بررسی آزمایشگاهی بهینه‌ترین طرح اختلاط بتن اسفنجی حاوی افزودنی ژل میکروسیلیس بر پایه بیشینه مقاومت فشاری و نفوذپذیری

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه آیت اله العظمی بروجردی

2 گروه عمران گرایش مهندسی زلزله ، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

3 گروه عمران گرایش مهندسی زلزله، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران

چکیده

از ایده های جالب و کارآمد در روسازی ها و کفپوش معابر استفاده از بتنی نفوذپذیر به نام بتن اسفنجی یا متخلخل است. از بتن اسفنجی که دارای مزایای اقتصادی و به خصوص زیست‌محیطی فراوانی است می‌توان در کاهش رواناب هنگام بارندگی، به تاخیر انداختن ورود آب باران به سیستم فاضلاب به دلیل جذب آن توسط زمین، اصلاح کیفیت آبهای زیرزمینی به دلیل عدم عبور آب از سطح زمین و تماس با آلودگی‌های احتمالی استفاده کرد. در این پژوهش از چهار طرح اختلاط متفاوت برای سه دانه‌بندی سنگدانه که در حالت کلی 12 طرح اختلاط را در بر می‌گیرد، استفاده شده که شامل نمونه بتن‌های معمولی و دارای افزودنی ژل میکروسیلیس بوده‌اند. در انتها بر روی آن‌ها آزمایش‌های مقاومت فشاری و نفوذپذیری صورت گرفته است. نتایج بدست آمده از پژوهش نشان می‌دهد بتن‌هایی که چگالی بیشتری یا به عبارتی دانه‌بندی ریزتر داشتند مقاومت فشاری به میزان 9 مگاپاسکال بیشتری را نشان داده اما 15درصد نفوذپذیری کمتری را دارا می‌باشند. به طور کلی مطابق نتیجه این آزمایشات عوامل موثر بر چگالی بتن اسفنجی را می توان اندازه سنگدانه‌ها، کارایی و میزان ژل میکروسیلیس بیان کرد. ژل میکروسیلیس به دلیل دارا بودن فوق‌روان‌کننده کارایی، مقاومت و دوام بتن را افزایش داده ولی موجب کاهش تخلخل بتن می‌شود اما به گونه‌ای که باز هم نفوذپذیری آن نسبت به بتن معمولی قابل قبول است. در نهایت بهینه‌ترین دانه‌بندی برای مقاومت فشاری و نفوذپذیری مطلوب در دانه‌بندی شماره‌3 این پژوهش بدست آمده ‌است که در آن نصف سنگدانه‌ها از باقیمانده های الک8/3 و نصف دیگر از باقیمانده‌های روی الک 4 تشکیل شده و بسته به این که نیاز به مقاومت یا نفوذپذیری بیشتر باشد می‌توان با پارامترهایی همچون نسبت آب به سیمان، نسبت شن به سیمان و افزودن میکروسیلیس ویژگی مورد نظر را بدست آورد که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته ‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Laboratory study for optimal mixing scheme of pervious concrete containing additive of microsilica fume based on maximum compressive strength and permeability

نویسندگان [English]

  • Mehdi Komasi 1
  • shayan khosravi 2
  • hossein chobkar 3
1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Ayatollah ozma Borujerdi, Borujerd, Iran
2 International Institute of Earthquake Engineering and Seismology(IIEES), Tehran, Iran
3 Islamic Azad University- Tehran Southern Branch, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the useful and efficient ideas in pavement and flooring is use of permeable concrete which is called pervious concrete. Pervious concrete that has many economic and especially environmental impacts can be used for reducing surface runoff during rainfall, delaying the entry of rainwater into the sewage system due to its absorption by the ground, improving the quality of groundwater due to lack of water flow from the ground and contact with possible contamination. In this study, four different mix design were used for three types of aggregating aggregates, which contains 12 general mixing states, including samples of simple concrete and examples of microsilica fume additives. At the end, compressive strength and permeability tests have been carried out on them. The results obtained from the research show that the individual with a higher density or, in other words, a finer grain size, exhibited a compressive strength of 9 Mpa, but had a 15% lower permeability. In general, according to the results of these experiments, the factors affecting the density of pervious concrete can be expressed by the size of the aggregates, the efficiency and the amount of microsilica fume. Because of its superplasticizering, the microsilica fume increases the strength and durability of concrete but reduces porosity of concrete, but its permeability is still acceptable to simple concrete. Finally, the optimum aggregate for compressive strength and optimal permeability, is obtained in third type of aggregating in this study, In which half of the aggregates have been formed of residues on the sieve of 3.8 and the remaining half of the residues on the sieve of 4 and depending on the need for greater resistance or permeability, parameters such as water to cement ratio, sand/cement ratio and microsilica fume addition can be obtained, which has been investigated in this study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microsilica fume
  • pervious concrete permeability
  • pervious concrete
  • mixing design

مراجع

[1] A, Yashia., K, Kabagire. (2014). New approach to proportion pervious concrete. Constructions and buliding materials, Volume 62, Page 38.
[2] R, Zhong., K, Wille. (2015). Material design and characterization of  high performance pervious concrete.  Constructions
and buliding materials, Volume 98, Page 51.
[3] Portland Cement Association. (2006). Hydrological Design And Resources. Skokie: Illinois, Page 63.
[4] R, Zhong., K, Wille. (2016). Comprehensive response of normal and high strength pervious concrete. Constructions and buliding materials, 109, 177.
[5] A, Yashia., K, Kabagire. (2014). New approach to proportion pervious concrete. Constructions and buliding materials,
[6] A, Chandrapa., K, Bligiri. (2016). Comprehensive investigation of permeability characteristics of pervious concrete. Constructions and buliding materials, Volume 123, , Page 627.
[7] Zhong, R.(2016). Linking pore system characteristics to the compressive behavior of pervious concrete. Cement and concrete composites, Volume 70, Pages 130-138.
[8] V, Henderson., S, Tishe. (2012). Evaluation of  pervious concrete pavement performance in cold weather climates. Pages 197-208.
[9]A, Soltani., A, Tarighat., A, Rostami. (2017). Effect of Calcified Clays and Microsilica on Compressive Strength of Concrete. Scientific & Research Journal of Structural Engineering and Construction, Pages 33-50.
[10] WHO, Technical Note for Emergencies. (2011). Emergency simple Treatment of Drinking Water at Point-of-Use (POU) Water, Engineering and Development Centre, Loughborough University.
 [11] V.R, Schaefer., K, Wang., M. T, Suleiman.,  J. T, Kevern. (2006). Mix Design Development for Pervious Concrete in Cold Weather Climates. , Ames: Iowa Department of Transportation. Pages 16-18.
[12] J, Kevern., V.R, Schaefer., K,Wang. (2009). The Effect of Curing Regime on Pervious Concrete  Abrasion Resistance.
Journal of Testing and Evaluation, Volume 37, Page4.
[13] M.L, Leming., H.R, Malcom., P.D, Tennis. (2007). Hydrologic Design of Pervious Concrete. Silver Spring: Portland Cement Association, Skokie, IL, National Ready Mixed Concrete Association. Page 5.
[14] N, Delatte., D, Miller., D, Mrkajic. (2007). Portland Cement Pervious Concrete Pavement: Field Performance Investigation on Parking Lot and Roadway Pavements. Final Report. Silver Spring, MD:RMC Research & Education Foundation, National Ready Mixed Concrete Association. Pages 21-28.
[15] K.H, Obla. (2007). Pervious Concrete for Sustainable Development. Proceedings, First International Conference on Recent Advances in Concrete Technology, Washington, DC. Pages 2-3.
[16] E, Ashley. (2008). Using Pervious Concrete to Achieve LEED™ Points. Silver Spring, MD: National Ready Mixed Concrete Association, Pages 1-6.
[17] M, Suleiman., K, Gopalakrishnan., J, Kevern. (2011). Structural Response of Pervious Concrete Pavement Systems Using Falling Weight Deflectometer Testing and Analysis. Journal of Transportation Engineering, Volume 137, Page 12.
[18] M, Vancura., L, Khazanovich., K, MacDonald. (2011). Structural Analysis of Pervious Concrete Pavement. Washington, DC, Pages 1-16.
[19] R, Rodden., G, Voigt., T, Smith. (2011). Structural and Hydrological Design of Sustainable Pervious Concrete Pavements. Proceedings,  Annual Conference of the Transportation Association of Canada. Edmonton: Alberta, Pages 3-15.
[20] A, Amanzadeh .(2013). Porous Concrete. National Conference on Applied Civil Engineering and New Achievements. Karaj. Pages 1-4.
[21] Management and planning organization, (2003).  Iran Concrete Regulation, Page 47.
[22] A, Amanzadeh. (2013). Porous concrete is used as a drain in homogeneous short dams. First National Conference on Civil, Architecture and Urban Environment, Page 2.
[23] Portland Cement Association. (2004). Pervious Concrete Pavements. Skokie: Illinois, Pages 7-9.
[24] C, Lian., Y, Zhuge., S, Beecham. (2011). The relationship between porosity and strength for porous concrete. Construction and Building Materials, Volume 25, Pages 4294-4298.
[25] A, Ibrahim., E, Mahmoud., M, Yamin., V.C, Patibandla. (2014). Experimental study on Portland cement pervious concrete mechanical and hydrological properties. Construction and building materials, Volume 50, Pages 524-529.‏

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 خرداد 1397
  • تاریخ بازنگری: 14 شهریور 1397
  • تاریخ پذیرش: 08 آبان 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار