Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Khosravi mashizi
محمد خسروی مشیزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

A study on effect of pozzolan and fiber on durability of Alkali-activated slag concrete against freeze-thaw cycles
Concrete is one of the most important, widely used and low price building material with suitable ductility in construction industry. Due to the vast application of concrete, growing need of cement production and its harmful environmental effects such as emission of 7% of in atmosphere and considerable consumption of energy, it is important to provide an alternative production in order to move through sustainable development. One strategy is to produce a concrete which is more compatible with environment. One solution for reduction in OPC consumption is using alkali activated binders. Concrete rapidly loss their strength in a less time than the service life considered for them under distractive environmental condition. In some structures such as dams, powerhouses, bridges and tunnels which have longer service life and in many cases the cost of repairing and taking care of them is more than their initial building cost this problem is gotten more important. Freezing and thawing is one of the physical destructive factors 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. However concretes with higher compressive strength usually are more resisters against physical and chemical harmful environment attack, but some other factors such as permeability and internal structure denseness could have excessive influence in concrete durability. The aim of this research is investigating of metakaolin and polypropylene fibers effect on alkali-activated slag concrete resistance and durability in freeze-thaw cycles. Alkali-activated slag concrete is a mixture of activated Isfahan steel plant slag by alkaline solution containing sodium hydroxide, sodium silicate and conventional aggregates gaining. According the aim of this study which is investigating of fiber and metakaolin effect, a constant mixture design is used and the single variable parameter is quantity of fibers and metakaolin. In preparation of mixture designs a basic design without metakaolin and two other designs with 10 and 20 percentage of metakaolin replacement were used. Other designs were obtained by adding 0.1, 0.3, 0.5 and 0.7 volumetric percentage of polypropylene fiber to the three explained design. So by considering all mixtures mode 15 mixture designs were used. 22 cubic specimens with dimensions of 10 cm were made from each mixture design and experiment of compressive strength and freeze-thaw cycles tests were done on them. 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 after end of freeze and thaw cycles. The results of experiment showed that adding of 10 % metakaolin improve durability and compressive strength. Also using of 0.1% fiber improve durability of concrete against freeze and thaw. Keywords Alkali- activated slag concrete, freeze-thaw cycles, compressive strength, polypropylene fibers and metakaolin
بتن به عنوان یکی از مهمترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی ارزان قیمت با شکل پذیری مناسب در صنعت ساختمان می‌باشد. با توجه به میزان مصرف بالای بتن و نیاز روزافزون به تولید سیمان، توجه به اثرات مخرب زیست محیطی این ماده، ازجمله سهم حدود 7 درصدی انتشار گاز در جو، مصرف قابل ملاحظه‌ی انرژی از قبیل برق و سوخت فسیلی، امری اجتناب ناپذیر بوده و ارائه محصولات جایگزین جهت حرکت در مسیر توسعه‌ی پایدار، اصلی ضروری به شمار می‌آید. یکی از راهکارهای تولید بتنی سازگار با محیط زیست و کاهش مصرف OPC یا سیمان‌های پرتلند معمولی، استفاده از چسباننده‌های پوزولانی فعال شده می‌باشد. بتن تحت شرایط محیطی مخرب به سرعت و در مدتی کمتر از زمانی که به عنوان عمر مفید برای آن در نظر گرفته شده است آسیب دیده و مقاومت خود را از دست می‌دهد. این مسئله در سازه‌هایی همچون سدها، نیروگاه‌ها، پل‌ها و تونل‌ها که عمر بهره‌برداری از آن‌ها بسیار زیاد بوده و هزینه‌ی تعمیر و نگهداری آن‌ها در بسیاری موارد از هزینه اولیه ساخت بالاتر است از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. 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 قرار‌گیری در شرایط یخبندان در مدتی بسیار کمتر از عمر مفید خود از بین خواهد رفت. هر چند بتن‌هایی با مقاومت فشاری بالا معمولاً مقاومت بیشتری در برابر حملات فیزیکی و شیمیایی محیط مخرب از خود نشان می‌دهند، اما عوامل دیگری چون نفوذپذیری و تراکم ساختار داخلی بتن و چیدمان حفره‌های موجود در بتن نیز می‌تواند تأثیر بسزایی در دوام بتن داشته باشد. هدف از انجام این پایان نامه بررسی تأثیر پوزولان متاکائولین و الیاف پلی‌پروپیلن بر مقاومت و دوام بتن قلیا فعال سرباره‌ای در برابر چرخه‌های یخ و ذوب است. بتن قلیا فعال سرباره‌ای از طریق فعال سازی سرباره‌ی کارخانه‌ی ذوب‌آهن اصفهان به کمک محلول قلیایی متشکل از هیدروکسید سدیم و سیلیکات سدیم و ترکیب با سنگدانه‌ی معمولی تولید شده است. به دلیل اینکه در این تحقیق هدف بررسی تأثیر متاکائولین و الیاف بوده است در همه‌ی طرح‌ها از یک طرح اختلاط ثابت استفاده شده است و تنها پارامترهای متغیر در طرح‌های اختلاط، مقادیر متاکائولین و الیاف مورد استفاده می‌باشد. در تهیه‌ی طرح‌ها از یک طرح شاهد فاقد متاکائولین و دو طرح با جایگزینی مقادیر 10 و 20 درصد وزنی متاکائولین استفاده شده است. دیگر طرح‌ها از اضافه کردن 1/0، 3/0، 5/0 و 7/0 درصد حجمی الیاف پلی‌پروپیلن به سه طرح مذکور به دست آمده‌اند. بنابراین با در نظر گرفتن حالت‌های ترکیبی در مجموع از 15 طرح اختلاط استفاده شده است. از هر کدام از این طرح‌ها تعداد 22 نمونه‌ی مکعبی 10 سانتی‌متری ساخته شده که بر روی این نمونه‌ها آزمایش مقاومت فشاری و آزمایش‌های مربوط به چرخه‌های یخ و ذوب انجام شده است. نمونه‌ها مطابق با استاندارد ASTM C666-B تحت آزمایش یخ و ذوب قرار گرفتند. برای مقایسه‌ی عملکرد طرح‌های اختلاط در برابر چرخه‌های یخ و ذوب آزمایش‌های مقاومت فشاری، تغییر طول، تغییر وزن و تغییر جذب آب بعد از اتمام سیکل‌های یخ و ذوب بر روی نمونه‌ها انجام شد. نتایج آزمایش‌ها نشان دادند که جایگزینی متاکائولین به میزان 10 درصد وزنی علاوه بر افزایش مقاومت فشاری باعث بالا رفتن دوام بتن نیز می‌شود. همچنین استفاده از 1/0% حجمی الیاف دوام بتن در برابر یخ و ذوب را افزایش می‌دهد. کلمات کلیدی: بتن قلیا فعال سرباره‌ای، چرخه‌ی یخ و ذوب، مقاومت فشاری، الیاف پلی‌پروپیلن، متاکائولین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی