ارزیابی آزمایشگاهی خواص مکانیکی بتن حاوی میکروسلیس، سرباره کوره آهن-گدازی و خاکستر پوسته برنج و توسعه‌ی آن با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری،گروه عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

2 استادیار،گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

چکیده

استفاده از پوزولان‌ها به منظور ساخت بتن‌هایی با خصوصیات مکانیکی مناسب و با دوام در دهه اخیر جایگاه ویژه‌ای یافته است؛ در این تحقیق با بهره‌گیری از سه نوع پوزولان پرمصرف، یعنی میکروسیلیس، خاکستر پوسته برنج و سرباره کوره آهن‌گدازی، تلاش شد بتنی با خصوصیات مکانیکی مناسب ساخته شود. آزمایش مقاومت فشاری در سنین7، 28و90روزه انجام‌پذیرفت. در این تحقیق سعی شد دامنه وسیعی از مقادیر جایگزین پوزولان در نظر گرفته‌شود، تا علاوه بر اطلاع از نحوه تاثیر‌گذاری این پوزولان‌ها، درصد بهینه برای هر یک از پوزولان‌های مصرفی نیز مشخص شود. نتایج آزمایش نشان داد که تاثیر استفاده از میکروسیلیس به صورت جداگانه از سرباره کوره آهن‌گدازی و خاکستر پوسته برنج بیشتر می‌باشد. بعلاوه، تاثیر استفاده از پوزولان‌ها به صورت ترکیبی در بهبود مقاومت فشاری نمونه‌های بتنی مثبت بوده و تنها در سنین اولیه موجب کاهش مقاومت فشاری می‌شود. به استثنای نمونه‌های حاوی مقادیر کم پوزولان، سایر نمونه‌های ساخته شده موجب افت مقاومت‌فشاری در سنین اولیه می‌شوند. احتمال کلوخه شدن پوزولان‌ها می‌تواند عاملی مهم در افت مقاومت ناشی از استفاده زیاد از آنها باشد. شبکه عصبی مصنوعی پیشنهادی بر مبنای داده های آزمایشگاهی این تحقیق به خوبی توانست مقادیر مقاومت فشاری استوانه‌ای نمونه‌های بتنی را پیش بینی کند. با استفاده از نتایج شبکه عصبی، مقادیر بهینه استفاده از پوزولان‌های مورد نظر در این تحقیق به منظور دستیابی به بیشینه مقاومت فشاری تعیین گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Mechanical Properties of Three-Component Concrete Containing Microsilica ,Slag and Rice Husk Ash and Developing using Artificial Neural Network Method

نویسندگان [English]

  • mohamad mehdi rooshani 1
  • seyedhamid reza kargar 2
1 PhD Student, Department of Civil Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

The use of pozzolans to make concrete with suitable and durable mechanical properties has found a special place in the last decade; because the use of these materials reduces the consumption of cement and consequently reduces environmental pollution. In the meantime, knowing the optimal amount as well as the effect of pozzolans has been an important and challenging aspect that many researchers have focused on. In this study, an attempt was made to make concrete with suitable mechanical properties using three types of high-consumption pozzolans, namely microsilica, rice husk ash and furncae slag. The compressive strength of 7, 28, and 90 days, as well as the three-point flexural strength of the experiments, was performed separately and in combination to investigate the effect of the use of these pozzolans. In this study, a wide range of alternative values of pozzolan was considered so that in addition to knowing how these pozzolanes are affected, the optimal percentage for each of the pozzolanes used can also be determined. Experimental results have shown that the effect of using microsilica separately from furncae slag is more severe. In addition, the effect of the utilization of pozzolans in combination is positive in improving the compressive strength of concrete specimens and only reduces the compressive strength at an early age. With the exception of samples containing low levels of pozzolan, other specimens cause a decrease in compressive strength at an early age. The potential for pozzolans can be an important factor in reducing resistance to overus. The electrical resistance of concrete samples containing pozzolan was higher than the control specimen, which indicates a denser structure of concrete at the age of 90. The proposed artificial neural network based on the experimental data was able to predict the compressive strength of concrete containing different pozzolan in various ages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microsilica
  • composite kiln slag
  • mechanical properties
  • pozzolan
  • artificial neural network

مراجع

[1] Youm, K. S., Moon, J., Cho, J. Y., & Kim, J. J. (2016). Experimental study on strength and durability of lightweight aggregate concrete containing silica fume. Construction and Building Materials, 114, 517-527.
[2] Ajay, V., Rajeev, C., & Yadav, R. K. (2012). Effect of micro silica on the strength of concrete with ordinary Portland cement. Res J Eng Sci ISSN, 2278, 9472.
[3] Esmailpour, M., Rahmani, K., & Piroti, S. (2018). Experimental Evaluation of the Effect of Silica Fume on Compressive, Tensile Strength, Abrasion Resistance, Slump and Impact Test and Water Permability Coefficient of Concrete. Journal of Applied Engineering Sciences, 8(1), 27-36.
[4] Ahmad, S., Mohaisen, K. O., Adekunle, S. K., Al-Dulaijan, S. U., & Maslehuddin, M. (2019). Influence of admixing natural pozzolan as partial replacement of cement and microsilica in UHPC mixtures. Construction and Building Materials, 198, 437-444.
[5] Liu, J., Qin, Q., & Yu, Q. (2020). The effect of size distribution of slag particles obtained in dry granulation on blast furnace slag cement strength. Powder Technology, 362, 32-36.
[6] Parron-Rubio, M. E., Perez-García, F., Gonzalez-Herrera, A., & Rubio-Cintas, M. D. (2018). Concrete properties comparison when substituting a 25% cement with slag from different provenances. Materials, 11(6), 1029.
[7] Han, F., & Zhang, Z. (2018). Properties of 5-year-old concrete containing steel slag powder. Powder Technology, 334, 27-35.
[8] Ramezanianpour, A. A., Mahdikhani, M., & Ahmadibeni, G. H. (2009). The effect of rice husk ash on mechanical properties and durability of sustainable concretes.
[9] Kondraivendhan, B. (2013). Strength and flow behavior of rice husk ash blended cement paste and mortar. ASIAN JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING (BHRC), 14(3), 405-416.
[10] Zareei, S. A., Ameri, F., Dorostkar, F., & Ahmadi, M. (2017). Rice husk ash as a partial replacement of cement in high strength concrete containing micro silica: Evaluating durability and mechanical properties. Case studies in construction materials, 7, 73-81.
[11] Collins, F., & Sanjayan, J. G. (1999). Effects of ultra-fine materials on workability and strength of concrete containing alkali-activated slag as the binder. Cement and concrete research, 29(3), 459-462.
[12] Ahsan, M. B., & Hossain, Z. (2018). Supplemental use of rice husk ash (RHA) as a cementitious material in concrete industry. Construction and Building Materials, 178, 1-9.
[13] Padhi, R. S., Patra, R. K., Mukharjee, B. B., & Dey, T. (2018). Influence of incorporation of rice husk ash and coarse recycled concrete aggregates on properties of concrete. Construction and Building Materials, 173, 289-297.
[14] Ramezanianpour, A. (2020). Effect of micro silica and slag on the durability properties of mortars against accelerated carbonation and chloride ions attack. Civil engineering, 4(4), 2-2.
[15] Roshani, M. M., Kargar, S. H., Farhangi, V., & Karakouzian, M. (2021). Predicting the effect of fly ash on concrete’s mechanical properties by ann. Sustainability, 13(3), 1469.
[16] Feng, D. C., Liu, Z. T., Wang, X. D., Chen, Y., Chang, J. Q., Wei, D. F., & Jiang, Z. M. (2020). Machine learning-based compressive strength prediction for concrete: An adaptive boosting approach. Construction and Building Materials, 230, 117000.
[17] ASTM C989, "Standard Specification for Ground Granulated Blast-Furnace Slag for Use in Concrete and Mortars”, ASTM, 2004.
[18] Saha, A. K. (2018). Effect of class F fly ash on the durability properties of concrete. Sustainable environment research, 28(1), 25-31.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 22 آذر 1400
  • تاریخ بازنگری: 19 دی 1400
  • تاریخ پذیرش: 06 بهمن 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار