مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی آزمایشگاهی مشخصات بتن تازه، خواص مکانیکی و دوام ‌بتن حاوی سنگدانه سرباره کوره قوس الکتریکی هوازده طبیعی، اصلاح‌شده با پودر کربنات کلسیم

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد بین المللی کیش، دانشگاه آزاد اسلامی، کیش، ایران
2 گروه مهندسی عمران، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
4 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی – بخش فن آوری بتن، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.592477.4079
چکیده
استفاده از سنگدانه سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF) به‌عنوان جایگزین سنگدانه‌ طبیعی، موجب کاهش مصرف منابع طبیعی و کاربرد مجدد پسماند فرآیند فولادسازی می‌شود، اما چگالی زیاد، بافت زبر و شکل زاویه‌ای EAFمی‌تواند کارایی و مقاومت بتن تازه در برابر جداشدگی سنگدانه‌ها را کاهش دهد. این مقاله، اثر پودر کربنات کلسیم بر رفتار بتن تازه، مشخصات مکانیکی و دوام بتن حاوی سنگدانه EAF هوازده طبیعی را بررسی می‌کند. هشت مخلوط بتنی در دو گروه شامل ۹ و ۱۳ درصد پودر کربنات کلسیم نسبت به حجم کل سنگدانه‌ها ساخته شد. در هر گروه، جایگزینی یکسان ریزدانه و درشت‌دانه طبیعی با EAF در سطوح صفر، ۵۰، ۷۵ و ۱۰۰ درصد انجام گرفت. عیار سیمان، نسبت آب به سیمان و مقدار فوق‌روان‌کننده به‌ترتیب ۴۲۰ کیلوگرم بر مترمکعب، 35/0 و 8/0 درصد ثابت نگه داشته شد. نتایج نشان داد در گروه دارای ۹ درصد پودر، افزایش مقدار EAF موجب افزایش اسلامپ می‌شود، اما در سطوح بالای جایگزینی، اسلامپ ریزشی و جداشدگی سنگدانه‌ها مشاهده شد. در مقابل، استفاده از ۱۳ درصد پودر، اسلامپ یکنواخت‌تر و بدون نشانه‌های جداشدگی ایجاد کرد. مخلوط A100 (۱۳ درصد پودر و ۱۰۰ درصد EAF) بیشترین مقاومت فشاری و کششی دو نیم‌شدگی ۲۸ روزه را به‌ترتیب برابر 55/81 و 59/5 مگاپاسکال نشان داد. همچنین، مخلوط A75 بیشترین مقاومت خمشی (43/8 مگاپاسکال) و کمترین پوسته‌شدگی ناشی از نمک‌های یخ‌زدا (حدود ۹۴ گرم بر مترمربع) را ارائه کرد. طبق نتایج، اگرچه طرح A100 بیشترین مقاومت‌های فشاری و کششی دو نیم‌شدگی را به‌ترتیب با تنها ۴ و 3.5 درصد برتری محدود نسبت به A75 داشت، طرح A75 با بیشترین مقاومت خمشی در بین طرح‌ها و کاهش ۱۹ درصدی پوسته‌شدگی، ۲۶ درصدی جذب آب ۳۰ دقیقه‌ای و ۶ درصدی جذب آب ۲۴ ساعته نسبت به A100، از نظر عملکرد مکانیکی و دوام متوازن‌تر بود و در مجموع این طرح به‌عنوان طرح اختلاط مناسب انتخاب شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

An Experimental Study on the Effects of Calcium Carbonate Powder on the Fresh-State Properties, Mechanical Properties, and Durability of Concrete Containing Naturally Weathered Electric Arc Furnace Slag Aggregate

نویسندگان English

mohammadali mehdisoltani 1
Seyed Azim Hosseini 2
Babak Aminnejad 3
Jafar Sobhani 4
1 Department of Civil Engineering, KI.C, Islamic Azad University, Kish, Iran
2 Department of civil engineering - South Tehran Branch - IAU
3 Department of Civil Engineering, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran
4 Road, Housing and Urban Development Research Center, Tehran, Iran
چکیده English

The use of electric arc furnace slag (EAF) aggregate as a replacement for natural aggregate can reduce the consumption of natural resources and promote the reuse of steelmaking by-products. However, the high density, rough surface texture, and angular shape of EAF particles may adversely affect concrete workability and fresh concrete stability against aggregate segregation. This study investigated the effect of calcium carbonate powder on the fresh-state behavior, mechanical properties, and durability indicators of concrete containing naturally weathered EAF aggregate. Eight concrete mixtures were prepared in two groups containing 9% and 13% calcium carbonate powder by the volume of total aggregates. In each group, fine and coarse natural aggregates were simultaneously replaced with EAF at levels of 0%, 50%, 75%, and 100%. The cement content, water-to-cement ratio, and superplasticizer dosage were kept constant at 420 kg/m³, 0.35, and 0.8%, respectively. The results showed that increasing EAF content in the 9% powder group increased the slump value; however, collapse slump and aggregate segregation occurred at high replacement levels. In contrast, the 13% powder group exhibited a more consistent slump response without visible segregation. The A100 mixture (13% powder and 100% EAF) achieved the highest 28-day compressive and splitting tensile strengths, reaching 81.55 and 5.59 MPa, respectively. The A75 mixture showed the highest flexural strength (8.43 MPa) and the lowest deicing salt scaling value (approximately 94 g/m²). Although A100 provided the highest compressive and splitting tensile strengths, its advantages over A75 were limited to 4% and 3.5%, respectively. Conversely, A75 exhibited the highest flexural strength among all mixtures and, compared with A100, reduced deicing salt scaling, 30-min water absorption, and 24-h water absorption by 19%, 26%, and 6%, respectively. Therefore, A75 provided a more balanced performance considering mechanical properties and durability indicators and was selected as the preferred mixture among the investigated mixtures.

کلیدواژه‌ها English

Electric arc furnace slag aggregate (EAF)
calcium carbonate powder
aggregate segregation
mechanical properties
concrete durability

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 03 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 31 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 01 شهریور 1405