نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد بین الملل کیش، دانشگاه آزاد اسلامی، کیش، ایران.
2
استادیار،گروه مهندسی عمران، واحد همدان، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان، ایران
3
استادیار، گروه مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی گلستان، گرگان، ایران
4
استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
5
استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
10.22065/jsce.2026.602508.4145
چکیده
بتن، علی رغم برخورداری از مقاومت فشاری مناسب، به دلیل تردی ذاتی و مقاومت کششی محدود، در برابر بارهای ضربه‌ای و گسترش ترک آسیب‌پذیر است. استفاده از مواد اصلاح کننده می‌تواند راهکاری مؤثر برای تعدیل رفتار ترد و ارتقای ظرفیت جذب انرژی بتن باشد. در این پژوهش، اثر جایگزینی بخشی از سیمان با قیر امولسیون کاتیونی بر عملکرد مکانیکی و مقاومت ضربه‌ای بتن مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، شش طرح اختلاط شامل ۰، ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰ و ۵۰ درصد جایگزینی سیمان با قیر امولسیون (بر مبنای وزن سیمان) تهیه و نمونه‌ها پس از عمل آوری، در سن ۲۸ روزگی آزمایش شدند. نتایج نشان داد که افزایش درصد قیر امولسیون موجب کاهش مقاومت فشاری بتن شد؛ با این حال در سطح جایگزینی ۱۰ درصد، افت مقاومت فشاری محدود و برابر با 99/14 درصد بود، درحالی که شدت این افت در سطوح 20 الی ۵۰ افزایش یافت. مقاومت کششی غیرمستقیم نیز با افزایش درصد جایگزینی روندی کاهشی داشت، اما شدت این کاهش در تمامی سطوح کمتر از افت مقاومت فشاری بود. در آزمون ضربه، جایگزینی ۱۰ درصد قیر امولسیون موجب افزایش حدود 7/7 درصدی تعداد ضربات لازم برای تشکیل ترک اولیه و ترک نهایی شد و با افزایش درصد جایگزینی از ۲۰ تا ۵۰ درصد، مقاومت ضربه‌ای روند نزولی پیدا کرد. همچنین تحلیل رگرسیون بیانگر وجود همبستگی خطی قوی بین مقاومت فشاری و کششی غیرمستقیم و نیز تعداد ضربات ترک اولیه و ترک نهایی بود. در مجموع، سطح جایگزینی ۱۰ درصد قیر امولسیون از نظر مقاومت ضربه‌ای بهینه ترین عملکرد را ارائه داد؛ درحالی‌که افزایش فراتر از این مقدار، به دلیل کاهش سهم سیمان فعال، اختلال در پیوستگی ماتریس سیمانی و تضعیف ناحیه انتقال بین سطحی ، موجب تضعیف هم زمان عملکرد مکانیکی و مقاومت ضربه‌ای بتن گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله English
Experimental Investigation of the Effect of Cement Replacement with Emulsion Bitumen on the Mechanical Performance and Impact Resistance of Concrete
نویسندگان English
Reza Kia
1
Vahid Rostami
2
Ali Kia
3
Babak Aminnejad
4
Hamid reza Rabiefar
5
1
Ph.D. Candidate, Department of civil engineering, Ki.C., Islamic Azad University, Kish, Iran.
2
Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ha.C., Islamic Azad University, Hamedan, Iran
3
Assistant Professor, Department of civil engineering, Golestan Institute of Higher Education, Gorgan, Iran.
4
Assistant Professor, Department of civil engineering, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran.
5
Assistant Professor, Department of civil engineering, ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده English
Concrete is inherently brittle with limited tensile capacity, making it vulnerable to impact loads and crack propagation. In this study, the effect of partial cement replacement with cationic bitumen emulsion on the mechanical performance and impact resistance of concrete was investigated. Six mix designs containing 0–50% cement replacement (by weight of cement) were prepared, and specimens were tested at 28 days. The results showed that increasing the bitumen emulsion content reduced the compressive strength of concrete; at the 10% replacement level, the loss was limited to 14.99%, but it increased sharply beyond that level. The indirect tensile strength (ITS) also decreased with higher replacement levels, though less severely than the compressive strength. In the impact test, the 10% replacement improved the number of blows to first crack and failure by about 7.7%, while higher contents (20–50%) caused a progressive decline in impact resistance. Regression analysis confirmed strong linear correlations between compressive strength and ITS, as well as with the number of blows to first crack and failure. Overall, the 10% replacement level offered the optimal balance, providing improved impact resistance while maintaining acceptable strength. Higher replacement levels, due to reduced active cement, matrix discontinuity, and ITZ weakening, degraded both mechanical and impact performance.
کلیدواژه‌ها English
Bitumen emulsion
Modified concrete
Cement replacement
Compressive strength
Indirect tensile strength
Impact strength
Regression analysis
