بررسی پدیده اثر اندازه بر روی مقاومت فشاری بتن خودتراکم حاوی میکروسیلیس و پومیس‌تفتان

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 دانشجوی دکتری گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان

4 کارشناس ارشد مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی هاتف

چکیده

بتن خودتراکم نوعی بتن خاص است که با وزن خود در قالب جاری می‌شود و نیاز به لرزاندن ندارد. بر اساس یافته‌های تجربی با افزایش اندازه نمونه بتنی مقاومت فشاری کاهش می‌یابد به این پدیده اثر اندازه گفته می‌شود و شروع آن از شکست غیرخطی در بتن و سایر مواد شکننده می‌باشد. هدف از این پژوهش بررسی پدیده اثر اندازه بر روی مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی و استوانه‌ای استاندارد در بتن خودتراکم حاوی مواد پوزولانی میکروسیلیس و پومیس‌تفتان است. بدین منظور از روش حداقل مربعات LSM و قانون اثر اندازه اصلاح شده بازانت جهت تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده شده است. هفت طرح اختلاط بتن خودتراکم شامل سه طرح اختلاط دارای میکروسیلیس (5/2، 5 و10 درصد وزنی) و سه طرح اختلاط دارای پومیس تفتان(20،15 و25 درصد وزنی) جایگزین سیمان گردید و یک طرح اختلاط به عنوان طرح شاهد ساخته شد. کلیه طرح‌ها در قالب‌های مکعبی با اندازه‌های مختلف و قالب استوانه‌ای استاندارد ریخته شد و پس از 90 روز آزمایش مقاومت فشاری بر روی آنها انجام پذیرفت. مطابق نتایج طرح‌های دارای 5 درصد میکروسیلیس و20 درصد پومیس‌تفتان بیشترین مقدار مقاومت فشاری نمونه استوانه‌ای استاندارد را در بین طرح‌های دارای میکروسیلیس و پومیس‌تفتان دارد. نسبت مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی به استوانه‌ای در همه طرح‌های اختلاط مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش نشان می‌دهد نمونه‌های مکعب بتن خودتراکم دارای مقاومت فشاری بیشتری نسبت به نمونه‌های استوانه‌ای استاندارد است و نسبت مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی به نمونه استوانه‌ای استاندارد با افزایش اندازه نمونه‌های مکعبی از 5 به 15 سانتی‌متر کاهش می‌یابد. از طرفی نتایج نشان می‌دهد اثر اندازه در طرح‌های دارای 5 درصد میکروسیلیس و 15 درصد پومیس‌تفتان کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Size Effect on the Compressive Strength of Self- Consolidating Concrete Containing Taftan Pumice and Micro-Silica

نویسندگان [English]

  • Seyed Roohollah Mousavi 1
  • Amir Saadatipour 2
  • Yasin Mokhtari 3
  • Saber Shahnazari Aval 4
1 Associate Professor, Dept. of Civil Engineering, Univ. of Sistan and Baluchestan
2 Ph.D Student, Civil Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 MS.c Student, Civil Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
4 MS.c Graduated, University of Hatef, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Self-compacting concrete is a special concrete that flows with its weight in the form and does not need to shake. based on experimental findings, its compressive strength decreases with an increase in the specimen size; this phenomenon is called “size effect and its beginning is a nonlinear failure in concrete and other fragile materials. The purpose of this study was to investigate the size effect on compressive strength of cubic and cylindrical specimens in self-compacting concrete containing pozzolanic materials of microsilica and Taftan Pumice. To this end, the least squares (LSM) method and Bezant’s Size effect rule have been used to analyze the data. Seven designs consist of 3 different mixing designs of 2.5, 5 and 10% cement weight replaced by micro silica also 3 mixing designs containing 15, 20 and 25% weight of cement replaced by Pumice. An additional design was also made as a reference mix design. All Mix designs were cast in various size-cubic molds and also in standard cylindrical molds. According to the results, Mixes with 5% micro-silicon (M5) and 20% Pumice (P20) showed the highest compressive strength. The compressive strength ratio of cubic to cylindrical specimens was studied in all mixing designs. The results of the experiments show that self-compacting concrete cube specimens have a higher compressive strength than standard cylindrical specimens, and the compressive strength ratio of cubic specimens to standard cylindrical specimens with increasing cubic sizes from 5 to 15 centimeters decrease. On the other hand, the results show that the effect of size has decreased in designs with 5% microsilica and 15% pumice.

کلیدواژه‌ها [English]

  • size effect
  • Self-Compacting Concrete
  • Taftan Pumice
  • Micro-silica
  • Compressive strength
[1] Nikbin, I.M. Dehestani, M. Beygi, M.H.A. Rezvani, M. (2014). Effects of cube size and placement direction on compressive strength of self-consolidating concrete, Construction and Building Materials,59, 144-150.
[2] Bazant, Zdenek P., and Jaime Planas.(1997) "Fracture and size effect in concrete and other quasibrittle materials." 16, CRC press,.
[3] Hajime Okamura and Masahiro Ouchi. (2003) "Self- Compacting Concrete", Journal of Advanced Concrete Technology. 1.1, 5-15.
[4] Siddique, Rafat.(2011)."Utilization of silica fume in concrete: Review of hardened properties." Resources, Conservation and Recycling 55.11,2011, 923-932.
[5] Ramezanianpour, A. M., Kh Esmaeili, S. A. Ghahari, and A. A. Ramezanianpour. (2014). "Influence of initial steam curing and different types of mineral additives on mechanical and durability properties of self-compacting concrete." Construction and building materials. 73, 187-194.
[6] Neville, Adam M. "Properties of concrete.". London: Longman, 1995.
[7] del Viso, J.R. Carmona, J.R. Ruiz, G. (2008) Shape and size effects on the compressive strength of high-strength concrete, Cement and Concrete Research, 38.3, 386-395.
[8] Dehestani, M., I. M. Nikbin, and S. Asadollahi.(2014)"Effects of specimen shape and size on the compressive strength of self-consolidating concrete (SCC)." Construction and building materials, 66, 685-691.
[9] Gholhaki, M.,  Kheyroddin, A., Hajforoosh, M. (2018). The Effect of Magnetic Water and Different Pozzolanic Materials on The Fresh and Hardened Properties of Self-Compacted Concrete. Journal of Structural and Construction Engineering,5(1), Page 5-19. 10.22065/JSCE.2017.77396.1073
[10] Madandoust ,R., Deilami Poshtjouei, S. (2018). Compressive Strength assessment of self-compacted concrete with Nano materials using ultrasonic pulse velocity method. Journal of Structural and Construction Engineering. 10.22065/JSCE.2018.129504.1548.
[11] Soltani, A., Tarighat, A., Rostami,R. (2017) Effects of Calcined clay minerals and Silica fume on the compressive strength of concrete. Journal of Structural and Construction Engineering,4(1), Page 33-50. 10.22065/JSCE.2017.43232.
[12] ASTM C 127. (2004). Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate.
[13] ASTM C 128. (2004). Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate.
[14] Standard, ASTM. "Standard specification for concrete aggregates." C33, Annual Book of Standards 4 ,1994.
[15] EFNARC. “The European Guidelines for Self-Compacting Concrete,” European Federation of National Associations Representing Concrete, 2005.
[16] ASTM C 494. (2004). Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete.
[17] Chai, H.W. : “Design and testing of self-compacting concrete,” A thesis submitted to the University of London for the degree of Doctor of Philosophy, 1998.
[18] ASTM C39/C39M-10. Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens, West Conshohocken, PA: American Society for Testing and Materials; 2010.
[19] Bazant ZP.(1993) Size effect in tensile and compressive quasibrittle failures. JCI Int Workshop Size Eff Concr Struct,141–60.
[20] Bazant Zdenek P, Xiang Yuyin. (1997) Size effect in compression fracture, splitting crack band propagation. J Eng Mech ASCE 123.2, 162–72.
[21] Kim, Jin-Ken, Seok-Hong Eo, and Hong-Kee Park.(1990) Size effect in concrete structures without initial crack. Special Publication 118 , 179-196.
[22] Bazant Zdenek P. Size effect in blunt fracture: concrete, rock, metal. J Eng Mech ASCE 110.4,1984,518–535.