مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی مشخصات رئولوژی و مکانیکی ملات و بتن های حاوی سیمان LC3

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 رئیس مرکز تحقیقات راه, مسکن و شهرسازی
2 کارشناسی ارشد سازه دانشگاه تهران
3 عضو هیات علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
4 عضو هیات علمی دانشگاه تهران
10.22065/jsce.2026.427886.3289
چکیده
ماده اصلی تشکیل دهنده بتن سیمان است و یکی از عمده مشکلات تولید سیمان در دنیا، تولید مقدار زیاد CO2 است. این مسئله تا حدی مهم است که در گزارش سازمان ملل متحد (UNEP) در سال 2016 نیز به آن اشاره شده‌است و از کشورها خواسته شده در راستای توسعه پایدار، تدابیر لازم در زمینه کاهش تولید CO2 را بیندیشند که یکی از راه‌های پیشنهاد شده در این گزارش، استفاده از سیمان‌های آمیخته از جمله LC3 می‌باشد. در سال‎های اخیر استفاده از رس کلسینه یا متاکائولن (رس کلسینه با خلوص بالای کائولینیت) توانسته به عنوان یک افزودنی پوزولانی در ملات و بتن نتایج خوبی از خود نشان دهد. در این تحقیق، 4 نوع خاک رس با درصدهای مختلف کائولینیت از معادن موجود در ایران تهیه شد و پس از کلسینه شدن و تبدیل به رس کلسینه، برای تهیه سیمان LC3 مورد استفاده قرار گرفت. برای تعیین مشخصات فیزیکی و شیمیایی مصالح از آزمون‌های TG، XRD، XRF، PSD و برای تعیین شکل ساختار نمونه‌های خاک رس حاوی کائولینیت، آزمون طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) صورت پذیرفته است. سرانجام سیمان‌های تهیه شده در تهیه نمونه‌های ملات و سیمان مورد استفاده قرار گرفتند و و آزمون‌های غلظت نرمال سیمان، زمان گیرش سیمان، مقاومت فشاری و خمشی ملات، درصد هوای بتن و مقاومت فشاری بتن بر روی آن‌ها انجام شد. نتایج نشان می‌‌دهد که نمونه-های حاوی سیمان LC3 در حالت کلی با وجود حدود 50 درصد کلینکر کم‌تر، دارای مقاومت فشاری قابل مقایسه با نمونه شاهد در نمونه‌های بتن و مقاومت فشاری بیش‌تر نسبت به نمونه شاهد در نمونه‌های ملات می‌باشند. عوامل موثر بر خواص مکانیکی و دوام نمونه‌های حاوی سیمان LC3 شامل 3 عامل اصلی مقدار کائولینیت موجود، شکل ساختار از نظر منظمی و نامنظمی و توزیع اندازه ذرات و سطح ویژه آن‌ها می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Study of Rheological and Mechanical Characteristics of Mortars and Concretes Containing LC3 Cement

نویسندگان English

SeyedAli Mohseni 2
Ali Dousti 3
Mohamadreza Bahari 4
2 Master's degree in Structural Engineering, University of Tehran
3 Faculty member at the Road, Housing, and Urban Development Research Center
4 Faculty Member of University of Tehran
چکیده English

The main component forming concrete is cement, and one of the major problems in cement production worldwide is the high amount of CO2 emissions. This issue has been deemed significant to the extent that the United Nations Environment Programme (UNEP) highlighted it in their 2016 report, urging countries to consider necessary measures towards sustainable development by contemplating actions for reducing CO2 emissions. One of the proposed strategies in this report is the use of blended cement, including LC3.

In recent years, the use of calcined clays such as metakaolin (highly pure calcined clay of kaolinite) has shown promising results as a pozzolanic additive in mortar and concrete. In this research, four types of clay soils with varying kaolinite percentages from mines in Iran were collected and, after calcination and transformation into calcined clays, were utilized to produce LC3 cement. To determine the physical and chemical properties of the materials, TG, XRD, XRF, and PSD tests were conducted. Additionally, for identifying the structural shape of kaolinite-containing clay samples, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was employed.

Finally, the produced cements were used in the preparation of mortar and concrete samples. Tests were conducted on the normal consistency of cement, cement setting time, compressive and flexural strength of mortars, concrete air content, and concrete compressive strength. The results indicate that LC3 cement samples, in general, despite having approximately 50% less clinker, exhibit comparable compressive strength to control samples in concrete specimens and higher compressive strength than control samples in mortar specimens. The influential factors affecting the mechanical properties and durability of LC3 cement-containing samples include the amount of available kaolinite, the structure's regularity and irregularity in terms of form, and the particle size distribution and specific surface area.

کلیدواژه‌ها English

Limestone Calcined Clay Cement (LC3)
calcined clay
metakaolin
environmental impact
Rheology

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 08 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 05 خرداد 1405