مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی اثرات مثبت بتن حاوی متاکائولین و سبک‌دانه اسکوریا بر خواص مکانیکی و نفوذپذیری با استفاده از عمل‌آوری سریع و معمولی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 دانشجویی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
10.22065/jsce.2026.531245.3764
چکیده
در این پژوهش، بتن حاوی سبکدانه‌ی اسکوریا با سه نسبت دانه‌بندی 30-70، 40-60 و 20-40-40 با %20 ماسه طبیعی، نسبت آب به چسباننده 42/0، عیار سیمان 500، تحت عمل‌آوری سریع 24 ساعته، 28 روزه و 90 روزه ارزیابی شدند. نوآوری این پژوهش، مقایسه‌ی همزمان تاثیر تیپ دانه‌بندی، سطح جایگزینی متاکائولین و سه روش عمل‌آوری بر چهار شاخص مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته دینامیکی، درصد جذب آب و عمق نفوذ آب بود. مخلوط CM15[90D] دارای حداکثر مقاومت فشاری با مقدار40 مگاپاسکال بود و مخلوط CM15[X] با 32 مگاپاسکال تنها %20 کمتر از بیشینه ثبت شد. مدول الاستیسیته‌ی دینامیکی به دلیل ماهیت متخلخل سبکدانه‌ها، دارای تغییرات محدودی بود. جذب آب CM15[X] حداقل مقدار برابر را کسب کرد و مخلوط CM15-[90D] تنها %5/5 بیشتر از آن بود. در شاخص نفوذپذیری، کمترین عمق نفوذ آب در مخلوط CM15[90D] برابر 30 میلی‌متر ثبت شد که نسبت به نمونه‌ی شاهد هم سن، %25 کاهش داشت و همین مخلوط در عمل‌آوری سریع %75/14 کاهش نشان داد. همچنین رابطه‌ی معکوس مقاومت فشاری و نفوذپذیری در تیپ C، منظم‌تر بود و مقدار R2 برابر %06/97 گزارش شد. در نهایت، ترکیب عمل‌آوری سریع و متاکائولین به عنوان یک مسیر اجرایی برای تولید بتن با زمان ساخت کوتاه و دوام بهتر، شامل کاهش جذب آب و نفوذپذیری، ارائه شد که امکان غربال اولیه‌ی طرح اختلاط های کارآمد در 24 ساعت را فراهم کرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Effects of Metakaolin and Scoria Lightweight Aggregate on Mechanical Properties and Permeability of Concrete under Accelerated and Standard Curing

نویسندگان English

Yaghoub Mohammadi 1
Sattar Shafiei 2
1 Professor, Faculty of Technology and Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 PhD candidate, Faculty of Technology and Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده English

In this study, scoria lightweight aggregate concrete was produced with three aggregate gradation types (30–70, 40–60, and 20–40–40 including 20% natural sand) at a constant water-to-binder ratio of 0.42 and a cement content of 500 kg/m³, and was evaluated under three curing regimes: 24-h accelerated curing (X), 28-day curing, and 90-day curing. The study provides a coupled assessment of gradation type, metakaolin replacement level, and curing regime in terms of compressive strength, dynamic modulus of elasticity, water absorption, and water penetration depth. Mix CM15[90D] achieved the highest compressive strength (40 MPa), whereas CM15[X] reached 32 MPa (20% lower than the maximum). Owing to the porous nature of scoria aggregates, the dynamic modulus varied within a relatively narrow range across mixtures. CM15[X] exhibited the lowest water absorption, and CM15[90D] was only 5.5% higher than this minimum. The minimum water penetration depth was recorded for CM15[90D] (30 mm), corresponding to a 25% reduction relative to the age-matched control; the same mixture under X curing showed a 14.75% reduction. Moreover, the inverse relationship between compressive strength and water penetration depth was most consistent for gradation type C (R² = 0.9706). Overall, the combined use of metakaolin and accelerated curing enables rapid screening of mix designs within 24 h while improving durability-related indicators.

کلیدواژه‌ها English

Metakaolin
Scoria aggregate
Compressive strength
Permeability
Accelerated curing

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 بهمن 1404

  • تاریخ دریافت 13 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 30 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 13 بهمن 1404