مصالح و سازه های بتنی

مصالح و سازه های بتنی

بررسی آزمایشگاهی تأثیر زمان نگهداری سیمان غوری بالای خواص فیزیکی و مکانیکی بتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه دعوت
2 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه پولی تکنیک کابل، افغانستان
3 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه دانشگاه پولی‌تکنیک کابل
چکیده
این پژوهش با هدف بررسی تأثیر مدت‌زمان نگهداری سیمان غوری برخواص فیزیکی و مکانیکی بتن، بصورت آزمایشگاهی انجام گرفته است. در این مطالعه، سیمان تولیدی کارخانه غوری در سه بازه زمانی مختلف شامل سیمان تازه (یک‌هفته‌ای)، سیمان نگهداری‌شده به‌مدت یک تا شش ماه، و سیمان یک‌ساله مورد استفاده قرار گرفت. همچنین مصالح سنگی شامل ماسه و دو نوع سنگ ‌دانه درشت با اندازه‌های (۴ تا ۱۲) و (۱۲ تا‌۲۰) میلی‌متر تهیه گردید. برای هر آزمایش، سه نمونه در نظر گرفته شد و آزمایش‌ها به‌صورت متواتر و ماهانه درطول شش ماه بر روی سیمان و بتن ساخته‌شده انجام پذیرفت.

پس از آزمایش‌های مقدماتی، سیمان با مقاومت هدف ۲۵ مگاپاسکال انتخاب شد و نمونه‌های بتنی به‌صورت مکعبی (۱۰×۱۰×۱۰ سانتی‌متر)، استوانه‌ای (با قطر ۱۵ و ارتفاع ۳۰ سانتی‌متر) و منشوری با ابعاد۱۰×۱۰×۵۰ سانتی‌متر برای ارزیابی خواص مکانیکی شامل مقاومت فشاری،کششی و خمشی آماده شدند. نمونه‌ها در سنین ۷ و ۲۸ روز مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایش‌های فیزیکی سیمان شامل (وزن مخصوص، تعیین چگالی، نرمی) و آزمایش‌های فیزیکی بتن شامل آزمایش (اسلامپ (کارایی) ،جذب آب ،چگالی خشک و تخلخل) بوده و تمامی آزمون‌ها مطابق استانداردهای ASTM اجرا گردیدند.

نتایج حاصل نشان داد که با افزایش مدت‌زمان نگهداری، خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان و بتن به ‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد؛ به‌گونه‌ای که میزان اسلامپ، زمان‌گیرش، تخلخل و جذب آب افزایش، درحالی‌که مقاومت فشاری،کششی، خمشی، چگالی و نرمی سیمان کاهش نمود. نتایج نشان داد که میزان نرمی سیمان تازه ۵۵/۳ گرم بوده که در سیمان یک‌ساله به ۳۳/‌۱۶‌گرم افزایش یافته است. کارایی بتن از ۵/۱۴ تا ۱/۲۲ سانتی‌متر تغیر نموده و جذب آب از۰۵‌/۲درصد در هفته نخست به ۳۶/۵ درصد در ماه دوازدهم افزایش نمود. چگالی از۵/۲ به‌۳/‌۲کاهش نمود‌‌و تخلخل از ۹/۴ تا ۸/۱۲ درصد افزایش را نشان داد. همچنین، مقاومت فشاری در سیمان یک‌ساله ۰۴/۳۵ درصد، مقاومت کششی ۹۶/۵۰ درصد و مقاومت خمشی ۹/۵۳ درصد نسبت به سیمان تازه (یک‌هفته‌ای) کاهش را نشان داد.

این نتایج اهمیت مدیریت صحیح نگهداری سیمان را در پروژه‌های ساختمانی برجسته می‌سازد. رعایت شرایط و معیارهای مناسب نگهداری می‌تواند از کاهش کیفیت جلوگیری کرده و خطر بروز نواقص سازه‌ای را کاهش دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Laboratory Evalouation on the Influence of Ghori Cement Storage Time on the Physical and Mechanical Properties of Concrete

نویسندگان English

Esmatullah Kamran 1
Mohammad Arif Koshyar 2
Nisar Ahmad Karimzada 3
Abol Qasem Rashed 3
1 Assistant Lecturer in Civil Department, Faculty of Engineering, Dawat University, Kabul Afghanistan
2 Assistant Professor in Civil and Industrial Department, Kabul Polytechnic University, Kabul, Afghanistan
3 Assistant Professor in Civil and Industrial Department, Kabul Polytechnic University, Kabul, Afghanistan
چکیده English

This experimental study was conducted in a laboratory to investigate the effect of storage duration of Ghori cement on the physical and mechanical properties of concrete. Cement was obtained from the Ghori Cement Factory and stored for three periods: fresh cement (1 week), moderately stored cement (1–6 months), and long-term stored cement (1 year). Fine aggregate (sand) and two sizes of coarse aggregates (4–12 mm and 12–20 mm) were used. For each test, three specimens were prepared, and experiments were conducted periodically at monthly intervals over a six-month period on both cement and the produced concrete.

Following preliminary testing, a target concrete strength of 25 MPa was selected. Concrete specimens were cast in cube (10×10×10 cm), cylinder (15 cm diameter × 30 cm height), and prism (10×10×50 cm) forms to evaluate mechanical properties, including compressive, tensile, and flexural strengths at curing ages of 7 and 28 days. Physical tests for cement included specific gravity, density, fineness, and setting time, while for concrete they included slump (workability), water absorption, dry density, and porosity. All tests were conducted in accordance with ASTM standards.

The results indicate that increasing storage duration significantly deteriorates the physical and mechanical properties of cement and concrete. Slump, setting time, porosity, and water absorption increased, whereas compressive, tensile, and flexural strengths, density, and cement fineness decreased (i.e., fineness residue increased). For instance, cement fineness residue increased from 3.55 g (fresh) to 16.33 g (after 1 year). Concrete workability ranged from 14.5 cm to 22.1 cm. Water absorption increased from 2.05% in the first week to 5.36% in the twelfth month. Density decreased from 2.5 to 2.3 g/cm³, while porosity increased from 4.9% to 12.8%. Furthermore, compared to fresh cement, the compressive, tensile, and flexural strengths of one-year stored cement decreased by 35.04%, 50.96%, and 53.9%, respectively.

These findings highlight the critical importance of proper cement storage management in construction projects. Adherence to standard storage conditions can minimize quality deterioration and reduce the risk of structural deficiencies.

کلیدواژه‌ها English

Ghori Cement
Storage Duration
Physical and Mechanical Properties and Cement Quality
1.      محمد عراقچیان. شناخت مواد و مصالح ساختمان. 1389.
2.      M. A. KOSHYAR, N. A. KARIMZADA, and M. ALI, “Clay-Based Geopolymer Material: A Review,” 2025.
3.      Dahegaokar, Dudhe. Physical & Chemical Properties of Cement - A Study. Dep Physics, NSScience Arts Coll Bhadrawati DistChandrapur, India.2023;11(11):440–
4.      M. A. Q. Zada, M. A KOSHYAR, and A. J. TAFAKUR, “Safety Analysis of Construction Projects in Kabul Using the FMEA Method with a Worker Behavioral–Psychological Approach,” J. Mech. Civ. Ind. Eng., vol. 6, no. 4, pp. 1–16, 2025.
5.      Ibrahim AJ. The Effect of Storage Period on the Physical and Mechanical Properties of Portland Cement. 2022;10(11):1–5. www.iiste.org
6.      Ramge P, Schmidt W, Kühne HC. Effect of the storage of cement on early properties of cementitious systems Hans-Carsten Kühne Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung Effect of the storage of cement on early properties of cementitious systems. 2013;(January). https://www.researchgate.net/publication/264052338
7.      Getachew B, Adugna T, Assefa S. Investigation on the Effect of Storage Time Due To Moisture Absorption of Cement on the Properties of Concrete. Int J Dev Res. 2019;08(1):18558–61.
8.      Haque R, Purkayastha S, Muktadir Khan A. Variation of Physical Properties of Cement over Time. Int J Eng Technol. 2018;10(6):434–9.
9.      Bohara RP, Tripathi S, Shrestha SK. An Experimental Study on Strength Loss of Nepalese Ordinary Portland Cements with Storage Time. Int J Adv Eng Manag. 2019;4(November):15–9.
10.  Abd El-Motaal, A. M., Abd El-Raheem, A. H., & Mahdy, M. G. (2020). Effect of mixing time and mixing speed on concrete properties. International Journal of Engineering and Innovative Technology, 9(9), March 2020.
11.  Rahdaran, A., Piran, S., & Taheri, M. (2016). Effect of elapsed transport time on 28‑day compressive strength of concrete. In Proceedings of the 3rd International Conference on Sustainability in Architecture and Urbanism (pp. …). Dubai & Masdar, UAE.
12.  Ibrahim AJ, Sharba AAK, Hussain HD. Effect of storage period in hot weather on the properties of Portland cement. J Eng Sci Technol. 2021;16(6):4808–16.
13.  M. A. Koshyar, O. Rezaifar, and M. K. Sharbatdar, “The Effect of Iron Slag and Polypropylene Fibers on the Strength and Impact Characteristics of Geopolymer Mortar based on Zeolite Clay Activated with Sodium Alkali Substances,” J. Concr. Struct. Mater., vol. 8, no. 1, pp. 76–101, 2023.
14.  Review A. applied sciences The Time Variation Law of Concrete Compressive Strength :    A Review. 2023;
15.  Mindess S, Young JF, Darwin D. Concrete [Internet]. Prentice Hall; 2003. (Prentice-Hall civil engineering and engineering mechanics series). Available from: https://books.google.com.af/books?id=38VoQgAACAAJ
16.  K SMSJA. Concrete Technology (Theory and Practice), 8e [Internet]. S. Chand Publishing; 2019. Available from: https://books.google.com.af/books?id=4O3sDwAAQBAJ
17.  Abi-khalil S. Mineralogy and Slurry Hydration. 2023;(September).
18.  Hemat, H. M., Koshyar, M. A., Rashed, A. Q., & Karimzada, N. A. (2026). Effect of rice husk ash as partial replacement of cement on the mechanical properties of concrete:            A comprehensive study. KPU International Journal of Engineering & Technology, 6(1), 185–206.
19.  A.A. Kaffash Bazari, Z. Nikfall, and M. Chini,
“Case study on the effect of cement storage for two months on compressive strength reduction of concrete and standard mortar,”
Proceedings of the 11th National Concrete Conference, Tehran, Iran, 2019.
Available: https://civilica.com/doc/952784/
20.  Al-Lami MS, Atiyat D, Qutob M. Effect of Mixing Time on Some Hardened Concrete Properties. Civ Eng Archit. 2023;11(5):3154–61.
21.  ASTM C136_ Fine and Coarse Aggregate Sieve Analysis.
22.  ASTM C127: Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Coarse Aggregate. West Conshohocken, PA: ASTM International.
23.  ASTM C128: Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Fine Aggregate. West Conshohocken, PA: ASTM International.
24.  ASTM C1602/C1602M: Standard Specification for Mixing Water Used in the Production of Hydraulic Cement Concrete.
25.  ACI 211.1-16: Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete.
26.  ASTM C109/C109M: Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. Or [50-mm] Cube Specimens).
27.  ASTM C496. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens. ASTM Standard Book. 2008. p. 545-545–3.
28.  ASTM C78/C78M: Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading).
29.  ASTM C188: Standard Test Method for Density of Hydraulic Cement.
30.  IS 269: Specification for Ordinary Portland Cement, 33 Grade, IS 269:2015. Bureau of Indian Standards (via BIS search / archive). Available at: https://standardsbis.bsbedge.com/search_redirect.aspx?id=111
31.  ASTM C150:Standard Specification for Portland Cement, ASTM C150/C150M. ASTM International. Available at: https://store.astm.org/Standards/C150.htm
32.  ASTM C115/C115M: Standard Test Method for Fineness of Hydraulic Cement by the    (No. ۲۰۰) Sieve.
33.  ASTM C143/C143M: Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete.
34.  ASTM C642: Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete. West Conshohocken, PA: ASTM International. Available at: https://www.astm.org/c0642-21.html
35.  ASTM C496. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens. ASTM Standard Book. 2008. p. 545-545–3.
36.  ASTM C293, “Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam With Center-Point Loading) 1.” pp. 9–11, 2009.
37.   Akbari, A. A., Tawakoli, A., Alim, A. T., Koshyar, M. A., & Koshyar, M. A. (2025). Mechanical properties of lightweight concrete incorporating perlite, LECA, and supplementary materials.Journal of Mechanical,Civil and Industrial Engineering,6(5),40–51. https://doi.org/10.32996/jmcie.2025.6.5.5

  • تاریخ دریافت 05 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 27 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 23 تیر 1405