شماره ركورد
34759
پديد آورنده
اميرعلي رحماني
عنوان
بررسي آزمايشگاهي خواص مخلوطهاي بتن خودتراكم حاوي سنگدانههاي بازيافتي اصلاح شده با مواد ميكرو و نانو در دو حالت تازه و سخت شده
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
عمران-مهندسي و مديريت ساخت
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/12/25
استاد راهنما
علي اكبر شيرزادي جاويد
استاد مشاور
اصغر حبيب نژاد
دانشكده
عمران
چكيده
در سالهاي اخير، استفاده از سنگدانههاي بازيافتي بهعنوان راهكاري مؤثر در مديريت پسماندهاي ساختماني مورد توجه قرار گرفته است؛ اما وجود ملات متخلخل قديمي و ضعف ناحيه انتقالي (ITZ) در اين سنگدانهها، موجب افت شاخصهاي مكانيكي، دوام و تغيير در رفتار رئولوژيكي بتن ميشود. هدف اصلي اين پژوهش، اصلاح ريزساختار و جبران ضعفهاي مكانيكي و نفوذپذيري بتن خودتراكم حاوي 100 درصد سنگدانه بازيافتي، از طريق بهكارگيري ذرات پركننده در دو مقياس ميكرو (ميكروسيليس، ميكرو اكسيد تيتانيوم و آهن) و نانو (نانوسيليس، نانو اكسيد تيتانيوم و آهن) و ارزيابي اثرات متقابل اين مواد بر پايداري، مقاومت و دوام بتن است. بدين منظور، 9 طرح اختلاط شامل بتن مرجع، بتن با جايگزيني 50 و 100 درصدي سنگدانه بازيافتي، و 6 طرح حاوي سنگدانه بازيافتي اصلاحشده (با ميكروسيليس 10٪، ميكرو و نانو اكسيد تيتانيوم 4٪ و 2٪، ميكرو و نانو اكسيد آهن 4٪ و 2٪، و نانوسيليس 2٪ وزني سيمان) ساخته شد. آزمونهاي بتن تازه (اسلامپ، حلقه جي، قيف وي، جداشدگي) و سختشده (مقاومت فشاري، تخلخل، جذب آب، مقاومت الكتريكي و نفوذ كلريد) انجام گرفت.
خلاصه نتايج نشان ميدهد كه افزودن نانومواد به دليل سطح ويژه بالا موجب افزايش ويسكوزيته ظاهري (افزايش زمان عبور قيف V) ميشود، درحاليكه ميكرو ذرات (بهويژه ميكرو اكسيدها) عملكرد بهتري در كنترل جداشدگي ديناميكي و ايستايي مخلوط از خود نشان دادند. در بخش خواص سختشده، نانوسيليس بيشترين تأثير را در ارتقاي مقاومت فشاري (بهويژه در سن 90 روزه) داشت و آن را به مقادير بتن مرجع نزديك كرد. با اين وجود، از منظر شاخصهاي دوام، بهترين عملكرد متعلق به طرح حاوي ميكروسيليس (10٪) بود؛ اين طرح با تراكمبخشي به ساختار بتن، تخلخل را به حداقل مقدار (13.96٪) رساند و نفوذپذيري كلريد را بهطور چشمگيري كاهش داد (1444 كولن).
يافتهي مهم ديگر اين پژوهش آن است كه ارتقاي مقاومت مكانيكي لزوماً با بهبود شاخصهاي دوام همراستا نيست؛ بهطوريكه برخي طرحهاي حاوي نانومواد (مانند نانوسيليس) با وجود افزايش مقاومت، ضريب جذب آب مويينهي بالاتري نسبت به طرح فاقد اصلاحكننده ثبت كردند. در مجموع، پژوهش حاضر اثبات ميكند كه انتخاب ماده اصلاحكننده در بتن خودتراكم بازيافتي بايد بر اساس نياز پروژه صورت گيرد؛ بهگونهاي كه ميكرو ذرات براي محيطهاي خورنده (نيازمند دوام بالا) و نانو ذرات براي تأمين مقاومت ساختاري كارايي مطلوبتري دارند.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/15
عنوان به انگليسي
Experimental investigation of the properties of self-compacting concrete (SCC) mixtures containing recycled aggregates modified with micro and nano materials in both fresh and hardened states
تاريخ بهره برداري
3/16/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرعلي رحماني
چكيده به لاتين
In recent years, the use of recycled aggregates has gained attention as an effective strategy for construction waste management. However, the presence of old porous mortar and the weak interfacial transition zone (ITZ) in these aggregates lead to a decline in mechanical properties and durability, as well as alterations in the rheological behavior of concrete. The main objective of this study is to modify the microstructure and compensate for the mechanical and permeability deficiencies of self-compacting concrete (SCC) containing 100% recycled aggregates. This is achieved by incorporating filler particles at two scales: micro (micro-silica, micro-titanium dioxide, and micro-iron oxide) and nano (nano-silica, nano-titanium dioxide, and nano-iron oxide), and evaluating their interactive effects on the stability, strength, and durability of the concrete.
To this end, 9 mix designs were prepared, including a reference concrete, concretes with 50% and 100% recycled aggregate replacement, and 6 modified recycled mixes (containing 10% micro-silica, 4% micro and 2% nano TiO2, 4% micro and 2% nano Fe2O3, and 2% nano-silica by weight of cement). Fresh concrete tests (slump flow, J-ring, V-funnel, and segregation resistance) and hardened concrete tests (compressive strength, porosity, water absorption, electrical resistivity, and rapid chloride penetration) were conducted.
The summarized results indicate that the addition of nanomaterials, due to their high specific surface area, increases the apparent viscosity (resulting in longer V-funnel flow times), whereas microparticles (especially micro-oxides) exhibited better performance in controlling dynamic segregation and maintaining the static stability of the mixture. Regarding hardened properties, nano-silica had the most significant impact on enhancing compressive strength (particularly at 90 days), bringing it close to the values of the reference concrete. Nevertheless, in terms of durability indicators, the best performance belonged to the mix containing micro-silica (10%). By densifying the concrete structure, this mix minimized porosity (13.96%) and significantly reduced chloride permeability (1444 Coulombs).
Another major finding of this research is that the enhancement of mechanical strength does not necessarily align with the improvement of durability indices. For instance, despite increasing strength, certain mixes containing nanomaterials (such as nano-silica) recorded a higher capillary water absorption coefficient compared to the unmodified mix. Overall, the present study demonstrates that the selection of the modifying agent in recycled SCC should be based on project requirements: microparticles are more favorable for corrosive environments (where high durability is required), while nanoparticles are more effective in providing structural strength.
كليدواژه هاي فارسي
بتن خودتراكم , سنگدانه بازيافتي , نانومواد , ميكرو مواد , خواص بتن تازه , خواص مكانيكي , دوام
كليدواژه هاي لاتين
Self-compacting concrete (SCC) , Recycled aggregate , Nanomaterials , Micromaterials , Fresh concrete properties , Mechanical properties , Durability
Author
Amirali Rahmani
SuperVisor
Dr.Ali Akbar Shirzadi Javid