مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

تاثیر واکنش قلیایی سیلیسی بر خواص مکانیکی بتن‌های حاوی تراس

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
3 دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
چکیده
واکنش قلیایی سیلیسی یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها را در عمر سرویس دهی بتن ایجاد کرده است. این واکنش عمر سازه‌های بتنی را کاهش داده و هزینه‌های تعمیرات و نگهداری سازه‌ها را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، وقوع این واکنش مخرب، بر ساختار داخلی بتن تأثیر می‌گذارد و یکپارچگی مخلوط بتنی را کاهش می‌دهد. بنابراین، خواص مکانیکی بتن می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر واکنش قلیایی سیلیسی قرار گیرد. تحقیقات گوناگونی پیرامون این موضوع انجام شده است و بیشتر نتایج کاهش خواص مکانیکی بتن در اثر واکنش یادشده را ثابت کرده است. در این مطالعه علاوه بر بررسی تغییرات طول نمونه‌های ملاتی و بتنی، اثر این واکنش بر روی سه ویژگی مکانیکی اصلی بتن (مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و مقاومت کششی) نیز بررسی شده است. به این منظور، مخلوط‌هایی با و بدون تراس و حاوی سنگدانه‌هایی با درجات واکنش‎‌پذیری متفاوت (از معادنی از تبریز و زنجان) تهیه و تحت شرایط مختلف عمل‌آوری شدند. بعبارتی در پژوهش حاضر، از ماده پوزولانی تراس (تا سقف 35 درصد در ملات و تا سقف 20 درصد در بتن) به عنوان راهی جهت کنترل واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه‌ها استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که تمامی خواص مورد مطالعه، در بتن‌هایی که تحت تاثیر واکنش یادشده بودند، کاهش یافت. با این حال، این کاهش خواص مکانیکی به درجه واکنش‌پذیری سنگدانه‌های مورد استفاده بستگی داشت. علاوه بر این، استفاده از تراس به عنوان جایگزین بخشی از سیمان توانست اثرات مخرب واکنش قلیایی سیلیسی را کاهش دهد. در مجموع با توجه به نتایج حاصل در بخش ملات و بتن مقدار بهینه مصرف تراس را می‌توان حدود 20 جرم سیمان برای کنترل این واکنش عنوان نمود. ضمناً می‌توان عنوان نمود که بین نتایج تغییرات طول و تغییرات مشخصه‌های مکانیکی مطالعه‌شده، ارتباط برقرار است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The Effect of Alkali-Silica Reaction (ASR) on the Mechanical Properties of Concretes Containing Trass

نویسندگان English

Ebrahim Ghiasvand 1
Afshin Mohammadi 2
Mahmoud Nili 3
Zahra Rezaei 2
1 Assistant Professor, Faculty of Engineering, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Master’s student, Faculty of Engineering, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 Associate Professor, Faculty of Engineering, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده English

The Alkali-silica reaction (ASR) is one of the most significant concerns in the concrete life cycle. It reduces the serviceability and increases the expense of maintaining structures. In addition, the occurrence of ASR impacts the internal structure of concrete and decreases its integrity. Thus, the mechanical properties of concrete can be significantly affected by ASR. Different researchers have mentioned this issue, and most of the results have proved the reduction of the mechanical properties of concrete due to ASR. In this study, in addition to examining the length changes of mortar and concrete samples, the effect of ASR on three main mechanical properties of concrete (compressive strength, bending strength and tensile strength) was also investigated. In order to evaluate the aforementioned parameters, mixtures with and without Trass containing aggregates with varying degrees of reactivity were prepared and cured under various conditions. The results showed all studied properties decreased under ASR conditions (accelerated ASTM C1293 at 60 ºC). However, this reduction depended on the reactivity degree of the used aggregates. Furthermore, using the Trass as a partial replacement for cement could reduce ASR's destructive effects. In addition, a significant relationship can be established between the results of the length changes and the changes of the studied mechanical characteristics.

کلیدواژه‌ها English

Alkali-silica reaction (ASR)
Compressive strength
Flexural strength
Tensile strength
Trass
[1] Samimi, K. Pakan , M. and Eslami, J. (2023). Investigating the compressive strength and microstructural analysis of mortar containing synthesized graphene and natural pozzolan in the face of alkali-silica reactions. Journal of Building Engineering. 68. 106126.‏
[2] Ajayi, J.A. Gana, A.J. Adanikian, A. and Busari, A. (2023). Mitigation of Alkali- Silica reactions in concrete pavements using supplementary cementitious materials. Materials Today: Proceedings. 86. 59-66.‏
[3] Maraghechi, H. Shafaatian, S.M.H. Fischer, G. and Rajabipour, F. (2012). The role of residual cracks on alkali silica reactivity of recycled glass aggregates, Cement and Concrete Composites, 34(1), 41-47.
[4] Haddad, H, Jamal M Shannag. and Al-Hamouth, M.T. (2008), Repair of reinforced concrete beams damaged by alkali-silica reaction, ACI Structural Journal, 105(2), 145-153.
[5] Okpin, Na. Yunping, Xi. Edward, O.V. and Saouma, E. (2016). The effects of alkali‐silica reaction on the mechanical properties of concretes with three different types of reactive aggregate. Structural Concrete, 17(1), 74-83.
[6] Diab, S. H. Soliman, A.M. and Nokken, M.R. (2020). Changes in mechanical properties and durability indices of concrete undergoing ASR expansion. Construction and Building Materials, 251, 118951.‏
[7] Mohammadi, A. Ghiasvand, E. and Nili, M. (2020). Relation between mechanical properties of concrete and alkali-silica reaction (ASR); a review. Construction and Building Materials, 258, 119567.‏
[8] Junaid Munir, Muhammad. Abbas, S. Ullah Qazi, A. and Nehdi, M. (2018). Role of test method in detection of alkali–silica reactivity of concrete aggregates. Construction Materials, 171(5), 203-221.
[9] Islam, M.S. and Ghafoori, N. (2018). A new approach to evaluate alkali-silica reactivity using loss in concrete stiffness. Construction and Building Materials, 167, 578-586.‏
[10] Kongshaug, S.S. Oseland, O. Kanstad, T. Rodum, E. and Markeset, G. (2020). Experimental investigation of ASR-affected concrete–The influence of uniaxial loading on the evolution of mechanical properties, expansion and damage indices. Construction and Building Materials, 245, 118384.
[11] Zhenguo, Shi. Caijun, Shi. Shu, W. and Zhihua, O. (2017). Effect of alkali dosage on alkali-silica reaction in sodium hydroxide activated slag mortars. Construction and Building Materials, 143, 16-23.
[12] Yurtdas, I. Chen, D. Hu, D.W. and Shao, J.F. (2013). Influence of alkali silica reaction (ASR) on mechanical properties of mortar. Construction and Building Materials, 47, 165-174.‏
[13] Ahmed, Tarig. Burley, Eldon. Rigden, Stephen. and  Abu-Tair, Abid. (2003). The effect of alkali reactivity on the mechanical properties of concrete. Construction and Building Materials, 17(2), 123-144.‏
[14] Giaccio, G. Zerbino, R. Ponce, J.M. and Batic, O.R. (2008). Mechanical behavior of concretes damaged by alkali-silica reaction. Cement and Concrete Research, 38(7), 993-1004.‏
[15] Smaoui, N. Bérubé, M.A. Fournier, B. Bissonnette, B. and Durand, B. (2005). Effects of alkali addition on the mechanical properties and durability of concrete. Cement and concrete research, 35(2), 203-212.
[16] Marzouk, H. and Langdon, S. (2003). The effect of alkali-aggregate reactivity on the mechanical properties of high and normal strength concrete. Cement and Concrete Composites, 25(4-5), 549-556.
[17] Diab, S.H. Soliman, A.M. and Nokken, M.R. (2020). Changes in mechanical properties and durability indices of concrete undergoing ASR expansion. Construction and Building Materials. 251. 118951.‏
[18] ASTM C1260-23, Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method).
[19] ASTM C1293-20a, Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction.
[20] ASTM C1567-23, Standard Test Method for Determining the Potential Alkali-Silica Reactivity of Combinations of Cementitious Materials and Aggregate (Accelerated Mortar-Bar Method).
[21] Ahmadi, B, and Shekarchi, M. (2010). Use of natural zeolite as a supplementary cementitious material. Cement and concrete composites, 32(2), 134-141.‏
[22] Serpa, D. Santos Silva, A. de Brito, J. Pontes, J. and Soares, D. (2013). ASR of mortars containing glass. Construction and Building Materials, 47, 489-495.‏
[23] Ghiasvand, E. and Ramezanianpour, A. A. (2017). Effect of grinding method and particle size distribution on long term properties of binary and ternary cements. Construction and Building Materials, 134, 75-82.
[24] Yukio, H. Takashi, Y. Yoshihiko, T. Hideki, M. and Toyo, M. (2016). Experimental and analytical studies on flexural behaviour of post-tensioned concrete beam specimen deteriorated by alkali-silica reaction (ASR). In: 15th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction. Sao Paulo, Brazil, 321–329.
[25] Raja, M. Jain, S. Vijh, G. Gupta, S. and Ratnam, M. (2014). Test methods for identifying the susceptibility of aggregate to alkali silica reaction (ASR)–an overview. Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 4(8), 328-334.‏

  • تاریخ دریافت 10 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری 05 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 01 اسفند 1402