مطالعه آزمایشگاهی روی بتن پوزولانی با رویکرد دوام حفاظ‌های بتنی (نیوجرسی)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تفرش

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران.

چکیده

امروزه استفاده از حفاظ‌های بتنی به دلیل داشتن مزایایی نسبت به سیستم حفاظ‌های فلزی (گاردریل) از جمله قدرت مهار بالا در برابر ضربات وارده، ایمنی بیشتر و طول عمرمفید در حدود 50 سال با حداقل هزینه‌های ترمیم و نگهداری افزایش یافته است. این در حالی است که در کشور ما، موانع بتنی عمر کوتاهی دارند و از این رو، سالیانه هزینه‌های گزافی جهت تولید و جایگزینی قطعات قدیمی به راهداری‌ها، شهرداری‌ها و سایر دستگاه‌های اجرایی تحمیل می‌شود. در اکثر موارد، تخریب‌های موانع بتنی در اثر تغییر حجم بتن در سنین اولیه ایجاد می‌شود. روش اجرای ناصحیح از جمله باز کردن زودهنگام قالب‌ها، تراکم ناکافی و عدم عمل‌آوری مرطوب بتن از دلایل آغاز و گسترش تخریب‌ها می‌باشد. از انواع آسیب‌های به وجود آمده در حفاظ‌های بتنی می‌توان به قلوه‌کن شدن، لایه لایه شدن سطح، ترک‌های افقی، خوردگی، شوره‌زدگی، ترک‌های قائم، ترک‌های ریز سطحی و بیرون‌پریدگی بتن اشاره نمود.

در این تحقیق، پس از انجام مطالعات آزمایشگاهی روی مصالح مصرفی، طرح مخلوط مناسبی از بتن حاوی پوزولان زئولیت، افزودنی حباب‌ساز و فوق روان‌کننده با رویکرد دوام به منظور افزایش طول عمر حفاظ‌های بتنی نیوجرسی تهیه شده است؛ که علاوه بر توجیه اقتصادی، مانع تخریب محیط‌زیست نیز خواهد شد. در مطالعات آزمایشگاهی، روانی، دما و درصد هوای بتن تازه، و مقاومت فشاری، عمق نفوذ آب و مقاومت در برابر سیکل‌های ذوب و یخ بتن سخت شده مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است و نتایج آن‌ها ارائه شده است. همچنین، برای مغزه‌هایی از حفاظ بتنی نیوجرسی موجود، تهیه شده از طرح مخلوط بتن حاوی زئولیت، مقاومت فشاری، زوال و میزان پوسته‌شدگی مغزه‌ها در معرض مواد شیمیایی یخ‌زدا در چرخه‌های ذوب و یخ، و عمق نفوذ آب، اندازه‌گیری شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Laboratory Study on Pozzolanic Concrete oriented to Durability Approach of RC Barriers (New Jersey)

نویسندگان [English]

  • Atiye Farahani 1
  • Hosein Zanjirani Farahani 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran.
چکیده [English]

Todays, use of concrete barriers has increased due to its advantages over the steel guardrails, including high impact resistance, greater safety and useful service life of about 50 years with minimal repair and maintenance costs. However, in our country, concrete barriers have a shorter service life, and therefore, more costs are imposed annually on highways for the production and replacement of old barriers In most cases, the destruction of concrete barriers is caused by changes in the volume of concrete at an early age. Improper method of execution, such as early opening of the molds, insufficient compaction and lack of wet processing of concrete are the reasons for the spread of damage. Damage caused to concrete barriers includes spalling, surface delamination, horizontal cracks, corrosion, salinization, vertical cracks, surface cracks, and concrete destruction.

In this research, after experimental studies on used materials, a suitable mixture design of concrete containing zeolite pozzolan, air entraining additive and superplasticizer with a durability approach has been prepared to increase the service life of New Jersey concrete barriers; In addition to economic justification, it will also prevent the destruction of the environment. In experimental studies, the slump, temperature and air content of fresh concrete, and compressive strength, water penetration depth and resistance to freezing and thawing cycles of hardened concrete have been investigated and their results have been presented. Also, for cores of existing New Jersey concrete barrier, prepared from concrete mixture design containing zeolite, the compressive strength, deterioration of cores of New Jersey exposed to freezing and thawing cycles, and water penetration depth, have been measured.

کلیدواژه‌ها [English]

  • New Jersey Barriers
  • Pozzolanic Concrete
  • Freezing and Thawing Cycles
  • Durability
  • Water Penetration Depth
[1] Farahani, A., Taghaddos, H., Shekarchi, M. (2015). Prediction of long-term chloride diffusion in silica fume concrete in a marine environment. Cement & Concrete Composites, 59, 10-17.
[2] Valipour, M., Pargar, F., Shekarchi, M., Khani, S. (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.
[3] Ahmadi, B., Shekarchi, M. (2010). Use of natural zeolite as a supplementary cementitious material. Cement & Concrete Composites, 32, 134-141.
[4] Rahmati, A., Saki, M., Lak, M., Shayesteh, H. (2021). Investigation of aerated self-compacting concrete in concrete New Jersey barriers oriented durability of concrete. Second National Conference on Concrete Durability. Tehran, Iran, 1-14.
[5] Farahani, A., Taghaddos, H., Shekarchi, M. (2018). Chloride Diffusion Modeling in Pozzolanic Concrete in Marine Site, ACI Materials Journal, 115(4), 1-10.
[6] Ghafari, S., Corbu, O. (2018). SUSTAINABLE SELF-CONSOLIDATING CONCRETE MIXTURE DEVELOPMENT FOR USE IN PREFABRICATED CONCRETE NEW JERSEY BARRIERS. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference. Albena, Bulgaria, 1-9.
[7] ASTM D75, (2019). Standard Practice for Sampling Aggregates. ASTM International.
[8] ASTM C136, (2019).Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates. ASTM International.
[9] ISIRI 302, (2020). Concrete Aggregate- Specifications, Iranian National Standardization Organization.
[10] ASTM C33, (2014). Standard Specification for Concrete Aggregates. ASTM International.
[11] Iranian Concrete Code, (2021). No. 120-1, Islamic Republic of Iran Plan and Budget Organization.
[12] ISIRI 448, (2015). Aggregates- Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine- Test Method, Iranian National Standardization Organization.
[13] ISIRI 389, (2020). Portland cement — Specifications, Iranian National Standardization Organization.
[14] ISIRI 3432, (2002). Cement of Pozzolan Portland- Specifications, Iranian National Standardization Organization.
[15] ISIRI 392, (2009). Cement- Determine the time of setting of hydraulic cement by vacate needle- Test methods, Iranian National Standardization Organization.
[16] ASTM C191, (2021). Standard Test Methods for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle. ASTM International.
[17] ISIRI 393, (2014). Cement – Determination of flexural and compressive strengths- Test method, Iranian National Standardization Organization.
[18] ASTM C348, (2021). Standard Test Method for Flexural Strength of Hydraulic-Cement Mortars. ASTM International.
[19] Technical Specification of Road Concrete Barrier and Guideline for Quality Control, (2020), Research Report, BHRC Publication No. S- 868.
[20] ASTM C143, (2012). Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete. ASTM International.
[21] ISIRI 15904, (2019). Fresh concrete- Determination of air content of freshly mixed concrete by the pressure method- Test method, Iranian National Standardization Organization.
[22] ISIRI 11268, (2020). Concrete- Measuring of temperature of freshly mixed hydraulic-cement concrete- Test method, Iranian National Standardization Organization.
[23] ISIRI 6048, (2017). Concrete- Determination of compressive strength of cylindrical specimens- Test methods, Iranian National Standardization Organization.
[24] ISIRI 3201-5, (2018). Testing of concrete- Part 5: Density and water penetration depth, Iranian National Standardization Organization.
[25] ISIRI 12728, (2013). Concrete kerb units: specifications and test methods, Iranian National Standardization Organization.