بررسی آزمایشگاهی تأثیر زانتان گام بر دوام بتن خودتراکم حاوی میکرو و نانوسیلیس در محیط کلریدی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

3 استادیار، گروه مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه روآن، آمریکا.

چکیده

دوام بتن یکی از معیارهای اصلی در اجرا و بهره‌برداری از سازه‌های بتنی در معرض مخاطرات محیطی است. یکی از این مخاطرات خوردگی میلگرد در مجاورت کلرید است. با توجه اهمیت موضوع، در این مقاله تأثیر استفاده از زانتان گام که نوعی پلی‌ساکارید است بر مشخصات دوامی بتن خودتراکم ارزیابی‌شده است. با انتخاب مواد مکمل زانتان گام به مقدار 2/0 درصد وزن سیمان، میکرو سیلیس به مقادیر 5، 7 و 10 درصد وزنی سیمان و نانو سیلیس به مقادیر 2، 3 و 4 درصد وزنی سیمان، مشخصات مکانیکی و دوامی به‌صورت آزمایشگاهی ارزیابی‌شده است. در این مقاله ضمن رعایت خواص رئولوژی بتن خودتراکم، پارامترهای ضریب مهاجرت و میزان عمق نفوذ یون کلر، مقاومت ویژه الکتریکی و مقاومت فشاری بتن مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به اهمیت بتن خودتراکم و گسترش کاربرد آن، ارزیابی چند پارامتری ضروری است لذا در این مطالعه این ارزیابی با استفاده از ماده جدید زانتان گام به عنوان اصلاح کننده ویسکوزیته به همراه دو افزودنی دیگر به صورت ترکیبی و مجزا با هدف تعیین اولویت تاثیر مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که افزودنی زانتان گام باعث بهبود لزجت، کاهش افت اسلامپ و کاهش جداشدگی بتن خودتراکم شده و تأثیر آن بر بهبود مشخصات دوامی از قبیل مقاومت ویژه، ضریب مهاجرت و عمق نفوذ یون کلر در حالت ترکیبی بهتر از استفاده مجزا از آن بوده است. تصاویر ریزساختاری گویای شکل‌گیری ترکیب پایدار در طرح ترکیب سه افزودنی بوده و زانتان گام، میکرو سیلیس و نانو سیلیس به ترتیب برای تأمین لزجت، مقاومت و دوام بتن خودتراکم مطلوب ارزیابی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of xanthan gum on the durability of self-compacting concrete containing Micro and Nano silica in chloride environment

نویسندگان [English]

  • Alireza Masoumi 1
  • Reza Farokhzad 2
  • Seyed Hooman Ghasemi 3
1 Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
2 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
3 Assistant professor, Department of Civil and Environmental Engineering, Rowan University, USA
چکیده [English]

The durability of concrete is one of the main criteria in the implementation and operation of concrete structures exposed to environmental risks. One of the most important causes of rebar corrosion is the presence of chloride ions. Therefore this paper investigated the effect of using xanthan gum, which is a type of polysaccharide, on the durability characteristics of self-compacting concrete. By selecting step xanthan additives in the amount of 0.2% by weight of cement, Silica fume in the amount of 5, 7, and 10% by weight of cement, and Nano silica in the amount of 2, 3, and 4% by weight of cement, mechanical and durability characteristics have been evaluated experimentally. In this paper, by controlling the rheological properties of self-compacting concrete, the parameters of migration coefficient; Chloride penetration refers to the depth to which chloride ions from the environment penetrate into the concrete; electrical specific strength and compressive strength of concrete were evaluated. Self-Compacting Concrete Benefits and the expansion of its application, multi-parameter evaluation is needed to be considered. The results indicate that xanthan gum additive improves viscosity, reduces slump flow, and reduces the separation of self-compacting concrete, and its effect on improving durability characteristics such as specific strength, migration coefficient, and penetration depth of chlorine ion, combined with each other is better than used separately. Microstructural images indicated the formation of a stable composition in the three-additive design and xanthan gum, Silica fume, and Nano-silica were evaluated to provide the desired viscosity, strength, and durability of self-compacting concrete, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • self-compacting concrete
  • corrosion
  • migration coefficient of chloride ions
  • Chloride penetration
  • xanthan gum
[1]Aslani. F., Guowei. Ma.,  Law Yim Wan. D., Muselin. G.(2018). Development of high-performance self-compacting concrete using waste recycled concrete aggregates and rubber granules. Journal of Cleaner Production, 182, 553-566.
[2] Sainz-Aja. J., Thomas. C., Polanco. J., Carrascal. I.(2019). High-Frequency Fatigue Testing of Recycled Aggregate Concrete, Applied Sciences 10(1), 10.
[3]El-Chabib. H. (2020). Properties of SCC with supplementary cementing materials. Self-Compacting Concrete: Materials, Properties, and Applications, 283-308.
[4]  L.G. Li a, J.Y. Zheng a, J. Zhu a, A.K.H. Kwan. (2018). Combined usage of micro-silica and nano-silica in concrete: SP demand, cementing efficiencies and synergistic effect, Construction and Building Materials, 168, 622–632.
[5]Sharkawi. A., Abd-Elaty. M.A., Khalifa. O.H. (2018). Synergistic influence of micro-nano silica mixture on durability performance of cementious materials, Construction and Building Materials, 164, 579–588.
 [6] Nandhini. K., Ponmalar, V. (2021) . Effect of Blending Micro and Nano Silica on the Mechanical and durability Properties of Self-Compacting Concrete. Silicon 13, 687–695.
[7]Niewiadomski. P., Hoła. J., Ćwirzeń. A. (2018). Study on properties of self-compacting concrete modified with nanoparticles. Archives of civil and Mechanical Engineering, 18, 877-886.
[8] J.J. Chen, P.L. Ng, L.G. Li, A.K.H. Kwan. (2018) . Use of superfine zeolite in conjunction with silica fume—Effects on rheology and strength of cementitious paste. Powder Technology , 328, 75-83.
[9] Bani Ardalan. R., Joshaghani. A., Hooton. R.D. (2017). Workability retention and compressive strength of self-compacting concrete incorporating pumice powder and silica fume. Construction, and Building Materials, 2017, 134, 116–122.
[10]Siddique. R. (2011). Utilization of silica fume in concrete: Review of hardened properties. Resources, Conservation and Recycling, Elsevier, 55(11), 923– 932.
[11]Mohanraj. A., Senthilkumar. V., Nandhini. K. (2021). Effect of Micro-silica on the Fresh and Hardened Properties of Self-compacting Concrete Containing Pre-absorbed Superabsorbent Polymer. Silicon 13, 3569–3581.
[12]Nadarajah. G., Pshtiwan, Sh., Paul. R. (2021).  Pressure exerted on formwork by self-compacting concrete at early ages: A review. Construction Materials, 15.
[13]Chaturvedi. S., Kulshrestha. S., Bhardwaj. K., Jangir. R. (2021). A Review on Properties and Applications of Xanthan Gum. Microbial Polymers. Springer, Singapore, 87-107.
[14]. Abdulsalam Alhalmi1*, Nafaa Alzubaidi2, Marwan Altowairi3, Marwan Almoiliqy3 and Bharti Sharma.,2018.  XANTHAN GUM; ITS BIOPHARMACEUTICAL APPLICATIONS: AN OVERVIEW" WORLD JOURNAL OF PHARMACY AND PHARMACEUTICAL SCIENCES SJIF Impact Factor 6.647. Volume 7, Issue 1
[15]. Guo J., Skinner G.W,.1998. Harcum W.W. and Barnum P.E Pharmaceutical applications of naturally occurring water-soluble polymers; PSTT, 1: 254-261.
[16] Rosalam S, England R. 2006. Review of Xanthan gum production from unmodified starches by Xanthomonas comprestris sp. Enzyme Microb Technol 39(2): 197–207.
[17] A. Sadrmomtazi, A. Balalaei, F. Fasihi, A.K. Haghy, 2004.  "Investigation of Mechanical and Physical properties of Mortars contoning Silica Fume and Nano-SiO2", 3rd International Conference on Concrete and Development, Tehran, Iran, 2009.
[18] M.N. Haque, H. Al-Khaiat, O. Kayali,2004. Cement and Concrete Composites, 26, 307.
[19] Y.C. Ke, P. Stroeve.2005. Polymer-layered silicate and silica nanocomposites. Elsevier, Amsterdam, 2005.