investigation the combined effect of pozzolans, 3 mixtures with combining 3 above mentioned pozzolans were made ( 5% of each pozzolans was used in any combination). Therefore 19 mixtures were obtained that with respect to the number of required specimen to conduct the experiments(18), totally 342 cubic specimens with dimensions of 10 cm were made. The specimens were tested under freezing and thawing conditions according to ASTM C666 B standard. To compare the mixtures against freeze-thaw cycles, the change in length, weight and water absorption ratio and compressive strength of specimens were analyzed. The results show that replacing percentage of cement with a pozzolan can have a positive and remarkable influence on frost resistant of SCC. Among the pozzolans used in this study, the silicafume had the greatest impact of compressive strength. Although Zeolit had no effect on increase of compressive strength, a desirable performance against freeze-thaw perceived in this regard. Use of fibers(PP) for the purpose of concrete durability against freeze and thaw, have been positive assessed. Key words: Self compacting concrete(SCC),Concrete durability, Freeze and thaw, Pozzolan , Polypropylene fiber,
بتن خودمتراکم (SCC) نسل جدیدی از بتن است که با توجه به خصوصیاتی که در فاز تازه از خود به نمایش گذاشته است، توانسته توجه بسیاری از محققین، سازندگان و استفادهکنندگان بتن را به خود جلب کند و حجم وسیعی از ساخت و ساز را در جهان به خود اختصاص دهد. با توجه به ویژگیهایی که از بتن خودمتراکم انتظار میرود و جهت رسیدن به خصوصیات خودتراکمی بتن استفاده از مقدار بیشتری مواد پودری در آن نسبت به بتن معمولی امری ضروری است، به همین دلیل به طور معمول از پوزولانها در ساخت بتن خودمتراکم استفاده میشود. عمر مفید بتن عمری است که بتن بتواند در آن مقاومت کافی در برابر بار طراحی را داشته باشد و از عوامل تأثیرگذار بر روی کاهش و یا افزایش عمر مفید بتن دوام بتن است. بتن بادوام مقاومت بیشتری در برابر حملات شیمیایی و فیزیکی از خود نشان میدهد. از عوامل مخرب فیزیکی میتوان به فرآیند یخ و ذوب اشاره نمود. چنانچه بتنی دوام کافی در برابر چرخههای یخ و ذوب را نداشته باشد با قرار گیری در معرض حملات آن در مدتی بسیار کمتر از عمر مفید از بین خواهد رفت. هدف از انجام این تحقیق، بررسی و مقایسهی تأثیر پوزولانها بر دوام بتن خودمتراکم معمولی و الیافی در برابر چرخههای مخرب یخ و ذوب است. تأثیر یخبندان بر روی بتن را میتوان با اندازهگیری مقاومت فشاری، تغییر طول، تغییر وزن و تغییر جذب آب نمونههای بتنی بررسی نمود. به دلیل اینکه در این پژوهش هدف بررسی تأثیرات مواد پوزولانی بر روی دوام بتن در برابر یخ و ذوب بوده است و با توجه به تأثیری که نسبت آب به سیمان بر روی دوام بتن در اثر یخبندان دارد، نسبت آب به سیمان در این پژوهش ثابت و برابر 39/0 در نظر گرفته شده است. پوزولانهای مصرفی در این تحقیق میکروسیلیس، متاکائولن و زئولیت هستند و از الیاف پلیپروپیلن جهت مسلحکردن بتن استفاده شده است. در تهیهی طرحها از دو طرح شاهد یکی معمولی و دیگری حاوی 1/0 درصد حجمی الیاف استفاده شده است که سیمان تنها مادهی چسبانندهی آنها به حساب میآید. دیگر طرحها با اضافه کردن مقدارهای 5 و 10 درصد از هر کدام از پوزولانهای نامبرده به هر دو طرح شاهد به دست میآید. همچنین برای بررسی بهتر تأثیر الیاف بر دوام در برابر یخ و ذوب از نسبتهای 05/0 و 15/0 درصد حجمی الیاف تنها در طرح حاوی 10درصد میکروسیلیس استفاده شده است و به منظور بررسی تأثیر ترکیبی پوزولانها سه طرح با ترکیب سه پوزولان نامبرده ساخته شده است، که از هر کدام به مقدار 5درصد در مخلوط استفاده میشد. بدین ترتیب 19 طرح به دست میآید که با توجه به تعداد نمونههای لازم جهت انجام آزمایشات از هر طرح 18 عدد و در مجموع تعداد 342 نمونهی مکعبی به ابعاد 10سانتیمتر ساخته شده است. نمونه ها مطابق با استاندارد ASTM-C666-B تحت آزمایش یخ و ذوب قرار گرفتند. برای مقایسه ی عملکرد طرح های اختلاط در برابر یخبندان، تغییرات وزن، طول، درصد جذب آب و مقاومت فشاری نمونه ها قبل و بعد از قرارگیری در شرایط یخبندان، مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق نشان داده شد، که استفاده از مواد پوزولانی میتواند تأثیر بسزایی بر دوام بتن نسبت به عامل یخ و و ذوب داشته باشد. در بین پوزولانهای استفاده شده در تحقیق میکروسیلیس بیشترین تأثیر را بر روی مقاومت بتن داشته است. همچنین زئولیت هر چند تأثیری در افزایش مقاومت بتن نداشته اما عملکرد مطلوبی در برابر سیکلهای یخ و ذوب از خود نشان داده است. استفاده از الیاف نیز جهت افزایش دوام بتن در برابر سیکلهای یخ و ذوب مؤثر ارزیابی شده است. کلمات کلیدی: بتن خودمتراکم (SCC) دوام بتن در برابر یخ و ذوب، پوزولان، الیاف پلیپروپیلن