بررسی آزمایشگاهی تاثیرات دمای محیطی و مقدار دوده‌‌سیلیسی، بر روی خواص بتن پودری واکنشی ساخته شده از مصالح بومی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار،گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران،

2 کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

دمای محیطی عمل‌آوری و مقدار دوده‌سیلیسی از فاکتورهای تاثیرگذار بر‌روی مشخصات مکانیکی بتن‌پودری‌واکنشی (RPC) می‌باشند. در این تحقیق تاثیرات دمای محیطی عمل‌آوری و همچنین تاثیرات مقدار دوده سیلیسی بر روی بتن پودری واکنشی مورد بررسی قرار گرفته است. از دستگاه اتوکلاو استفاده نشده است برای اینکه اینکه بتوان از این بتن‌ها در محیط‌های مختلف به‌صورت بتن‌ریزی درجا استفاده نمود. نمونه‌های تهیه شده به‌صورت غوطه‌وری در آب عمل‌آوری شده‌اند. برای بررسی تاثیرات دمای محیطی عمل‌آوری، نمونه‌های ساخته‌شده از بتن پودری واکنشی در سه حوضچه‌ آب با دماهای C‌°27، 60 و 80 عمل‌آوری شده و در سنین 3، 7 و 28 روزه تحت آزمایش‌های مقاومت فشاری، کششی و خمشی قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که دمای محیطی عمل‌آوری تاثیرات قابل‌توجهی بر مقاومت اولیه بتن پودری واکنشی دارد، به‌طوری‌که در دماهای بالا افزایش مقاومت بیشتر است. در حالت عمل‌آوری به‌صورت غوطه‌وری در آب، می‌توان گفت که دمایC‌°60 یک دمای اپتیمم است؛ زیرا دمای C‌°80 هرچندکه مقاومت‌های فشاری، کششی و خمشی بالاتری را نشان داده ولی افزایش مقاومت‌ها نسبت به دمایC‌°60 خیلی جزئی می‌باشد. مقاومت فشاری نمونه‌های عمل‌آوری شده در حوضچه‌ آب با دمای C‌°80 نسبت به نمونه‌های عمل‌آوری شده در دمای C‌°27 ، در سنین 3، 7 و 28 روزه به ترتیب 7/43، 5/43 و 9/25 درصد افزایش داشته است؛ همچنین افزایش‌های مقاومت خمشی در حالت‌های مذکور متناظرا برابر 5/51، 4/53 و 8/25 درصد می‌باشد. مشابه همین نتایج در مقاومت کششی نیز مشاهده می‌شود.

در مرحله بعدی برای بررسی تاثیر تغییرات مقدار دوده‌سیلیسی، پنج طرح اختلاط با مقادیر مختلف دوده‌سیلیسی ساخته شدند. این‌مقادیر برحسب درصدی از مجموع موادسیمانی(سیمان+دوده‌سیلیسی) برابر با 0، 10، 15، 25 و 35 درصد درنظر گرفته‌شد. نمونه‌های ساخته‌شده در این مرحله فقط در یک حوضچه آب با دمای C‌°27 در سنین 3، 7 و 28 روزه عمل‌آوری شده ‌و تحت آزمایش‌های مقاومت فشاری، کششی و خمشی قرار گرفتند. قابل ذکر است که در این‌مرحله مجموع مواد سیمانی ثابت و برابر با 1008 کیلوگرم در متر‌مکعب RPC درنظر گرفته‌شده‌است. نتایج حاکی از آن است که جایگزینی دوده‌سیلیسی موجب افزایش مقاومت‌ها شده‌است اما مقدار بهینه در محدوده 15 تا 25 درصد است. مقاومت فشاری نمونه‌های با جایگزینی 25 درصد دوده سیلیسی در سنین 3، 7 و 28 روزه سنین نسبت به نمونه‌های جایگزینی 10 درصد دوده سیلیسی، به ترتیب 3/66، 9/40 و 0/64 درصد افزایش یافته‌است؛ و این افزایش‌ها نسبت به نمونه‌های با جایگزینی صفر درصد (بدون دوده سیلیسی)، متناظرا برابر 8/100، 8/93 و 7/107 درصد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Effects of Curing Temperature and Amount of Silica Fume on Properties of Reactive Powder Concrete Made from Local Materials

نویسندگان [English]

  • Bahman Shervani Tabar 1
  • Mehdi Asadi Melerdi 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering ,Azerbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran,
2 M.Sc., Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

The curing ambient temperature and the amount of Silica Fume are the effective factors on the mechanical properties of reactive powder concrete (RPC). In this research, the effects of the curing ambient temperature and also the effects of the amount of silica fume on reactive powder concrete have been investigated. The autoclave device has not been used so that these concretes can be used in different environments as in-situ concreting. The prepared specimens were cured by immersion in water. To investigate effects of the curing ambient temperature, specimens were cured in water at three temperatures of 27, 60, and 80°C and were tested for compressive, tensile, and flexural strength at the age of 3, 7, and 28 days. The results show that the curing ambient temperature has a significant effect on the early strength of RPC, which increases strength at high temperatures. In the curing in water, it was found that 60°C is an optimum temperature; Because the specimens with the curing ambient temperature of 80°C show higher compressive, tensile, and bending strengths, but the increase in strengths compared to the curing ambient temperature of 60°C is very small. The compressive strength of the specimens cured in the water pool with temperature of 80°C has increased by 43.7%, 43.5%, and 25.9% at the ages of 3, 7, and 28 days, respectively, compared to the specimens cured at temperature of 27°C; Also, the increases in bending strength in the mentioned cases are equal to 51.5, 53.4 and 25.8% respectively. Similar results are also observed in tensile strength. In the next step, to study the effect of the changes in the amount of silica fume, five concrete mixtures with different amounts of silica fume were produced. These values were considered as a percentage of cementitious material (cement + silica fume) of 0, 10, 15, 25, and 35%. The specimens made in this step were only cured in a water pool with temperature of 27°C at the ages of 3, 7, and 28 days and were tested for compressive, tensile, and bending strength. It should be noted that at this stage, cementitious material (cement + silica fume) is fixed and is equal to 1008 kg / m3 of RPC. The results indicate that the replacement of silica fume has increased the strengths, but the optimal value is in the range of 15 to 25%. The compressive strength of the specimens with 25% replacement of silica fume at the ages of 3, 7, and 28 days has increased compared to the specimens with 10% replacement of silica fume by 66.3%, 40.9%, and 64.0%, respectively. These increases are equal to 100.8, 93.8 and 107.7 percent, respectively, compared to the specimens with zero percent replacement (without silica fume)

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Reactive Powder Concrete (RPC)
  • Curing Ambient Temperature
  • The Amount of Silica Fume
  • Compressive Strength
  • Bending Strength
  • Tensile Strength

مراجع

[1] M.-G. Lee, Y.-C. Wang, C.-T. Chiu. "A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material", Construction and building materials, 21(1):182-189 (2007).
[2] X.Y. Gao, B. Eng, S.M.S. Rahman, S. Millard. "Mix Design and Impact Response of Fibre Reinforced and Plain Reactive Powder", PhD diss., RMIT University (2008).
[3] M. Maalej, S. Quek, J. Zhang. "Behavior of Hybrid-Fiber Engineered Cementitious Composites Subjected to Dynamic Tensile Loading and Projectile Impact", Journal of Materials in Civil Engineering, 17:143-152 (2005).
[4] B. Oh, S. Cha, B.S. Jang, S. Jang, "Development of high-performance concrete having high resistance to chloride penetration", Nuclear Engineering and Design, 212:221-231 (2002).
[5] N.P. Lee, & Chishlom, D. H. "Reactive Powder Concrete", Study Report SR 146 (2005).
[6] B. Chen, T.-P. Chang, C. Wu, J.-J. Wang. "Performance of Reactive Powder Concrete (RPC) with different curing conditions and its retrofitting effects on concrete member", In Concrete repair, rehabilitation and retrofitting II, CRC Press,pp. 443-444  (2008).
[7] Mostofinejad, D., Nikoo, M.R. and Hosseini, S.A. "Determination of optimized mix design and curing conditions of reactive powder concrete (RPC)." Construction and Building Materials,123, pp.754-767 (2016).
 [8] Ju, Y., Tian, K., Liu, H., Reinhardt, H.W. and Wang, L., "Experimental investigation of the effect of silica fume on the thermal spalling of reactive powder concrete." Construction and Building Materials 155, pp. 571-583 (2017).
 [9] B. Zhang, H. Tan, W. Shen, G. Xu, B. Ma, X. Ji. "Nano-silica and silica fume modified cement mortar used as Surface Protection Material to enhance the impermeability", Cement and Concrete Composites, 92, (2018).
 [10] Vigneshwari, M., K. Arunachalam, and A. Angayarkanni. "Replacement of silica fume with thermally treated rice husk ash in Reactive Powder Concrete." Journal of Cleaner Production, 188, pp.264-277 (2018).
 [11] O.Y, Bayraktar, G. Saglam-Citoglu, C.M. Belgin, S. Cetin, and M. Cetin "Investigation of effect of brick dust and silica fume on the properties of portland cement mortar." Fresenius Environmental Bulletin, 28(no.11),pp.7823-7832, (2019).
[12] O.M. Elbasir, A. Araba, M.B. Miskeen, S. Nser, and N.M. Bushahewa. "Effect of Addition Silica Fume to the workability, Strength and Permeability of Concrete". Journal of Pure & Applied Sciences, 18(4). (2019).
[13] Mayhoub, Ola A., El-Sayed AR Nasr, Yehia A. Ali, and Mohamed Kohail. "The influence of ingredients on the properties of reactive powder concrete: A review." Ain Shams Engineering Journal, 12(1), pp.145-158 (2021).
[14] L. Shen, Q. Li, W. Ge, and S. Xu. “ The mechanical property and frost resistance of roller compacted concrete by mixing silica fume and limestone powder: Experimental study”, Construction and Building Materials,10;239:117882, (Apr 2020).
[15] Ahmed, S., Al-Dawood, Z., Abed, F., Mannan, M.A. and Al-Samarai, M., "Impact of using different materials, curing regimes, and mixing procedures on compressive strength of reactive powder concrete-A review." Journal of Building Engineering., 44, p.103238 (2021).
[16] Mousavi Fard, S.J. and M. Raisi "Influence evaluation of key mix design parameters of reactive powder concrete on compressive strength " Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52 (11), 655-658, (2021).(In persian).
[17] J. Newman, B.S. Choo. Advanced concrete technology set, Elsevier (2003).
[18] P. Richard, M. Cheyrezy Composition of reactive powder concretes, Cement and Concrete Research, 25(7), pp.1501-1511 (1995).
[19] K. Wille, A.E. Naaman, G.J. Parra-Montesinos "Ultra-High-Performance Concrete with Compressive Strength Exceeding 150 MPa (22 ksi): A Simpler Way", Aci Materials Journal, 108, pp.46-54 (2011).
[20] Tam, C. M., Tam, V. W. Y. and Ng, K. M., "Optimal conditions for producing reactive powder concrete" Magazine of Concrete Research., 62, No. 10, pp.701-716 (2010).

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 03 بهمن 1401
  • تاریخ بازنگری: 30 فروردین 1402
  • تاریخ پذیرش: 02 خرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار