مقایسه آزمایشگاهی تاثیر سرباره های ضایعاتی اصفهان و اسفراین بر خواص مقاومتی و دوام بتن در محیط سولفاتی و رفتار خمشی تیرهای بتن آرمه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

امروزه انواع مختلفی از ضایعات صنعتی بعنوان مصالح پایدار معدنی برای جایگزینی بخشی از سیمان در تولید بتن با رویکرد اقتصادی استفاده می‌شوند. هدف اصلی این تحقیق، مقایسه و بررسی تاثیر استفاده از دو نوع سرباره کارخانه ذوب‌آهن اصفهان و کارخانه فولاد اسفراین به عنوان جایگزینی از درصدهای مختلف سیمان در بتن معمولی بود که در سه فاز انجام شد. نمونه‌‌های بتنی با طرح اختلاط و درصدهای مختلف از دو نوع سرباره با نسبت‌های آب به سیمان برابر 54/0 و 43/0 در فاز اول ساخته شدند و پس از قرارگیری در حوضچه آب، در سنین 28، 56 و 90 روز مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفتند. در فاز دوم، نمونه‌های بتنی با درصدهای بهینه سرباره برای سنجش دوام نمونه‌ها ساخته شدند. تیرهای بتن مسلح با ابعاد 1000×150×150 میلی‌متر با 3 طرح اختلاط متفاوت در فاز سوم و برای بررسی عملکرد سازه‌ای بتن‌های حاوی درصدهای بهینه سرباره ساخته و آزمایش تیر خمشی چهار نقطه‌ای برای بدست آوردن ظرفیت نهایی انجام شد. نتایج آزمایشات نشان داد که گرچه مقاومت نمونه-های بتنی حاوی درصدهای مختلف سرباره در سن 28 روز کمتر از بتن معمولی بود ولی مقاومت نمونه‌های بتنی حاوی 30 درصد سرباره اصفهان و 20 درصد سرباره اسفراین در سن 56 و 90 روز تقریبا برابر بتن معمولی و مقاومت هدف بودند. نتایج آزمایشات دوام در فاز دوم نشان دادند که دوام نمونه‌های حاوی سرباره در محیط سولفاتی بیش از بتن معمولی بود. همچنین ظرفیت نهایی خمشی تیرهای بتن مسلح حاوی 30 درصد سرباره اصفهان و 30 درصد سرباره اسفراین به ترتیب 10 درصد افزایش و 3 درصد کاهش نسبت به تیر بدون سرباره نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Comparison of Effect of Isfahan and Esfarayen Slags on Strength-Durability Properties Sulfate-Exposed Concretes and Flexural Behavior of RC Beams

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kazem Sharbatdar 1
  • Mostafa Babaei 2
1 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
2 Graduated MS, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Today, various types of industrial waste are used as sustainable mineral materials to replace part of cement in concrete production with an economic approach. The main purpose of this study is to compare and evaluate the effect of using two types of slag from Isfahan Steel Plant and Esfarayen Steel Plant as a replacement of different percentages of cement in ordinary concrete, which was done in three phases. Concrete samples with mixing design and different percentages of two types of slag with water-cement ratios equal to 0.54 and 0.43 were made in the first phase and after being placed in the water pool, at the ages of 28, 56 and 90 days. were tested for compressive strength. In the second phase, concrete samples with optimal percentages of slag were made to measure the samples. Reinforced concrete beams with dimensions of 1000 × 150 × 150 mm with 3 different mixing designs in the third phase and to check the structural performance of concretes containing optimal percentages of slag were made and a four-point bending beam test was performed to obtain the Ultimate capacity. became. The results of the tests showed that although the strength of concrete samples containing different percentages of slag at the age of 28 days was lower than that of normal concrete, but the strength of concrete samples containing 30% of Isfahan slag and 20% of Esfarayen slag at the age of 56 and 90 days was almost equal to normal concrete. And resistance was the goal. The results of the durability tests in the second phase showed that the durability of samples containing slag in sulfate environment was more than normal concrete. Also, the ultimate bending capacity of reinforced concrete beams containing 30% of Isfahan slag and 30% of Esfarayen slag showed a 10% increase and a 3% decrease, respectively, compared to the beam without slag.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compressive strength"
  • Durability"
  • Slag"
  • Industrial waste"
  • Sulfate environment"
  • "
  • Flexural strength"
  1. مستوفی نژاد، داوود. 1382. تکنولوژی و طرح اختلاط بتن، انتشارات ارکان
  2. رمضانیان پور ، ع. 1395.  بررسی تاثیر مواد جایگزین سیمان بر عملکرد بتن در برابر حمله سولفوریک اسید. نهمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد.
  3. Chunlin, Liu., Kunpeng, Zha., Depeng, Chen. 2011. Possibility of Concrete Prepared with Steel Slag as Fine and Coarse Aggregates: A Preliminary Study - International Conference on Advances in Engineering (ICAE )
  4. Awoyera. O. , Paul ., Olofinnade. M. , Olurotimi ., Busari. A. , Ayobami ., Akinwumi. I. , Isaac ., Oyefesobi , Moyosore ., Ikemefuna , Michael . 2016 . Performance of steel slag aggregate concrete with varied water-cement ratio. Department of Civil Engineering, College of Engineering, Covenant University, PMB 1023, Ota, Nigeria 
  5.  Diotti, A., Cominoli, L., Galvin, A., Sorlini, S., Plizzari, G., 2021. Sustainable Recycling of Electric Arc Furnace Steel Slag as Aggregate in Concrete: Effects on the Environmental and Technical Performance, Sustainability, 13, 521, pp 1-13.
  6.  Netinger, I.; Bjegovic, D.; Vrhovac, G. 2011, Utilisation of steel slag as an aggregate in concrete. Materials and Structures, 44, pp:1565–1575.
  7.  Qasrawi , H. 2018, Fresh properties of green SCC made with recycled steel slag coarse aggregate under normal and hot weather, J. Clean. Prod. 204, 980–991. [CrossRef]
  8.  Qasrawi, H. 2014, The use of steel slag aggregate to enhance the mechanical properties of recycled aggregate concrete and retain the environment. Constr. Build. Mater. 54, 298–304.
  9.  Awoyera, P.O., Olofinnade, O.M., Busari, A.A., Akinwumi , I.I, Oyefesobi, M., Ikemefuna, M., 2016. Performance of steel slag aggregate concrete with varied water- cement ratio . Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering), eISSN 2180–3722, 78:10, 125–131.
  10.  Habibi, A., Sharbatdar, M.K. 2016. Experimental evaluation of mechanical characteristics and durability of
    concrete specimens under combination of chloride-sulfate environment conditions and sulfate aggregate. Concrete Research Paper. Year 10, number four. ( In Persian). 
  11. Erfanimanesh, A. Sharbatdar, M.K. 2020. Mechanical and microstructural characteristics of geopolymer paste, mortar, and concrete containing local zeolite and slag activated by sodium carbonate. Journal of Building Engineering. ( In Persian )
  12. Building Code Requirements for Structural Concrete ( ACI 318-19 ), 2019, Reported by ACI Committee 318.