مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی اثر دماهای بالا بر خواص مکانیکی و ریزساختار بتن ژئوپلیمری مسلح به الیاف فولادی و کربن

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
2 گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
10.22065/jsce.2026.591559.4071
چکیده
بتن ژئوپلیمری به دلیل امکان کاهش مصرف سیمان پرتلند و حفظ بخشی از عملکرد مکانیکی پس از حرارت‌دهی، به‌عنوان جایگزینی برای بتن سیمانی معمولی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، عملکرد بتن ژئوپلیمری بدون الیاف (GPC)، بتن ژئوپلیمری مسلح به الیاف فولادی (SFRGC)، الیاف کربنی (CFRGC) و الیاف هیبریدی (HFRGC) با بتن سیمانی معمولی (OPC) مقایسه شد. نمونه‌ها پس از ۲۸ روز عمل‌آوری در معرض دماهای ۲۰۰، ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند. مقاومت فشاری، مقاومت کششی برزیلی، مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، رفتار تنش-کرنش، ظرفیت جذب انرژی، افت جرم و تغییرات ریزساختاری با استفاده از آزمون‌های SEM، XRD و TGA ارزیابی شدند. در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد، نسبت مقاومت فشاری باقی‌مانده طرح‌های OPC، GPC، SFRGC، CFRGC و HFRGC به‌ترتیب 5/20، 8/34، 9/41، 47 و 7/42 درصد بود. در همین دما، مقاومت کششی و خمشی SFRGC به‌ترتیب 234 و ۳۰۶ درصد بیشتر از OPC ثبت شد و مدول الاستیسیته CFRGC نیز 7/100 درصد بیشتر از OPC بود. ظرفیت جذب انرژی HFRGC در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد، ۴۴ درصد نسبت به مقدار اولیه افزایش یافت. نتایج XRD نشان داد شاخص فاز آمورف GPC و OPC در این دما به‌ترتیب 62/0 و 43/0 بود و افت جرم کل در آزمون TGA برای این دو طرح به‌ترتیب 22/9 و 12/10 درصد به‌دست آمد. نتایج نشان داد الیاف فولادی در حفظ مقاومت‌های کششی و خمشی و الیاف کربنی در حفظ مقاومت فشاری و سختی پس از حرارت‌دهی مؤثرتر بودند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Elevated Temperatures on the Mechanical Properties and Microstructure of Geopolymer Concrete Reinforced with Steel and Carbon Fiber

نویسندگان English

Amirhesam Bakhshande 1
Reza Farokhzad 2
Ahmad Shokoohfar 2
1 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, Qa.C., Islamic Azad University, Qazvin, Iran
2 Department of Civil Engineering, Qa.C., Islamic Azad University, Qazvin, Iran
چکیده English

Geopolymer concrete has attracted increasing attention as an alternative to ordinary Portland cement concrete because of its potential to reduce cement consumption and retain mechanical performance after thermal exposure. This study compared plain geopolymer concrete (GPC), steel fiber-reinforced geopolymer concrete (SFRGC), carbon fiber-reinforced geopolymer concrete (CFRGC), and hybrid fiber-reinforced geopolymer concrete (HFRGC) with ordinary Portland cement concrete (OPC). After 28 days of curing, the specimens were exposed to temperatures of 200, 400, 600, and 800 °C. Compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, modulus of elasticity, stress–strain behavior, energy absorption capacity, mass loss, and microstructural changes were evaluated using SEM, XRD, and TGA analyses. At 800 °C, the residual compressive strength ratios of OPC, GPC, SFRGC, CFRGC, and HFRGC were 20.5%, 34.8%, 41.9%, 47.0%, and 42.7%, respectively. At the same temperature, the splitting tensile and flexural strengths of SFRGC were 234% and 306% higher than those of OPC, respectively, while the modulus of elasticity of CFRGC was 100.7% higher than that of OPC. The energy absorption capacity of HFRGC increased by 44% relative to its initial value. XRD results showed that the amorphous-phase indices of GPC and OPC at 800 °C were 0.62 and 0.43, respectively. Moreover, the total mass losses obtained from TGA were 9.22% for GPC and 10.12% for OPC. The results indicated that steel fibers were more effective in retaining tensile and flexural strengths, whereas carbon fibers provided greater retention of compressive strength and stiffness after thermal exposure.

کلیدواژه‌ها English

Geopolymer Concrete
Fiber-Reinforced Geopolymer Concrete
Elevated Temperatures
Mechanical Properties
Microstructure
Hybrid Fiber
Thermal Stability

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 23 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 07 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مرداد 1405