شماره ركورد
34257
پديد آورنده
محمد ميرزايي سروشك
عنوان
بررسي تأثير مهاركنندهها بر پيوستگي ميلگرد و ماتريس سيماني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران-سازه
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/26
استاد راهنما
اصغر حبيب نژاد كورايم
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
بتن مسلح، بهعنوان يكي از پركاربردترين مصالح ساختماني مقاومت فشاري بالايي دارد اما ضعف كششي آن نيازمند اتصال قوي بين ميلگرد و سيمان است. اين اتصال كه از طريق سازوكارهاي چسبندگي شيميايي، اصطكاك و قفل مكانيكي برقرار ميشود و تحتتأثير عوامل محيطي مانند خوردگي، دما و رطوبت قرار ميگيرد و ميتواند منجر به كاهش استحكام، دوام و ايمني سازهها شود. باتوجهبه اين چالشها، پژوهشگران به دنبال راهحلهايي مانند استفاده از مهاركنندهها براي كنترل خوردگي و هيدراتاسيون سامانهي سيماني هستند. در اين پژوهش، تأثير تارتاريك اسيد بهعنوان يك مهاركنندهي آلي بر پيوستگي ميلگرد فولادي و خميرهي سيمان، در تركيب با پوميس و متاكائولن، به طور جامع بررسي شد. تارتاريك اسيد بهعنوان يك كندگير كنندهي هيدراتاسيون عمل ميكند و ميتواند توزيع تنشها را بهبود بخشد. اثرات استفاده از اين مهاركننده همراه با پوزولانها كمتر موردمطالعه قرار گرفته است؛ بهمنظور ارزيابي اثرات غلظتهاي مختلف تارتاريك اسيد (1/0، 3/0 و 5/0 درصد وزني نسبت به مواد جامد) بر خواص رئولوژيكي، مكانيكي، دوام و ريزساختاري خميرهي سيمان انجام شد. اين پژوهش بر پايهي مطالعات آزمايشگاهي با 20 نسبت اختلاط انجام گرفت. نتايج آزمايشهاي رئولوژي بر روي تمامي نسبتهاي اختلاط نشان داد كه افزودن پوميس و متاكائولن به دليل سطح ويژه بالا و جذب آب بيشتر، رواني را كاهش داد، اما تارتاريك اسيد در مقادير بالا اين كاهش را جبران كرد و رواني را افزايش داد كه اين امر به دليل تأخير در هيدراتاسيون و بهبود جريانپذيري است. در خواص مكانيكي، پوميس و متاكائولن در سنين اوليه مقاومت فشاري را حفظ يا كمي كاهش دادند، اما در 90 روز افزايش قابلتوجهي ايجاد كردند؛ براي مثال، متاكائولن با جايگزيني 5 درصدي در مقايسه با نمونهي شاهد مقاومت را از 69/35 مگاپاسكال به 23/51 مگاپاسكال رساند. تارتاريك اسيد در غلظت پايين مقاومت فشاري را افزايش داد، اما در مقادير بالاتر، كاهش اوليه ايجاد كرد. مقاومت خمشي نيز الگويي مشابه داشت؛ پوميس با 10 درصد جايگزيني در 90 روز به 73/7 مگاپاسكال رسيد، اما افزودن تارتاريك اسيد عموماً اين مقاومت را كاهش داد (مانند 22/6 مگاپاسكال براي نمونهي شاهد با 5/0 درصد تارتاريك اسيد). مقاومت پيوستگي 28 روزه در نمونههاي حاوي پوزولانها افزايش يافتند، اما حضور تارتاريك اسيد در نمونههاي پوميس غالباً باعث كاهش مقاومت پيوستگي شد و در نمونههاي متاكائولن با افزودن همهي غلظتهاي مهاركننده، شاهد افزايش مقاومت بوديم. بيشترين مقاومت پيوستگي مربوط به خميره سيمان با جايگزيني 10 درصدي پوميس حاوي 5/0 درصد مهاركننده با مقاومت 75/1 مگاپاسكالي بود كه رشد 3/108 درصدي نسبت به نمونهي شاهد داشت و خميره سيمان با جايگزيني 5 درصدي متاكائولن حاوي 1/0 درصد تارتاريك اسيد به مقاومت 94/1 مگاپاسكالي رسيد كه 9/130 درصد بيشتر از نمونهي شاهد بود. اين بهبود در نتايج آزمايش پيوستگي به دليل تشكيل محصولات هيدراتاسيون ثانويه، ساختار متراكمتر خميره، كاهش تخلخل و نفوذپذيري در ناحيه انتقالي است كه بررسي نتايج آزمايشهاي ريزساختار نيز اين موارد را تأييد ميكند. در بخش دوام، پوزولانها به دليل تشكيل ژلهاي C-A-S-H و كاهش پيوستگي منافذ، جذب آب مويينه و حجمي را كاهش دادند. اما در حضور 5/0 درصد تارتاريك اسيد جذب آب مويينه افزايش يافت كه به دليل تأخير در هيدراتاسيون و افزايش تخلخل است. جذب آب حجمي در نمونههاي حاوي تارتاريك اسيد در غلظتهاي مختلف روند ثابتي نداشت. بهطوركلي، بهترين تركيب متاكائولن با 5 درصد جايگزيني و 1/0 درصد تارتاريك اسيد بود كه تعادل مناسبي ايجاد كرد: رواني خوب، مقاومت فشاري 72/33 مگاپاسكال، خمشي 31/5 مگاپاسكال، پيوستگي 2/1 مگاپاسكال، و جذب پايين.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/03
عنوان به انگليسي
Effect of Inhibitors on the Bond Strength of Rebar and Cement Matrix
تاريخ بهره برداري
10/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد ميرزائي سروشك
چكيده به لاتين
Reinforced concrete, as one of the most widely used construction materials, exhibits high compressive strength but requires a strong bond between steel rebar and cement to compensate for its weak tensile performance. This bond—governed by chemical adhesion, friction, and mechanical interlocking—is affected by environmental factors such as corrosion, temperature, and humidity, which can reduce the strength, durability, and safety of structures. To address these challenges, researchers have investigated the use of chemical inhibitors to control corrosion and hydration in cementitious systems.
In this study, the effect of tartaric acid as an organic corrosion inhibitor on the bond strength between steel rebar and cement paste—combined with pumice and metakaolin—was comprehensively examined. Tartaric acid acts as a hydration retarder and can improve stress distribution within the matrix. However, its synergistic behavior with pozzolanic materials has been less explored. Therefore, the effects of various tartaric acid concentrations (0.1, 0.3, and 0.5 wt% of binder) on the rheological, mechanical, durability, and microstructural properties of cement paste were investigated through laboratory experiments using twenty different mix designs.
Rheological tests revealed that the addition of pumice and metakaolin decreased the paste flow due to their high surface area and water absorption, whereas higher dosages of tartaric acid compensated for this loss and improved workability by delaying hydration and enhancing flowability. In terms of mechanical properties, pumice and metakaolin either maintained or slightly reduced the early-age compressive strength but produced significant strength gains at 90 days; for instance, 5% metakaolin replacement increased the compressive strength from 35.69 MPa (control) to 51.23 MPa. Low dosages of tartaric acid enhanced compressive strength, while higher dosages caused an initial reduction. Flexural strength followed a similar trend: 10% pumice replacement achieved 7.73 MPa at 90 days, whereas adding tartaric acid generally reduced it (e.g., 6.22 MPa for 0.5% tartaric acid).
The 28-day bond strength increased in pozzolanic mixtures; however, tartaric acid reduced bond strength in pumice-based mixes, while in metakaolin-based pastes, all inhibitor concentrations improved the bond. The highest bond strength was obtained for cement paste with 10% pumice + 0.5% inhibitor (1.75 MPa), representing a 108.3% increase over the control, and for 5% metakaolin + 0.1% tartaric acid, which reached 1.94 MPa, a 130.9% improvement. This enhancement was attributed to the formation of secondary hydration products, a denser matrix, and reduced porosity and permeability in the interfacial transition zone (ITZ), as confirmed by microstructural analyses.
In terms of durability, the pozzolanic additives decreased both capillary and volumetric water absorption due to the formation of C-A-S-H gels and pore refinement. However, the presence of 0.5% tartaric acid increased capillary absorption because of hydration delay and higher porosity. Volumetric absorption in mixes containing tartaric acid showed no consistent trend. Overall, the optimum formulation was obtained for 5% metakaolin + 0.1% tartaric acid, which provided a balanced performance: good workability, 33.72 MPa compressive strength, 5.31 MPa flexural strength, 1.2 MPa bond strength, and low water absorption.
كليدواژه هاي فارسي
خميره سيمان , ميلگرد , پيوستگي , تارتاريك اسيد , بيرون كشيدگي
كليدواژه هاي لاتين
Cement Matrix , rebar , bond strength , , tartaric acid , Pull Out
Author
mohammad mirzaie soroshk
SuperVisor
asghar habibnejad korayem