مصالح و سازه های بتنی

مصالح و سازه های بتنی

ارزیابی خواص مکانیکی و دوامی بتن های حاوی خاکستر لجن فاضلاب ( SSA ) به عنوان جایگزین سیمان و یا ریزدانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، گرایش سازه، دانشگاه تهران
2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران
3 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران
چکیده
استفاده از الیاف طبیعی و مصنوعی (به تناسب ویژگی‌ها و خواص آن‌ها)، یکی از اساسی‌ترین راهکارهایی است که توسط محققین مختلف به‌منظور بهبود رفتار بتن و رفع معضلات آن، بررسی می­گردد. استفاده از الیاف به‌منظور عمل­آوری داخلی بتن توانمند، از جمله پژوهش‌های صورت پذیرفته در این زمینه است. آب کم و حجم بالای مواد سیمانی مصرف شده در بتن توانمند، سبب اهمیت زیاد کیفیت عمل­آوری به‌منظور دستیابی به مقاومت و دوام بالا در این نوع بتن گردیده است. بدین منظور در این پژوهش، در ابتدا خواص فیزیکی از جمله چگالی و جذب آب و خواص مکانیکی از جمله کرنش نقطه گسیختگی و استحکام کششی الیاف طبیعی نخل خرما (سیس)، مورد بررسی قرار گرفت تا عملکرد این الیاف به‌عنوان ماده عمل‌آورنده داخلی در بتن توانمند مورد ارزیابی قرار گیرد. جذب آب بالا (5/127%) سبب می­شود تا کاهش رطوبت در منافذ مویین بلافاصله جبران شده و عمل­آوری با کیفیت مطلوبی صورت پذیرد؛ سپس، از این الیاف به‌صورت رشته­ای و در درصد و طول‌های متغیر، به‌منظور ساخت مخلوط‌ بتن توانمند عمل‌آوری شده استفاده گردید. نمونه‌هایی برای آزمایش کششی و فشاری بتن بر اساس استاندارد ASTM تهیه شد و در محیط‌های حوضچه آب، اتاق و گونی مرطوب با پوشش پلاستیک نگهداری گردید. نتایج این پژوهش نشان داد: با افزایش درصد جایگزینی الیاف، مقاومت فشاری کاهش می­یابد؛ به‌طوری که بیشترین کاهش مربوط به جایگزینی 3% الیاف با طول بلند و حدود 23% بود؛ همچنین، استفاده از این الیاف سبب بهبود مقاومت کششی بتن گردید و با افزایش طول الیاف مقاومت کششی افزایش یافت؛ به‌طوری که بیشترین افزایش مربوط به جایگزینی 5/2% الیاف با طول بلند و حدود 3% بود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Laboratory Investigation of Potentiol use of Date Palm Fibers for Internal Curing of High Performance Concrete

نویسندگان English

Amirmahdi Nikmanesh 1
Amirmohammad Ramezanianpour 2
Mohammad Shekarchizadeh 3
1 M.Sc. of structural engineering. University of Tehran
2 Associate Professor. School of Civil Engineering, University of Tehran
3 Professor. School of Civil Engineering, University of Tehran
چکیده English

Incorporating natural and synthetic fibers, with regards to their specific characteristics and properties, is a foundational strategy researchers employ to enhance performance and overcome the shortcomings of concrete. The application of fibers for the internal curing of high-performance concrete is a notable area of investigation within this realm. The minimal water content and substantial volume of cementitious materials in high-performance concrete underline the critical role of effective curing in attaining superior strength and durability for such concrete. Accordingly, this study examined the physical and mechanical properties, including density, water absorption, strain at failure and tensile strength, of natural date palm (Sis) fibers, to assess their efficacy as internal curing agents in high-performance concrete. The notable absorption capacity (127.5%) and the ability of these fibers to maintain the absorbed moisture effectively counteract moisture loss in capillary pores, thereby facilitating optimal curing conditions. These fibers were subsequently utilized in varying percentages and lengths to develop mix designs for high-performance concrete. Tensile and compressive samples were fabricated per ASTM standards and stored in different conditions such as submerged in water ponds, in ambient room conditions, and a moist burlap covered with plastic sheeting. This research findings reveal that an increase in fiber percentage leads to a decrease in compressive strength, with the most pronounced decline observed with 3% long fibers, by approximately 23%. Conversely, introducing these fibers contributed to an enhancement in the concrete's tensile strength, the most notable improvement was recorded in the mixture with 2.5% long fibers, by approximately 3%.

کلیدواژه‌ها English

Date Palm Fibers
Internal Curing
High Performance Concrete
High Moisture Absorption
[1] میرابی مقدم، محمد حسن. (1400). اثرشکل و میزان الیاف سیس نخل خرما بر مقاومت فشاری و کششی بتن. مهندسی سازه و ساخت. 8(3).
[2] Monteiro, S. N., Lopes, F. P. D., Ferreira, A. S., & Nascimento, D. C. O. (2009). Natural-fiber polymer-matrix composites: cheaper, tougher, and environmentally friendly. Jom, 61, 17-22.
[3] Saba, N., Paridah, M. T., & Jawaid, M. (2015). Mechanical properties of kenaf fibre reinforced polymer composite: A review. Construction and Building materials76, 87-96.
[4]Mahjoub, R., Yatim, J. M., Sam, A. R. M., & Hashemi, S. H. (2014). Tensile properties of kenaf fiber due to various conditions of chemical fiber surface modifications. Construction and Building materials55, 103-113.
[5]Thakur, V. K., Thakur, M. K., & Gupta, R. K. (2014). Raw natural fiber–based polymer composites. International Journal of Polymer Analysis and Characterization19(3), 256-271.
[6]Biagiotti, J. M. K. J., Puglia, D., & Kenny, J. M. (2004). A review on natural fibre-based composites-part I: structure, processing and properties of vegetable fibres. Journal of Natural Fibers1(2), 37-68.
[7]Alsaeed, T., Yousif, B. F., & Ku, H. (2013). The potential of using date palm fibres as reinforcement for polymeric composites. Materials & Design, 43, 177-184.
[8]Gandini, A., & Belgacem, M. N. (2011). Modifying cellulose fiber surfaces in the manufacture of natural fiber composites. In Interface engineering of natural fibre composites for maximum performance (pp. 3-42). Woodhead Publishing.
[9]Rowell, R. M. (2008). Natural fibres: types and properties. In Properties and performance of natural-fibre composites (pp. 3-66). woodhead publishing.
[10]Taj, S., Munawar, M. A., & Khan, S. (2007). Natural fiber-reinforced polymer composites. Proceedings-Pakistan Academy of Sciences44(2), 129.
[11]Muniyasamy, S., Anstey, A., Reddy, M. M., Misra, M., & Mohanty, A. (2013). Biodegradability and compostability of lignocellulosic based composite materials. Journal of Renewable Materials1(4), 253-272.
[12]Al-Oqla, F. M., Alothman, O. Y., Jawaid, M., Sapuan, S. M., & Es-Saheb, M. H. (2014). Processing and properties of date palm fibers and its composites. Biomass and Bioenergy: processing and Properties, 1-25.
[13] هرمز فامیلی، مهدی خداداد سریزدی، طیبه پرهیزکار، (1389) جمع‌شدگی خودزا و عمل‌آوری داخلی بتن خودمتراکم پرمقاومت، نشریه مهندسی و محیط‌زیست دانشگاه تبریز، 40(2)، 51.
[14]Khaloo, A. R. (1998). Behavior of date-leaf fiber reinforced mortar. Concrete international20(8), 59-61.‏
[15]Amroune, S., Bezazi, A., Dufresne, A., Scarpa, F., & Imad, A. (2021). Investigation of the date palm fiber for green composites reinforcement: thermo-physical and mechanical properties of the fiber. Journal of Natural Fibers, 18(5), 717-734.
[16]Al-Oqla, F. M., & Sapuan, S. M. (2014). Natural fiber reinforced polymer composites in industrial applications: feasibility of date palm fibers for sustainable automotive industry. Journal of Cleaner Production, 66, 347-354.
[17]ASTM D3822 - 14. Standard Test Method for Tensile Properties of Single Textile Fibers, 2020.
[18]ASTM D854 - 14. Standard test methods for specific gravity of soil solids by water pycnometer, 2023.
[19]ASTM D570 - 22. Standard Test Method for Water Absorption of Plastics, 2022.
[20]ASTM C39/C39M - 21. Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, 2021
[21]ASTM C496/C496M - 17. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens, 2017.

  • تاریخ دریافت 05 تیر 1402
  • تاریخ بازنگری 05 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش 27 آبان 1402