تأثیر دمای بتن بر خواص رئولوژی و پمپ‌پذیری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت ساخت، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

پارامتر‌های رئولوژی بتن شامل تنش تسلیم و ویسکوزیته پلاستیک، روی سهولت پمپ‌پذیری و جلوگیری از افزایش فشار پمپ، تأثیر عمده‌ای دارند. در تحقیق حاضر، تأثیر دمای مخلوط‌های با و بدون فوق روانساز روی قابلیت پمپ‌پذیری، از طریق بررسی آزمایشگاهی تنش تسلیم و ویسکوزیته پلاستیک مخلوط‌ها در 3 دمای 10، 20 و 30 درجه سانتیگراد، مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر بررسی اثر دمای مخلوط بلافاصله پس از ساخت، تغییرات زمانی این پارامترها نیز در سه دمای ذکر شده، مورد بررسی قرار گرفتند.

نتایج، نشانگر این است که برای مخلوط‌های بدون فوقِ روانساز، افزایش دما باعث افزایش تنش تسلیم می‌گردد. همچنین روند افزایش تنش تسلیم در دمای بالاتر، بیشتر از دماهای پایین‌تر بود. به لحاظ ویسکوزیته پلاستیک، مخلوطِ با دمای کمتر، دارای بیشترین مقدار ویسکوزیته پلاستیک بود. در عین حال، روند افزایش ویسکوزیته پلاستیک در طی زمان، برای مخلوط‌های با دمای بالاتر، سریع‌تر رخ داد. محاسبه فشار پمپ بر مبنای پارامترهای رئولوژی، نشانگر این است که دمای بالاتر اثر محسوسی روی قابلیت پمپ‌پذیری در زمانهای اولیه پس از ساخت مخلوط نداشته است. لیکن با گذشت زمان، قابلیت پمپ‌پذیریِ مخلوطِ با دمای بالاتر، کاهش یافته و مستلزم فشار پمپ بیشتری خواهد بود.

بر اساس نتایج حاصله برای مخلوط‌های حاوی فوقِ روانساز، دمای بالاترِ مخلوط، باعث کاهش فشار پمپ در زمان‌های اولیه پس از ساخت می‌شود. لیکن با گذشت زمان، به تدریج این مزیّت را از دست داده و عملکرد ضعیف‌تری در مقایسه با مخلوط‌های با دمای پایین‌تر خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of Concrete Temperature on its Rheological Characteristics and Pumpability

نویسندگان [English]

  • daniyal ghasemi 1
  • alireza bagheri 2
  • amirhossein abduli 1
1 M.Sc. in Construction Engineering and Management, K. N. Toosi University of Technology
2 Associate Professor, Faculty of Civil Eng, K. N. Toosi University of Technology
چکیده [English]

Rheological parameters of concrete, including yield stress and plastic viscosity, have a major impact on its pumpability. In the present study, the effect of temperature of mixtures with and without superplasticizer on their pumpability, has been studied through laboratory examination of yield stress and plastic viscosity of mixtures at three temperatures of 10, 20 and 30 ° C. In addition to investigating the effect of mixture temperature immediately after production, changes in these parameters over time, at the three temperatures mentioned, were also investigated.The results show that for mixtures without superplasticizer, increasing the temperature, results in increased yield stress. Additionally, the rate of yield stress increase at higher temperatures, was higher compared to that at lower temperatures. In terms of plastic viscosity, the mixture with lower temperature, had the highest amount of plastic viscosity and the rate of plastic viscosity increase over time, was greater for mixtures with higher temperatures. Calculation of the pumping pressure based on the rheological parameters, indicates that shortly after production, higher temperatures do not have a significant effect on pumpability. However, over time, the pumpability of the higher temperature mixtures will decrease, resulting in higher pumping pressure.The results indicate that for mixtures containing superplasticizers, higher concrete temperature, results in a decrease in the pumping pressure during initial times after production. However, over time, it loses this advantage and will have poorer performance compared to the lower-temperature mixtures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fresh concrete
  • Concrete temperature
  • Rheology
  • Concrete pumpability
  • Rheometer

مراجع

[1] ACI Committee 305R, (2010). "Guide to Hot Weather Concreting". American Concrete Institute, Farmington Hills, MI.
[2] سازمان ملی استاندارد ایران،“سنگدانه های بتن-ویژگی ها،” ،شماره.302.
[3] موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران،“ویژگی های سیمان پرتلند،” ،شماره. 389.
[4] ASTM C187, (2011). "Standard Test Method for Amount of Water Required for Normal Consistency of Hydraulic Cement Paste". In: ASTM International.
[5] ASTM C188, (2014). "Standard Test Method for Density of Hydraulic Cement". In: ASTM International.
[6] ASTM C191, (2013). "Standard Test Methods for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle". In: ASTM International.
[7] ASTM C204, (2011). "Standard Test Methods for Fineness of Hydraulic Cement by Air-Permeability Apparatus". In: ASTM International.
[8] ASTM C230/C230M, (2014). "Standard Specification for Flow Table for Use in Tests of Hydraulic Cement". In: ASTM International.
[9] سازمان ملی استاندارد ایران،“افزودنی های بتن، ملات و دوغاب،” ،شماره.2930.
[10] Banfill, P.F.G., (2003). "The Rheology of Fresh Cement and Concrete-A Review". in Proceedings of the 11th International Cement Chemistry Congress, Durban.
[11] Barnes, H.A., Hutton, J.F., and Walters, K., (1989). "An Introduction to Rheology". First Edition, Vol. 3, Amsterdam, The Netherlands, Elsevier Science BV [Google Scholar].
[12] Barnes, H.A., and Nguyen, Q.D., (2001). "Rotating Vane Rheometry—A Review". Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 98(1): 1-14.
[13] Burg, R.G., (1996).  "The Influence of Casting and Curing Temperature on the Properties of Fresh and Hardened Concrete". Portland Cement Association, Research and Development Bulletin RD113.01T: 1-13.
[14] De Schutter, G., and Feys, D., (2016). "Pumping of Fresh Concrete: Insights and Challenges". RILEM Technical Letters, 1: 76-80.
[15] Domone, P.L.J., Yongmo, X., and Banfill, P.F.G., (1999). "Developments of the two-point workability test for high-performance concrete". Magazine of Concrete Research, 51(3): 171-179.
[16] Dontula, P., Macosko, C.W., and Scriven, L.E., (2005). "Origins of Concentric Cylinders Viscometry". Journal of Rheology, 49(4): 807-818.
[17] Dzuy, N.Q., and Boger, D.V., (1985). "Direct Yield Stress Measurement with the Vane Method". Journal of Rheology, 29(3): 335-347.
[18] Ferraris, C.F., Martys, N., George, W.L., Garboczi, E.J., and Olivas, A., (2016). "Calibration of Rheometers for Cementitious Materials". Sixth North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete, Washington, DC.
[19] Ferraris, C.F., Billberg, P., Ferron, R., Feys, D., Hu, J., Kawashima, S., Koehler, E., Sonebi, M., Tanesi, J., and Tregger, N., (2017). "Role of Rheology in Achieving Successful Concrete Performance". A contribution from ACI Committee 238, Workability of Fresh Concrete, www.concreteinternational.com: 43-51.
[20] Hackley, V.A., and Ferraris, C.F., (2001). "The Use of Nomenclature in Dispersion Science and Technology". Special Publication (SP 960-3), Gaithersburg, Maryland, The United States of America, National Institute of Standards and Technology (NIST).
[21] Johnston, C.D., (1993). "Effect of Concrete Mixing Temperatures on Performance of Superplasticizers". Johnston Engineering Ltd. and Alberta Transportation and Utilities.
[22] Koehler, E.P. and Fowler, D.W., (2004). "Development of a Portable Rheometer for Fresh Portland Cement Concrete". International Center for Aggregates Research (ICAR Report 105-3F), The University of Texas at Austin, Aggregates Foundation for Technology, Research and Education (AFTRE).
[23] Petit, J.-Y., Khayat, K.H., and Wirquin, E., (2006). "Coupled effect of time and temperature on variations of yield value of highly flowable mortar". Cement and Concrete Research, 36(5): 832-841.
[24] Petit, J.-Y., Khayat, K.H., and Wirquin, E., (2009). "Coupled effect of time and temperature on variations of plastic viscosity of highly flowable mortar". Cement and Concrete Research, 39(3): 165-170.
[25] Roussel, N., (2006). "Correlation between yield stress and slump: comparison between numerical simulations and concrete rheometers results". Materials and Structures, 39(4): 501-509.
[26] Schmidt, W., Brouwers, H.J.H., Kühne, H.-C., Meng, B., (2014). "Influences of superplasticizer modification and mixture composition on the performance of self-compacting concrete at varied ambient temperatures". Cement and Concrete Composites, 49: 111-126.
[27] Secrieru, E., Mechtcherine, V., Schröfl, C., Borin, D., (2016). "Rheological characterisation and prediction of pumpability of strain-hardening cement-based-composites (SHCC) with and without addition of superabsorbent polymers (SAP) at various temperatures". Construction and Building Materials, 112: 581-594.
[28] Tattersall, G.H., and Banfill, P.F.G., (1983). "The Rheology of Fresh Concrete". London, The United Kingdom, Pitman Books Ltd.
[29] Wallevik, O.H., and Wallevik, J.E., (2011). "Rheology as a tool in concrete science: The use of rheographs and workability boxes". Cement and Concrete Research, 41(12): 1279-1288.
[30] Wallevik, O.H., Feys, D., Wallevik, J.E., and Khayat, K.H., (2015). "Avoiding inaccurate interpretations of rheological measurements for cement-based materials". Cement and Concrete Research, 78: 100-109.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 23 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری: 22 آبان 1401
  • تاریخ پذیرش: 08 آذر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار