18645

۱۸۶۴۵

توليد آزمايشگاهي بتن پودري واكنش زاي سبك

كارشناسي ‌ارشد

صنايع شيميايي معدني

بهمن ۱۳۹۶

دكتر علي اله ‌وردي - دكتر سيدنظام الدين اشرفي زاده

مهندسي شيمي، نفت وگاز

چكيده بتن پودري واكنش‌زا (RPC)به عنوان يكي از انواع بتن‌هاي فوق‌توانمند است كه در سال ١٩٩۴ با رويكرد اصل تنگچين ، توسط ريچارد و چيرزي بيان شد. در اين نگرش با استفاده از تكنيك حذف درشت دانه‌ها و مهندسي ميكروساختار در ماتريس كامپوزيت‌هاي سيماني، بتني با مزاياي منحصر ‌بفرد نظير استحكام مكانيكي زياد، تراكم حجمي بالا و تخلخل پايين در مقايسه با بتن معمولي معرفي شده‌است. با اين حال وزن‌ مخصوص PRC به طور معمول بين 3000-2150 كيلوگرم بر مترمكعب مي‌باشد، كه موجب افزايش بار مرده در سازه و طبيعتا افزايش هزينه‌ها مي‌شود. بر همين اساس، هدف اين تحقيق توليد بتن پودري واكنش‌زاي سبك(LRPC) با جايگزيني كامل پودر كوارتز با سرباره ‌كوره‌ي ‌آهن‌گدازي و استفاده از پلي استايرن انبساطي (EPS)، پلي استايرن انبساطي اصلاح شده (MEPS)، پودر پلي‌استايرن (PS) و پودر پلي‌استايرن بازيافتي با استفاده از حلال (SRPS)، به عنوان سبكدانه در سطوح مختلف %15، %30 و %45 حجمي از خمير چسباننده است. نتايج تحقيقات نشانگر آن است كه سبك‌سازي با استفاده از EPS به دليل خواص مكانيكي ضعيف و دانسيته پايين دانهها و در پي آن تراكم ناكارامد و در نهايت زوال يكپارچگي بتن منجر به كاهش قابل توجه (%80-%60) مقاومت فشاري بتن در سطوح مختلف و در سنين متفاوت است. در مرحله بعدي استفاده از حرارت به منظور ارتقا ريزساختارEPS و افزايش استحكام مكانيكي آن و سبكسازي RPC باMEPS مورد توجه قرار گرفت، كه بر اساس نتايج، بهكارگيري MEPS در مقايسه با EPS موجب افزايش %60 مقاومت‌فشاري LRPC مي‌شود. در مراحل سوم و چهارم افزايش همگوني ريزساختار LRPC و جلوگيري از افت شديد مقاومت فشاري بتن از طريق كاهش حداكثر اندازه ذرات سبكدانه و در واقع استفاده از PS و SRPS اساس تحقيق بوده است. استفاده از PS و SRPS در سطوح جايگزيني %15، %30 و %45 با افت مقاومت‌فشاري بمراتب كمتر و بهترتيب در حدود %3/5، %6/8 و %28 نسبت به مخلوط شاهد منجر به دستيابي به دانسيتههاي2020، 1820 و 1650 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت‌فشاري 2/142، 5/137 و 6/108 مگاپاسكال گرديد. بر اساس اين نتايج، در دانسيته يكسان مقاومت‌فشاري LRPC حاوي پودر PS نسبت به MEPS وEPS به ترتيب حدود %43 و %150 افزايش نشان ميدهد. واژه‌هاي كليدي: بتن‌سبك‌وزن، بتن‌پودري واكنش‌زا، پلي‌استايرن انبساطي، سرباره كوره آهن‌گدازي

1396/12/21

3/11/2018 12:00:00 AM

Abstract Reactive powder concrete (RPC) is an ultra-high performance concrete developed in 1994 by Richard and Cheyrezy through particle packing technique. In this approach, with the elimination of coarse aggregate and microstructure engineering of the composite matrix, a concrete with unique properties including a very high mechanical strength with a highly dense microstructure has been introduced. The unit weight of RPC, however, is normally 2150–3000 kg/m3 and this increases the dead load of the structure and undoubtedly the costs. In this study, the production of lightweight reactive powder concrete (LRPC) was aimed by using GGBFS to totally replace the quartz powder and incorporating Expanded polystyrene (EPS) beads, Modified Expanded polystyrene beads (MEPS), Polystyrene (PS) powder and solvent recycled-polystyrene powder (SRPS) at different replacement levels of 15%, 30% and 45% (by volume of binder paste). The obtained results show that incorporation of EPS beads into RPC and increasing its replacement level results in significant reduction in concrete compressive strength (60-80%) due to loss of integrity caused by weak mechanical nature of beads and their very low density and also concrete inefficient compaction. In the next step, the application of heat to increase the mechanical strength of EPS beads by upgrading their microstructure and producing LRPC by using MEPS was considered. A 60% improvement is observed in terms of physical and mechanical properties of LRPC when MEPS aggregate is replaced with RPC paste. In the 3rd and 4th stages, increasing the uniformity of LRPC and preventing high loss of mechanical strength by significantly reducing the maximum size of EPS beads or using PS and SRPS was considered. Using PS and SRPS at replacement levels of 15%, 30% and 45% resulted in achievement of densities of 2020, 1820 and 1650 kg/m3 with noticeably lower losses of 5.3%, 8.6% and 28% in compressive strength, respectively. Based on the obtained results, at the same density, the LRPC containing PS shows 43% and 150% higher compressive strengths compared to LRPCs containing MEPS and EPS, respectively. Keywords: Light Weight Concrete, Reactive Powder Concrete, Expanded Polystyrene, Ground granulated blast furnace slag