Skip to main content
SUPERVISOR
Kiachehr Behfarnia,Abdolreza Kabiri
کیاچهر بهفرنیا (استاد راهنما) عبدالرضا کبیری سامانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behzad Behnami
بهزاد بهنامی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

A study on application of pozzolanic alkali-activated slag concrete in hydraulic structures
The IEA (International Energy Authority) holds the cement industry responsible for emitting between 6% and 7% of all the CO2 emission into the atmosphere. Significant consumption of energies such as electricity and fossil fuels, is and inevitable issue and providing alternative productions in order to move through sustainable development and reducing these effects is essentials. Dams and the related hydraulic structures are known as long servicing life structures. Their maintenance costs are high, so their durability is an important issue. At present, the absence of standard criteria for wear of concrete surfaces prevents specifications of quality in terms of abrasion resistance. Concrete abrasion is one of the most important factors in threating the durability of hydraulic structures. This paper deals with the influence of zeolite and micro silica (by replacing 10%, 15%, 20% and 30% of slag mass) as a natural pozzolan and simultaneously the effect of sodium hydroxide (NaOH) concentration on the fresh and hardened properties of Alkali Activated Slag (AAS) concretes. The slump, abrasion resistance, compressive strength, splitting tensile strength and flexural strength of this type of concrete were investigated and compared by the authors. In order to determine the effect of NaOH concentration on alkali activated slag concrete, three different molarities of NaOH concentrations (4M, 6M and 8M) were used together with sodium silicate (water glass) solution. Also at this work the influence of aggregate content on the engineering property of abrasion resistance was evaluated. The variables considered in this study were: Total aggregate content: 70%, 73%, 75%, 77% and 79% and Ratio of fine aggregate to total aggregate: 0.45, 0.5, 0.55, 0.6. The results of this study indicate that an increase in the NaOH concentration increased the abrasion resistance of concrete while it decreased the compressive strength, splitting tensile strength and flexural strength. The concrete contained silica fume and zeolite reached a suitable compressive strength, splitting tensile strength and flexural strength. Generally, the hardened properties of concrete were improved by partial replacement of slag with zeolite. Based on the present study, an AAS concrete with total aggregate content of 77% and 79% by volume, ratio of fine aggregate to total aggregate of 0.50 and 0.55 can have better compressive strength and abrasion resistance. Key Words: Alkali-activated slag concrete, Zeolite, micro silica, NaOH concentration, Total aggregate content and Ratio of fine aggregate to total aggregate
سازمان بین‌المللی انرژی، صنعت سیمان را مسئول تقریباً ? تا ? درصد تمام آلایندگی CO 2 در اتمسفر می داند. بنابراین اثرات مخرب زیست‌ محیطی تولید سیمان با توجه به مصرف زیاد انرژی از قبیل برق و سوخت فسیلی امری اجتناب ‌پذیر است و ارائه‌ی محصولات جایگزین جهت حرکت در مسیر توسعه ی پایدار و کاهش این اثرات ضروری به شمار می آید. همچنین سدها و دیگر سازه‌های هیدرولیکی، سازه‌هایی با عمر بهره‌برداری طولانی هستند که به علت هزینه ی بالای تعمیرات، مسئله ی دوام در آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این‌ بین سایش مهم‌ترین عامل در کاهش دوام سازه های هیدرولیکی است که تا کنون برای جلوگیری از وقوع آن آیین ‌نامه‌ای مدون ارائه نشده است. جایگزینی سیمان مصرفی در بتن با موادی مانند متاکائولین، خاکستر بادی، سرباره ی کوره بلند از جمله راه‌کار کاهش مصرف سیمان و کاهش سایش در اینگونه سازه ها می تواند باشد . سرباره به علت داشتن درصد زیاد کلسیم ازلحاظ شیمیایی شبیه سیمان پرتلند معمولی است. سرباره به ‌تنهایی می‌تواند به‌عنوان چسباننده در بتن استفاده شود؛ مشروط بر این‌که به ‌وسیله ی یک محلول قلیایی با pH بالا فعال شود. در تحقیق حاضر تأثیر پوزولان های زئولیت و میکروسیلیس بر روی مقاومت های فشاری و کششی، مدول گسیختگی خمشی و مقاومت به سایش بتن‌های قلیا فعال سرباره‌ای بررسی شده است. پوزولان های مذکور به میزان 0%، 10%، 15%، 20%، و30% وزنی جایگزین سرباره شده اند. فعال ‌سازی سرباره به کمک محلول قلیایی متشکل از هیدروکسید سدیم و سیلیکات سدیم انجام گردید. غلظت هیدروکسید سدیم 4، ? و ? مولار انتخاب شد. همچنین تأثیرسنگدانه ها در یک غلظت مشخص بر روی مقاومت فشاری و سایشی این بتن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا غلظت هیدروکسید سدیم معین و برابر با ? مولار و درصدهای سنگدانه و نسبت ماسه به‌کل سنگدانه، متغیر در نظر گرفته شد. این درصدها برای سنگدانه ??، ??، ??، ?? و ?? درصد و برای نسبت ماسه به‌کل سنگدانه برابر با ??/?، ?/?، ??/? و ?0/? انتخاب گردید. مشاهده شد که کارایی بتن با غلظت ? مولار نسبت به بتن های با غلظت ? و ? مولار بهتر بوده و بتن دیرتر به مرحله ی سخت شدن می رسد. میکروسیلیس در افزایش مقاومت فشاری نسبت به زئولیت تأثیر بیشتری دارد. در اکثر طرح‌های اختلاط با افزایش غلظت هیدروکسید سدیم از ? به ? مولار مقاومت سایشی بتن نیز افزایش‌ یافته است. این موضوع برخلاف مقاومت فشاری بتن است که با افزایش غلظت هیدروکسید سدیم از ? به ? مولار مقاومت فشاری کاهش می‌یابد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در بحث سایش، ملات بتن تأثیر بیش‌تری را نسبت به عوامل دیگر در مقاومت به سایش دارد. همچنین نتیجه گرفته شد که می توان درصدهای سنگدانه ?? و 75 و نسبت سنگدانه ??/? و 5/0 را در این تحقیق به‌عنوان انتخابی مناسبی دانست که هم دارای مقاومت سایشی و هم مقاومت فشاری خوبی است. کلمات کلیدی: بتن‌ قلیا فعال سرباره‌ای ، زئولیت، میکروسیلیس، غلظت هیدرکسید سدیم، درصد و نسبت ماسه به‌کل سنگدانه.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی