مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی مقاومت پیوستگی لایه ‏های تعمیری بتن ژئوپلیمری در معرض محیط‌های اسیدسولفوریک و سولفات منیزیم

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجو دکتری عمران-سازه، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
3 گروه مهندسی عمران،دانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه آزاد اسلامی قزوین،قزوین،ایران
4 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.596095.4105
چکیده
صنعت ساخت‌وساز با دو چالش اساسی یعنی مصرف بالای انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید سیمان پرتلند از یک سو، و هزینه‌های سنگین تعمیر و نگهداری سازه‌های بتنی در معرض محیط‌های خورنده ازسوی‌دیگر مواجه است. بتن ژئوپلیمری با بهره‌گیری از مواد آلومینوسیلیکاتی و فعال‌کننده‌های قلیایی، به‌عنوان جایگزینی پایدار و سازگار با محیط‌زیست مطرح شده است. بااین‌وجود، بررسی مقاومت پیوستگی لایه‌های تعمیری این نوع بتن در شرایط محیطی خورنده کمتر موردتوجه قرار گرفته است. در این پژوهش، ۹ طرح اختلاط با ترکیبات مختلف از مواد پایه شامل سرباره کوره آهن‌گدازی، متاکائولن و زئولیت با نسبت ثابت 0/5 برای محلول قلیایی به مواد سیمانی و نسبت 2/5 برای سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم طراحی شد. غلظت هیدروکسید سدیم در سه سطح ۸، ۱۰ و ۱۲ مولار متغیر در نظر گرفته شد. در مجموع ۴۸۶ نمونه مکعبی و منشوری ساخته شده و تحت شرایط عمل‌آوری مختلف شامل محیط‌های اسیدی با PH برابر ۱ و ۳ و محیط‌های سولفاته با غلظت‌های ۵ و ۱۰ درصد در سنین مختلف قرار گرفتند. آزمون‌های مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، پول‌آف و برش مایل مطابق با استانداردهای معتبر انجام شد. نتایج نشان داد که طرح S100-12M (حاوی ۱۰۰٪ سرباره با مولاریته ۱۲) با مقاومت فشاری 100/6 مگاپاسکال و مقاومت پیوستگی بالاتر از 4/03 مگاپاسکال در آزمون پول آف، بهترین عملکرد را در سن 90 روزه دارا بود. به‌طورکلی، بتن ژئوپلیمری مبتنی بر سرباره با مولاریته بالا به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای لایه‌های تعمیری در محیط‌های خورنده قابل‌توصیه است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the Bond Strength of Geopolymer Concrete Repair Layers Exposed to Sulfuric Acid and Magnesium Sulfate Environments

نویسندگان English

Hadis Asi 1
Ahmad Shokoohfar 2
Masoud Yakhchalian 3
Amin Ghorbani 4
1 Ph.D candidate, Department of Civil Engineering, Qa .c., Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Qa .c., Islamic Azad University, Qazvin, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Qa .c., Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Payame Noor University, Tehran, Iran.
چکیده English

The construction industry is currently facing two major challenges: the high energy consumption and greenhouse gas emissions associated with Portland cement production, and the substantial costs of repair and maintenance of concrete structures exposed to aggressive environments. Geopolymer concrete, utilizing aluminosilicate materials activated by alkaline solutions, has emerged as a sustainable and environmentally friendly alternative. However, the bond strength of geopolymer-based repair layers under aggressive environmental conditions has not been sufficiently investigated. In this study, nine mix designs were developed using different combinations of precursor materials, including ground granulated blast furnace slag (GGBFS), metakaolin, and zeolite. A constant alkaline solution-to-binder ratio of 0.5 and a sodium silicate-to-sodium hydroxide ratio of 2.5 were adopted. The sodium hydroxide concentration was varied at three levels: 8, 10, and 12 M. A total of 486 cubic and prismatic specimens were prepared and subjected to various curing conditions, including acidic environments (PH = 1 and 3) and sulfate environments with concentrations of 5% and 10%, at curing ages of 7, 28, and 90 days. Compressive strength, flexural strength, pull-off bond strength, and slant shear tests were conducted in accordance with relevant standards. The results indicated that the S100-12M mix (containing 100% slag with 12 M NaOH) exhibited the best overall performance across all exposure conditions, achieving compressive strengths in the range of 65–70 MPa and bond strength values exceeding 2.1 MPa in the pull-off test. Overall, high-molarity slag-based geopolymer concrete can be recommended as an effective repair material for use in aggressive environments.

کلیدواژه‌ها English

Geopolymer concrete
Bond strength
Repair layer
Aggressive environments
Slant shear strength

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 17 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 01 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 05 شهریور 1405