30719

بررسي رفتار دوامي تراورس بتني حاوي مصالح سرباره‌اي

كارشناسي ارشد

مهندسي خطوط راه‌آهن

1399

1402/9/4

مرتضي اسمعيلي

مهندسي راه آهن

سرباره‌هاي كوره بلند به دليل ساختار شيميايي و سيليكاتي خود چند سالي است كه به‌عنوان جايگزين سيمان پرتلند موردتوجه محققين قرارگرفته‌اند. واكنش سرباره و محصولات حاصل از هيدراسيون سيمان پرتلند موجب بهبود دوام بتن مي‌شود. افزايش دوام بتن تراورس در برابر حملات يون كلر در مناطقي از راه‌آهن كه مستعد اين آسيب هستند، از اهميت بالايي برخوردار است. لذا در تحقيق حاضر بخشي از سيمان مصرفي در بتن تراورس با سرباره كوره بلند دانه‌اي پودر شده جايگزين شده است. پنج طرح مخلوط با جايگزيني 0 ، 10 ، 20 ، 30 و 40 درصد سيمان با سرباره كوره بلند با نسبت آب به سيمان پايين و بدون هيچ‌گونه فعال‌كننده قليايي، فوق‌ روان‌ كننده،كاهنده آب تهيه و نمونه‌هاي مكعبي (آزمايش مقاومت فشاري) و استوانه‌اي (آزمايش‌ مهاجرت يون كلر) در شرايط عمل‌آوري واقعي (شرايط عمل‌آوري تراورس بتني در كارخانه تراورس كرج) ساخته‌شده است. در ادامه آزمايش‌هاي غيرمخرب و بررسي تصاوير حاصل از ميكروسكوپ الكتروني روبشي جهت توجيه آزمايش‌هاي مقاومت فشاري و RCMT انجام‌شده است. نتايج حاصل از آزمايش مقاومت فشاري بر روي نمونه‌هاي حاوي سرباره كوره بلند نشان مي‌دهد افزودن 20 درصد سرباره در سن 1 روز داراي بيشترين مقاومت مي‌باشد. در سن هفت روز مقاومت فشاري نمونه‌هاي حاوي 30 درصد سرباره كوره بلند از طرح حاوي 20 درصد پيشي مي‌گيرد و در سنين نهايي مقاومت فشاري نمونه حاوي 40 درصد سرباره نيز از مقاومت نمونه 20 درصد بيشتر مي‌شود. در اين ميان مقاومت نمونه حاوي 10 درصد سرباره كوره بلند در تمامي سنين از نمونه بدون سرباره كمتر است كه علت اين موضوع مي‌تواند خطا در ساخت نمونه باشد. افزايش مقاومت فشاري نمونه‌هاي حاوي 20 ، 30 و 40 درصد سرباره در سنين نهايي نسبت به نمونه‌هاي بدون سرباره كوره بلند چندان چشم‌گير نيست. هدف مطالعه حاضر نيز افزايش مقاومت فشاري نبوده است. بااين‌حال نمونه‌هاي بتني حاوي 20 ، 30 و 40 درصد سرباره كوره بلند در تمام سنين عمل‌آوري خود حداقل مقاومت فشاري ذكرشده در نشريه 301 را برآورده كرده است. سرباره كوره بلند به دليل ساختار سيليكاتي خود در واكنش‌هاي سيماني و محصولات هيدراسيون شركت كرده و با مصرف هيدروكسيد كلسيم و تشكيل ژل‌هاي سيليكاتي پايدار منجر به اصلاح اندازه منافذ، اصلاح اندازه دانه‌ها و ترك‌هاي ايجادشده در بتن مي‌شود و دوام تراورس بتني را در مقابل نفوذ يون كلر افزايش مي‌دهد. نتايج نشان مي‌دهد استفاده از 10 ، 20 ، 30 و 40 درصد سرباره كوره بلند به ترتيب موجب كاهش 20.38 ، 52.51 ، 69.41 و 86.41 درصدي در ضريب مهاجرت نفوذ يون كلر در بتن شده است. نتايج حاصل از آزمايش‌هاي غير مخرب (انتشار امواج طولي در محيط اشباع و غيراشباع بتن) نتايج حاصل‌شده در مورد رفتار بتن تراورس در مقاومت فشاري و دوام در برابر يون كلر را تائيد مي‌كند. همچنين نتايج حاصل از بررسي تصاوير SEM نيز عملكرد مثبت سرباره كوره بلند در كاهش هيدروكسيدهاي كلسيم و تشكيل سيليكات‌هاي كلسيم را تائيد مي‌كند.

1403/01/20

Investigating the durability behavior of concrete sleeper containing GGBF slag

11/24/2024 12:00:00 AM

Due to its chemical and silicate structure, blast furnace slags have been receiving the attention of researchers for several years as an alternative to Portland cement. The reaction of slag and Portland cement hydration products improves the durability of concrete. Increasing the durability of traverse concrete against chlorine ion attacks is of great importance in areas of the railway that are prone to this damage. Therefore, in the present research, part of the cement used in the traverse concrete has been replaced with pulverized blast furnace slag. Five mixed designs with replacement of 0, 10, 20, 30 and 40 percent of cement with blast furnace slag with a low water-cement ratio and without any alkaline activator, super-lubricant, water reducer and cubic (compressive strength test) and cylindrical samples ( Chlorine ion migration test) was made in real processing conditions (concrete traverse processing conditions in Karaj Traverse Factory). In the following, non-destructive tests and scanning electron microscope images have been performed to justify the compressive strength and RCMT tests. The results of the compressive strength test on samples containing blast furnace slag show that adding 20% of slag at the age of 1 day has the highest resistance. At the age of seven days, the compressive strength of the samples containing 30% blast furnace slag exceeds that of the design containing 20%, and at the final ages, the compressive strength of the sample containing 40% slag also exceeds the resistance of the 20% sample. Meanwhile, the resistance of the sample containing 10% of blast furnace slag at all ages is lower than the sample without slag, which could be the reason for the error in the sample construction. The increase in compressive strength of the samples containing 20, 30 and 40% slag at the final ages is not very impressive compared to the samples without blast furnace slag. The aim of the present study was not to increase the compressive strength. However, the concrete samples containing 20, 30 and 40% blast furnace slag at all processing ages have met the minimum compressive strength mentioned in publication 301. Due to its silicate structure, blast furnace slag participates in cement reactions and hydration products, and by consuming calcium hydroxide and forming stable silicate gels, it leads to modification of pore size, modification of grain size and cracks created in concrete, and durability of concrete traverse against ion penetration. Chlorine increases. The results show that the use of 10, 20, 30 and 40% of blast furnace slag has caused a decrease of 20.38, 52.51, 69.41 and 86.41% respectively in the migration coefficient of chlorine ion penetration in concrete. The results of non-destructive tests (longitudinal wave propagation in saturated and unsaturated concrete environment) confirm the results obtained about the behavior of traverse concrete in compressive strength and durability against chlorine ion. Also, the results of SEM images confirm the positive performance of blast furnace slag in reducing calcium hydroxides and forming calcium silicates.

يون كلر , تراورس بتني , سرباره كوره بلند , مقاومت فشاري , ساختار سرباره كوره بلند

Structure of blast furnace slag , Compressive strength , Blast furnace slag , concrete sleeper , Chlorine ion

behnam arbabi

morteza esmaeili