تأثیر رس‌های کلسینه شده و میکروسیلیس بر مقاومت فشاری بتن

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

امروزه پوزولان‌ها به عنوان جایگزین‌های مناسبی برای سیمان از لحاظ افزایش مقاومت و دوام بتن در شرایط محیطی نامناسب، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش آلودگی محیط زیست محسوب می‌شوند. در این مقاله تأثیر ترکیب رس‌های کلسینه به عنوان پوزولان و میکروسیلیس و تأثیر هرکدام نیز به تنهایی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور 15 طرح مخلوط با نسبت‌ آب به مواد‌سیمانی 38/0 ساخته شده است. در شش طرح فقط متاکائولن، زئولیت و یا میکروسیلیس وجود دارد و در هشت طرح دیگر متاکائولن و میکروسیلیس و یا زئولیت و میکروسیلیس با هم ترکیب شده‌اند. متاکائولن یا زئولیت با نسبت 10 یا 20 درصد و میکروسیلیس با نسبت 7 یا 10 درصد جایگزین سیمان مصرفی شده‌اند. یافته‌های اصلی این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از این نوع پوزولان‌ها می‌تواند سبب بهبود مقاومت فشاری و مقاومت الکتریکی بتن شود، به گونه‌ای که بهترین عملکرد تا سن 28 روز برای مقاومت فشاری مربوط به جایگزینی ترکیب 10درصد زئولیت با 7 درصد میکروسیلیس و برای مقاومت الکتریکی مربوط به جایگزینی ترکیب 10 درصد زئولیت با 10 درصد میکروسیلیس است.امروزه پوزولان‌ها به عنوان جایگزین‌های مناسبی برای سیمان از لحاظ افزایش مقاومت و دوام بتن در شرایط محیطی نامناسب، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش آلودگی محیط زیست محسوب می‌شوند. در این مقاله تأثیر ترکیب رس‌های کلسینه به عنوان پوزولان و میکروسیلیس و تأثیر هرکدام نیز به تنهایی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور 15 طرح مخلوط با نسبت‌ آب به مواد‌سیمانی 38/0 ساخته شده است. در شش طرح فقط متاکائولن، زئولیت و یا میکروسیلیس وجود دارد و در هشت طرح دیگر متاکائولن و میکروسیلیس و یا زئولیت و میکروسیلیس با هم ترکیب شده‌اند. متاکائولن یا زئولیت با نسبت 10 یا 20 درصد و میکروسیلیس با نسبت 7 یا 10 درصد جایگزین سیمان مصرفی شده‌اند. یافته‌های اصلی این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده ازاین نوع پوزولان‌ها می‌تواند سبب بهبود مقاومت فشاری و مقاومت الکتریکی بتن شود، به گونه‌ای که بهترین عملکرد تا سن 28 روز برای مقاومت فشاری مربوط به جایگزینی ترکیب 10درصد زئولیت با 7 درصد میکروسیلیس و برای مقاومت الکتریکی مربوط به جایگزینی ترکیب 10 درصد زئولیت با 10 درصد میکروسیلیس است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of Calcined clay minerals and Silica fume on the compressive strength of concrete

نویسندگان [English]

  • Abolfazl Soltani 1
  • Amir Tarighat 2
  • Roohallah Rostami 3
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
3 MSc of Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Pozzolanic materials are well known as potential replacements for cement manufacturing in order to increase compressive strength and improve durability of concrete in different environments and leading to save energy particularly reducing global warming effect. The present study reveals the effect of calcined clay minerals as natural pozzolanic material, separately and in combination with and without silica fume. To achieve this aim, 15 mixed designs with a constant water to cementitious ratio of  0.38 is made. In six mixed designs only metakaolin, zeolite or silica fume  and in eight other designs metakaolin and silica fume or zeolite and silica fume have been combined. Mixes containing metakaolin or zeolite with ratio of 10 or 20 percent and silica fume with 7 or 10 percent show significant increasing in compressive strength and improving durability, being valuable replacement for cement (in percentages). In particular, the best practice is attributed to the age of 28 days for compressive strength the replacement of the composition is 10% zeolite with 7% of silica fume and for electrical resistance the replacement of the composition is 10% zeolite with 7% of silica fume.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete
  • Calcined clays
  • Silica fume
  • Compressive strength

[1] Scrivener, K.L., Kirkpatrick, R.J. (2008). Innovation in use and research on cementitious material. Cement and Concrete Research, 38, 128–136.

[2] Juenger, M.C.G., F. Winnefeld., J.L. Provis and J.H. Ideker. (2011). Advances in alternative cementitious binders. Cement and Concrete Research, 41, 1232–1243.

[3] Pourkhorshidi, A.R., M. Najimi., T. Parhizkar., F. Jafarpour and B. Hillemeier. (2010). Applicability of the standard specifications of ASTM C618 for evaluation of natural pozzolans. Cement and Concrete Composites, 32, 794–800

[4] McSaveney, L. 2013. it's concrete but not as we know it. http://www.civil.canterbury.ac.nz/events/pandp/03McSaveney.pdf. (Accessed 4 januray. 2013).

[5] Zoltan, A., and J.Fodor. (2005). Bentonite, Kaolin and selected clay minerals. Geneva: Word health organization, 11-12. (Accessed 12 April. 2015)

[6] Perraki, T, E., Kontori, S., Tsivilis and G. Kakali. (2010). The effect of zeolite on the properties and hydration of blended cements. Cement and Concrete Composites, 32, 128–133

[7] Clifton, R. A. (1987). Natural and Synthetic Zeolites. Supt. of Docs, no.: I 28.27: 9140

[8] Fidjestol, P., and M. Dastol. ( 2012). The history of silica fume in concrete from novelty to key ingredient in high performance concrete. www.elkeme.material.no .(Accessed 12 April.2015).

[9] Badogiannis, E., Kakali. G., and S. Tsivilis. (2005). Metakaolin and supplementary cementitious material optimization of kaolin to metakaolin conversion. Journal of thermal analysis and calorimetry, 81, 457-462.

[10] Chan, S.Y.N and Xihuang Ji, 1999. Comparative study of the initial surface absorption and chloride diffusion of high performance zeolite, silica fume and PFA concretes. Cement and Concrete Composites, 21, 293-300

[11] Liew, Y. M., H. Kamarudin., A. M. Mustafa All Bakri., M. Lugman., N. I. Khairul ., C. M. Ruzaidi., and C. Y. Heah. (2012). Processing and characterization of calcin kaolin cement powder. Construction and Building Materials, 30, 794-802.

[12] Badogiannise, E., G. Kakali., G. Dimopoulou., E. Chaniotakis., and S. Tsivilis. (2005). Metakaolin as a main cement constituent. Explotation of poor greek kaolins. Cement and Concrete Composites, 27, 197-203.

[13] Justice, J. M., L. H. Kennison., B. J. Mohr., S. L. Beckwith.,  J. E. McCormick., B. Wigginz., Z. Z. Zhang., K. E. Kurtis. (2005). Comparision of two metakaolins and a silica fume used as supplementary cementitous materials. Seventh International Symposion on Utizilation of High-stregth/High Performance Concrete. Washington D.C. 20-24 June 2015.

[14] Imerys performance mineral, (2012). Calcined kaolin dehydroxylated aluminum silicate. http://www.imerys-perfmins.com/pdf/Calcined%20Kaolin%20Properties%20&%20Grades.pdf. [Accessed  4 february. 2013].

[15] Kim, H. S., S. H. Lee., and H. Y. Moon. (2007). Strength properties and durability aspects of high strength concrete using Korean metakaolin. Construction and Building Materials, 21, 1229-1237.

[16] Valipour, M., F. Pargar., M. Shekarchi and S. Khani. (2013). Comparing a natural pozzolan, zeolite, to metakaolin and silica fume in terms of their effect on the durability characteristics of concrete: A laboratory study. Construction and Building Materials, 41, 879-888.

[17] Khatib, J. M., and J. J. Hibert. (2005). Selected engineering properties of concrete incorporating slag and metakaolin. Constrauction and Building Materials,19, 460-472.

[18] Vikas, S., Kumar. R., Agarwal. V. C., Mehta. P. K. (2012). Effect of Silica Fume and Metakaolin combination on concrete. International Journal of Civil and Structural Engineering, 2, 893-900.