SUPERVISOR
Morteza Madhkhan
مرتضی مدح خوان (استاد راهنما)
STUDENT
Seyed mohsen Ghorboddin
سیدمحسن قرب الدین
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
The Study of Effect of Various Curing Conditions and using Different Pozzolanic Materials on Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforced Concrete in course of time
Concrete is one of the most widely used building materials due to its facility of production and proper physical and mechanical properties. During time and sever environment, many reinforced concrete structures began to deteriorate due to development of fissures and cracks. Hence using rebar in concrete has approximately no effect on elimination of micro-cracks propagation, so by incorporation of fibers in concrete mix, this problem could be solved. Glass fibers are the most common used fibers in concrete. The use of glass fibers in concrete improves the properties of concrete such as increasing tensile strength, flexural strength, impact resistance and increasing energy absorption. Glass fiber reinforced concrete productions may suffer a change of mechanical properties when exposed to humid environment. This reduction of tensile and flexural strength and ductility of GFRC products is known as ageing. This research investigates the effect of different curing conditions and using several pozzolanic materials on mechanical properties of GFRC in duration of time. For this purpose, GFRC specimens were manufactured with 1 and 2 percent of glass fibers and Microsilica, Nanosilica and Metakaolin as pozzolanic materials. In mix design the content of Microsilica, Metakolin and Nanosilica is 10%, 10% and 1% by weight of cement respectively. After demolding, specimens were cured in four different conditions. In first method specimens were immersed in 23°C water. In second method they were stored in fog room with atleast 16° C and 95% RH. The third method was carried out by using a curing material as liquid membrane forming and in the fourth curing condition, acrylic polymer was added to mix design as an admixture. Test results at the age of 7, 28 and 90 days of curing, showed that compressive strength, which is a matrix related property, will increase in duration of time, in all mix designs and curing conditions. Also incorporation of more glass fibers causes the reduction of compressive strength but negligibly. Modulus of rupture and toughness indices which are fiber related properties, was reduced in curing period of first and second curing methods of which are water based curing conditions. Pozzolanic materials led to largely increase of modulus of rupture. Moreover using these materials reduced the rate of degradation of modulus of rupture and toughness indices in duration of time but couldn't restrain it completely. Specimen's MOR of which cured in third and fourth curing methods, water retention curing conditions, was reduced. While an improvement in toughness indices was observed. In other hand, comparison of MOR and toughness indices of GFRC specimens containing 1 and 2 percent of glass fibers revealed that increasing glass fiber content, improves MOR and toughness indices. According to test results, the most amounts of MOR and compressive strength belongs to Metakaolin specimens and Microsilica one, respectively. While, specimens containing Nanosilica, has the least rate of degradation of MOR. It's carried out that the most amounts of toughness indices belongs to Metakaolin and Microsilica specimens respectively. In this case, the least rate of degradation has occurred in Nanosilica specimens. Key words: Glass Fiber Reinforced Concrete, Ageing, Curing, Pozzolan, Compressive Strength, Modulus of Rapture, Toughness
بتن به دلیل سهولت در اجرا و برخورداری از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مناسب، یکی از محبوبترین مصالح مورد استفاده در صنعت ساختمان میباشد. با گذشت زمان و قرارگرفتن بتن در معرض شرایط محیطی ناملایم، به علت تشکیل و گسترش شکافها و ترکها در اعضای بتنی، سازههای بتن آرمه دچار زوال میشوند. از آنجا که آرماتورهای فولادی تقریبا اثری در کنترل و جلوگیری از گسترش ترک در بتن ندارند میتوان با اضافه نمودن الیاف به ترکیب بتن، این مشکل را رفع نمود. از جمله پرکاربردترین انواع الیاف مورد استفاده در بتن، الیاف شیشه میباشد. استفاده از الیاف شیشه باعث بهبود ویژگیهای بتن میشود که از آن جمله میتوان به افزایش مقاومت کششی، افزایش مقاومت خمشی، بهبود مقاومت در برابر ضربه و افزایش میزان جذب انرژی اشاره نمود. با قرار گرفتن اعضای بتن مسلح به الیاف شیشه در معرض شرایط محیطی مرطوب، خصوصیات مکانیکی آن دچار تغییر میشود و مقاومت کششی، خمشی و شکلپذیری بسیاری از محصولات GFRC، کاهش پیدا میکند که در اصطلاح به این پدیده پیرشدگی میگویند. در این پایاننامه به بررسی تاثیر همزمان استفاده از روشهای مختلف عملآوری و استفاده از مواد پوزولانی بر کاهش پدیدهی پیرشدگی در بتن مسلح به الیاف شیشه پرداخته شده است. به این منظور، نمونههای GFRC با استفاده از 1 و 2 درصد الیاف شیشه و مواد پوزولانی میکروسیلیس، نانوسیلیس و متاکائولین ساخته شدند. مقدار میکروسیلیس و متاکائولین برابر 10 درصد وزن سیمان و مقدار نانوسیلیس برابر 1 درصد وزن سیمان در نظر گرفته شد. پس از خارج شدن نمونههای بتنی از قالب، چهار روش مختلف جهت عملآوری آنها به کار گرفته شد. در روش اول نمونهها در آب ?C 23 غوطهور شده و در روش دوم در محیطی با رطوبت نسبی بیش از 95% و دمای حداقل ?C 16 نگهداری شدند. روش سوم شامل مالیدن مادهی عملآورندهی سطحی (کیورینگ) بر روی نمونههای بتنی بوده و در روش چهارم مادهی شیمیایی اکریلیک پلیمر به عنوان یک افزودنی، جهت عملآوری به مخلوط بتن اضافه شد. نتایج آزمایش نمونههایی که در سنین 7، 28 و 90 روز انجام گرفت، نشان داد که مقاومت فشاری نمونههای بتن مسلح به الیاف شیشه که از ویژگیهای وابسته به ملات بتن میباشد، در کلیهی طرحهای اختلاط و روشهای عملآوری، با گذشت زمان افزایش مییابد. همچنین نتایج نشان میدهد که با افزایش درصد الیاف مصرفی، مقاومت فشاری به میزان ناچیزی دچار کاهش می شود. مدول گسیختگی و شاخصهای طاقت نمونههای بتنی که از ویژگیهای وابسته به الیاف بتن میباشد، در روشهای عملآوری اول و دوم که مبتنی بر استفاده از رطوبت جهت عملآوری میباشند، در طول زمان دچار کاهش میشود. استفاده از مواد پوزولانی ضمن افزایش چشمگیر مدول گسیختگی، از نرخ زوال مدول گسیختگی و شاخصهای طاقت در طول زمان کاسته اما نتوانست به طور کامل از آن جلوگیری نماید. در روشهای عملآوری سوم و چهارم که مبتنی بر حفظ رطوبت طرح اختلاط میباشند، تنها مدول گسیختگی در طول زمان دچار کاهش شده و شاخصهای طاقت در طول زمان بهبود مییابند. همچنین با مقایسهی مدول گسیختگی و شاخصهای طاقت نمونههای GFRC حاوی 1 و 2 درصد الیاف شیشه، میتوان دریافت که با افزایش درصد الیاف شیشه، این مقادیر نیز افزایش مییابند. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین مقادیر مقاومت فشاری و مدول گسیختگی به ترتیب مربوط به نمونههای حاوی متاکائولین و میکروسیلیس میباشد. این در حالی است که نرخ زوال مدول گسیختگی در طول زمان عملآوری، در نمونههای حاوی نانوسیلیس کمتر از سایر نمونهها میباشد. با بررسی شاخصهای طاقت نمونههای مختلف، ملاحظه میگردد که بیشترین مقادیر طاقت به ترتیب مربوط به نمونههای حاوی میکروسیلیس و متاکائولین میباشد. در این خصوص نیز کمترین نرخ زوال مربوط به نمونههای حاوی نانوسیلیس میباشد. کلمات کلیدی: بتن مسلح به الیاف شیشه، پیرشدگی، عملآوری، پوزولان، مقاومت فشاری، مدول گسیختگی، طاقت