بررسی خواص مکانیکی و دوام نمونه های ژئوپلیمری ساخته شده با ترکیب سرباره، پوزولان طبیعی و خاک پسماند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان

2 کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازه های هیدرولیکی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری های پیشرفته کرمان

چکیده

مطالعه حاضر به بررسی مشخصات مکانیکی و دوام مخلوط‌های ژئوپلیمری ساخته شده بر پایه پوزولان طبیعی خاش، سرباره کوره آهن گدازی اصفهان و خاک پسماند کارخانه‌های تولید سنگ‌دانه می‌پردازد. مواد پایه مذکور به صورت تنها یا به صورت ترکیب با یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته‌اند. بدین منظور خاک پسماند و پوزولان در درصدهای 25% ، 50% و 75% با سرباره جایگزین شده‌اند که با احتساب مخلوط‌های غیر ترکیبی در مجموع 9 طرح مخلوط ساخته شده است. خصوصیات مورد بررسی شامل: مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، درصد جذب موئینه آب، ضریب تسریع شده نفوذ یون کلراید و آزمایش جذب حجمی آب بوده است. همچنین شرایط عمل‌آوری نیز برای مخلوط‌های مختلف تغییر کرده و نتایج با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج حاضر حاکی از آن می‌باشد که به دلیل فعالیت پایین‌تر مواد پایه پوزولان طبیعی و خاک پسماند نسبت به سرباره، جایگزینی بخشی از مواد با سرباره سبب بهبود خواص مکانیکی و دوام می‌گردد به گونه‌ای که بهترین مخلوط از لحاظ خصوصیات دوام مخلوط P25S75 است که حتی از مخلوط S100 بهتر عمل کرده است. تاثیر جایگزینی با سرباره در خاک پسماند بهبود بسیار قابل توجهی را نسبت مخلوط تنها حاوی پسماند ایجاد کرده است و می‌توان اثر بهبود بخش آن را بیشتر از مخلوط حاوی پوزولان دانست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation on The Mechanical Properties and Durability of Geopolymer Mixes Produced with Hybrid Utilization of Slag, Natural Pozzolan and Waste Soil

نویسندگان [English]

  • Hesam Madani 1
  • javid hosseinbor 2
1 Assciate Professor, Dept. of Civil Engineering, Kerman Graduate University of Technology
2 Master of Civil Engineering kerman graduate university of technology
چکیده [English]

The present study investigates the mechanical properties and durability of geopolymer mixtures produced based on pumice natural pozzolan, ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and waste soil of aggregate production plants. The aforementioned materials were used in the hybrid form to produce geopolymer. For this purpose, waste soil and pozzolans have been replaced with slag at the levels of 25%, 50% and 75%. The characteristics which have been studied were, compressive strength, flexural strength, sorptivity, rapid chloride ion migration (RCM) coefficient and water absorption content. In addition, different curing conditions were investigated for different mixtures and the results have been compared with each other. The present results indicate that due to the lower reactivity of the natural pozzolan and the waste soil compared to GGBFS, partial replacement of these materials with slag enhanced the mechanical and durability properties, so that the best mixture in terms of durability properties was P25S75. This mix outperformed the S100 mixture in several characteristics. The combined use of GGBFS and the waste soil has also improved the characteristics compared to the mixture with 100% waste soil, which was significantly higher than the promoting effect of GGBFS on the natural pozzolan.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geopolymer
  • Ground granulated blast furnace slag (GGBFS)
  • Pozzolan
  • Waste soil
  • Durability
  • Mechanical Strength
منابع
[1]               Davidovits, J., “The need to create a new technical language for the transfer of basic scientific information. Transfer and Exploitation of Scientific and Technical Information”, Commission of the European Communities, 1982a.
[2]               Davidovits, J., “Geopolymers Inorganic polymeric new materials”, Journal of Thermal Analysis, Vol.37, 1991, pp:1633–1656.
[3]               Davidovits, J., “Geopolymer Chemistry and Applications”, Institut Géopolymère, 2008.
[4]               Davidovits, J., “Environmentally Driven Geopolymer Cement Application”, Geopolymer Conference, Melbourne, Australia, 2002.
[5]               Thakur R.N. and Ghosh S., “Effect of Mix Composition on Compressive Strength and Microstructure of Fly-Ash Based Geopolymer Composites”, ARPN J. of Engineering and Applied Sciences, Vol.4, 2009, pp:68-74.
[6]                Duxson P. and Fernandez-Jimenez A. and Provis J.L., “Geopolymer Technology: The Current State of the Art”, J. of Material Science, Vol.42, 2007, pp: 2917-2933.
[7]               Neville A.M., “Properties of Concrete”, Fourth Edition, Pearson Education Limited, UK, 2004.
[8]               Allahverdi A. and Yazdanipour M. and hashemi M., “Investigation the set and strength behaviors of Blast-furnace slag Blended Geopolymer Cement Based on Natural Pozzolan”, The 11th Iranian Chemical Engineering Congress (ICHEC11), November 28-30, 2006, Tehran, Iran.
[9]               Jafari Nadoushan M. and RamezanianPour A., “The effect of type and concentration of activators on flowability and compressive strength of natural pozzolan and slag-based geopolymers”, Construction and Building Materials, Vol. 111, 2016, pp:337-347.
[10]            Sarathi D. and Piradip N. and Kumar S., “Strength and Permeation Properties of slag Blended Flay Ash Based Geopolymer Concrete”, Advanced Materials Research, Vol. 651, 2013, pp:168-173.
[11]            Ramamohana RB. and Ruben N. and Sri Rama Chand M. and Chandra Sekhar Reddy I., “Mix Design and Mechanical Properties of Fly Ash and GGBFS-Synthesized Alkali-Activated Concrete (AAC)”, journal of infrastructures, 2019.
[12]            رمضانیانپور ع، بهمن زاده ف، ذوالفقار نسب آ، رمضانیانپور ا، "بررسی تاثیر مقدار ماده پایه و نسبت آب به مواد سیمانی در نفوذ یون های کلراید در بتن ژئوپلیمری حاوی سرباره کوره آهن گدازی"، نشریه مهندسی عمران امیر کبیر، دوره 50، شماره 4، .673-684، 1397
[13]            ASTM C109, " standard test method for compressive strength of hydraulic cement mortars". ASTM International, West Conshohocken, PA, 2008.
[14]            BS EN 196-3:2016, "Methods of testing cement—. Determination of setting times and soundness”, BS EN, 2005.: p. 193-196.
[15]            ASTM, C642–06., “Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete”, ASTM, West Conshohocken, PA, USA, 2006.
[16]            Astm, C1585.-04., "Standard test method for measurement of rate of absorption of water by hydraulic-cement concretes". ASTM International, 2004.
[17]            Build, N 492, "Concrete, mortar and cement-based repair materials: Chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments". Nordtest method, 1999. 492(10).
 
دوره 5، شماره 2 - شماره پیاپی 10
پاییز و زمستان 1399
صفحه 148-166
  • تاریخ دریافت: 18 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری: 12 فروردین 1400
  • تاریخ پذیرش: 18 فروردین 1400