SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما)
STUDENT
HADI KENNEDY
هادی کندی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Parameters affecting the permeability of one-part alkali activated slag concrete
In today's world, the role of concrete industry has become an important element in ecoNomic, structural and architectural issues. But it should be Noted that cement production, as the main component of concrete structures, has a significant share (about 7%) in Co 2 emissions from the atmosphere, which is in contrast to sustainable development. Hence, for many years, the community of researchers has sought to find an aPropriate alternative to reduce or eliminate Portland cement from the concrete industry, which can be considered as a turning point in current research. With all the kNowledge about concrete durability, concrete demolition is a major dilemma that threatens the service life of concrete structures, especially hydraulic structures. Dams and other hydraulic structures are structures with long service life, due to the high repair cost, the durability of these structures is important, it is clear that concrete design based only on the compress strength canNot secure durability and service life in different environments. Therefore, considering the durability parameters is required in addition to the resistance in order to design a concrete. Concrete industry in order to develop sustainable, concrete design based on durability should be considered in order to ensure the service life of the structure and reduce waste of materials. For the destruction of concrete, the destructive factors must first be able to penetrate the concrete body in the first step. Therefore, it can be state that the permeability of concrete is one of the most important factors in the life of concrete structures. Emphasizing that in most models, the prediction of the service life of concrete structures based on the amount of carbonation depth and chlorine penetration depth is referred to as the main factor in the coefficient of permeability of concrete. The purpose of this study was to investigate the permeability of alkali active slag concrete one part and investagation of the effective parameters on it. Alkali active slag concrete one part is produced by activating the slag of the Isfahan smelter using sodium metasilicate along with common aggregates in the market. in the first step, the effect of sodium metasilicate on slag and the effect of the type of treatment on the permeability of this type have been experimented. Then, by adding different amounts of microsilica, naNo silica and polypropylene fibers, to study the slump tests, compressive strength, water impermeability , Chlorine ion permeability and carbon dioxide gas permeability have been investigated. Also, in order to clarify some structural changes in alkali active slag concrete one part, X-ray diffraction (XRD) has been used. In general, among the results obtained in this study, better performance was observed in plastic treatments in comparison with water treatment samples. Also, the positive effect of microsilicon and naNosilica on compression strength and permeability parameters is one of the observations of this study. Key words: Concrete, Alkali activated, Slag, one-part, curing, Permeability, Compressive strength, Microsilica, Nanosilica, fibers.
نقشآفرینی صنعت بتن در جهان امروز به دلیل مسائل اقتصادی، سازهای و معماری به امری ناگریز تبدیلشده است. اما باید توجه داشت که تولید سیمان بهعنوان جزء اصلی ساختار بتن بهتنهایی سهم قابلتوجهی (حدود 7 درصد) در انتشار گاز CO 2 موجود در جو دارد، که این مسئله در تضاد با توسعه پایدار است. ازاینرو سالهاست که جامعه محققین درصدد یافتن جایگزینی مناسب جهت کاهش یا حذف سیمان پرتلند از صنعت بتن هستند که در این میانساخت بتنهای قلیافعال را میتوان نقطهی عطفی در تحقیقات حاضر دانست. با همهی دانشی که نسبت به دوام بتن کسبشده، خرابیهای بتن معضل بزرگی است که عمر مفید سازههای بتنی و بخصوص سازههای هیدرولیکی را تهدید میکند. سدها و دیگر سازههای هیدرولیکی، سازههای با عمر بهرهبرداری طولانی هستند و به علت هزینهی بالای تعمیرات، مسئله دوام در آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است. کاملاً مشخص است که طراحی بتن صرفاً بر اساس مقاومت نمیتواند پاسخگوی دوام بتن و تأمین عمر مفید آن در محیطهای مختلف باشد. ازاینرو لحاظ کردن پارامترهای دوام علاوه بر مقاومت در طراحی بتن الزامی است. صنعت بتن در راستای توسعه پایدار بایستی به طراحی بتن بر اساس دوام جهت تأمین عمر مفید سازه و کاهش اتلاف مصالح توجه نماید. برای تخریب بتن، عوامل مهاجم در گام نخست میبایست قادر به نفوذ داخل جسم بتن باشند. بنابراین میتوان اینطور بیان نمود که نفوذپذیری بتن یکی از مهمترین عوامل مؤثر در عمر سازههای بتنی است. با تأکید بر همین موضوع است که در اکثر مدلها، پیشبینی عمر مفید سازههای بتنی بر اساس میزان عمق کربناسیون و عمق نفوذ کلر از ضریب نفوذپذیری بتن بهعنوان عامل اصلی نامبرده میشود. هدف از انجام این پژوهش بررسی نفوذپذیری بتن قلیافعال سربارهای تکجزئی و بررسی پارامترهای مؤثر بر آن است. بتن قلیافعال سربارهای تکجزئی از طریق فعال نمودن سربارههای کارخانه ذوبآهن اصفهان بهوسیله متاسیلیکات سدیم در کنار سنگدانههای رایج در بازار تولید میشود. در این پژوهش در گام نخست به بررسی تاثیرنسبت متاسیلیکات سدیم به سرباره و تأثیر نوع عملآوری بر میزان نفوذپذیری این نوع بتن پرداختهشده است و سپس با افزودن مقادیر متفاوت میکروسیلیس، نانوسیلیس و الیاف پلیپروپلین به بررسی آزمایشات اسلامپ، مقاومت فشاری، نفوذناپذیری آب، نفوذپذیری یون کلر و نفوذپذیری گاز کربن دیاکسید پرداختهشده است. همچنین در راستای روشنتر شدن برخی تغییرات ساختاری در بتن قلیافعال سربارهای تکجزئی از تفرق اشعه ایکس (XRD) استفادهشده است. به طور کلی از میان نتایج حاصل میتوان به عملکرد بهتر نمونههای عملآوری شده در پوشش پلاستیکی نسبت به نمونههای عمل آوری شده در آب اشاره نمود. همچنین مقدار بهینهی نسبت آب به قسمت خشک چسباننده (W/B) بر اساس نتایج مقاومت فشاری برابر با مقدار 6/0 است. از میان میکروسیلیس، نانوسیلیس و الیاف پلیپروپیلن، بالاترین مقاومت فشاری و کمترین درصد جذب آب، عمق نفوذآب، بارالکتریکی عبوری و عمق کربناسیون در حالت جایگزین نمودن 15% وزنی میکروسیلیس با چسباننده به دست آمد. لازم بهذکر است افزودن الیاف پلیپروپیلن در بتن قلیافعال سربارهای تکجزیی، سبب کاهش ناچیز مقاومت فشاری، عمق نفوذذ آب وکربناسیون شد. کلمات کلیدی: بتن، قلیافعال، سرباره، تکجزئی، عملآوری، نفوذپذیری، مقاومت فشاری، میکروسیلیس، نانوسیلیس، .