21477

21477

بررسي آزمايشگاهي و تحليلي اثر ذرات سيليسي در ابعاد نانو، ميكرو و ماكرو بر بهبود مقاومت سايش و لغزيدن رويه¬هاي پايه سيماني

دكتراي تخصصي

عمران

1394

1398/08/11

دكتر پرويز قدوسي

دكتر علي اكبر شيرزادي جاويد

عمران

يكي از دلايل عمده وقوع تصادفات جاده اي در رويه هاي بتني، عدم وجود نيروي اصطكاك كافي بين سطح روسازي و لاستيك وسايل نقليه به خصوص در شرايط باراني است. مقدار اصطكاك سطح روسازي نشان¬دهنده مقدار ايمني روسازي است. از عوامل تأثيرگذار بر مقاومت لغزيدن روسازي¬ها، بافت ريز و بافت درشت روسازي است. در تمام عمر يك روسازي، سطح روسازي بايستي زبري كافي براي تأمين اصطكاك بين لاستيك وسيله نقليه و روسازي را دارا باشد. در صورتي كه يك روسازي بتني از لحاظ مقاومت لغزيدن بافت سطح مناسبي داشته باشد، اين بافت بايستي توانايي مقاومت در برابر عوامل ساينده مانند جريان ترافيك را دارا باشد، تا ايمني روسازي براي مدت زمان قابل قبولي تداوم يابد. در اين تحقيق هدف اصلي بررسي آزمايشگاهي و تحليلي اثر ذرات سيليسي در ابعاد نانو، ميكرو و ماكرو بر بهبود مقاومت سايش و لغزيدن رويه هاي پايه سيماني مي باشد. در بخش اول از تحقيق، پس از ارائه نتايج خواص كارايي و مكانيكي، آزمايش هاي مقاومت لغزندگي نمونه هاي ملات و بتن با نسبت آب به سيمان 4/0 انجام گرفت. پس از بررسي مقاومت لغزندگي نمونه هاي ملات و بتن حاوي نانوذرات، مقاومت سايش اين نمونه ها، به عبارت ديگر، روند كاهش مقاومت لغزندگي نمونه ها ارزيابي شد. سپس براي بررسي اثر جنس ريزدانه بر روند سايش نمونه هاي حاوي نانوذرات، نتايج نمونه هاي بتني با درصد سيليس مختلف ارائه گرديد. در آخر نيز نتايج اثر پاشش نانوذرات بر مقاومت سايش بتن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده در رابطه با مقاومت لغزندگي نشان داد كه نانوذرات تاثير قابل قبولي بر بهبود بافت سطحي و اصطكاك استاتيكي ايجاد نكرده اند و وجود درشت دانه در بتن عامل اصلي بهبود 3/19درصدي مقاومت لغزندگي نمونه هاي بتن در مقايسه با ملات بوده است. در نتايج مقاومت سايش نمونه هاي حاوي نانوسيليس و نانومنتمريلونيت به صورت ميانگين 3/22 درصد بهبود در مقايسه با نمونه مرجع مشاهده شد. در رابطه با نتايج مقاومت سايش نيز مي توان دريافت در بين پارامترهاي مختلف منافذ در بازه هاي اندازه اي مختلف، حجم منافذ مويينه بزرگ بيشترين تاثير را بر سايش نمونه ها ايجاد كرد (R2=0/93). با تغيير جنس ماسه و افزايش درصد سيليس ماسه به 100 درصد، تاثير حجم منافذ بر سايش نمونه 4/34 درصد كاهش يافت و سايش سنگدانه، تعيين كننده مقاومت سايش نمونه بتن گرديد. در رابطه با پاشش نانوذرات نيز نتايج نشان دهنده تاثير مثبت نانوذرات بر بهبود مقاومت سايش در لايه هاي سطحي بوده است كه در مقايسه با نمونه هاي حاوي نانوذرات اختلاف قابل توجهي در مقاومت سايش ايجاد نشد. همچنين مدل ها و روابطي براي پيش بيني مقاومت سايش نمونه ها بر اساس مقاومت فشاري بتن ارائه گرديد. تعيين اثر نرخ سايش بر كاهش مقاومت لغزندگي و عمر مطلوب اصطكاك طرح روسازي بر اساس روابط رياضي، از مهمترين يافته هاي اين تحقيق بوده است.

1398/09/11

Experimental and analytical study of the effect of nano, micro and macro siliceous particles on abrasion and skid resistance of cementitious base pavements

3/20/2020 12:00:00 AM

One of the major causes of road accidents in concrete pavements is the lack of sufficient friction between the surface of the pavement and the tires of vehicles, especially in rainy conditions. The amount of friction on a pavement surface indicates the amount of pavement safety. One of the influencing factors on skid resistance is micro and macro texture. For the life span of a pavement, the surface of the pavement must have sufficient roughness to provide friction between the vehicle's tire and the pavement.If a concrete pavement has a sufficiently slippery surface texture, it must be able to withstand abrasive factors such as traffic flow to maintain pavement safety for an acceptable period of time. The main objective of this study experimental and analytical study of the effect of nano, micro and macro siliceous particles on abrasion and skid resistance of cementitious base pavements. In the first part of the study, after presenting the results of the compressive strength test and the microstructural properties of the concrete, including pore distribution and pozzolanic activity, to interpret the results, the skid resistance of the mortar and concrete samples with a water-cement ratio of 0.4 are performed. Also, since the abrasion resistance is the main factor in the durability of the surface slip resistance. After examining the skid resistance of mortar and concrete containing nanoparticles, it is necessary to evaluate the wear resistance of these samples, in other words, the process of reducing the slip resistance of the samples. Then, to investigate the effect of fine-aggregate on the wear process of nanoparticle-containing samples, a comparison of concrete samples with different silica content is presented. Finally, the results of the effect of nanoparticle spray on the wear resistance of concrete are studied. The results skid resistance showed that the nanoparticles did not have an acceptable effect on the improvement of surface texture and static friction and the presence of coarse grains in the concrete was the main factor in improving the skid resistance of the concrete samples compared to mortar. Concerning the results of abrasion resistance can also be obtained among different pore parameters in different size intervals, the large capillary pore volume has the most influence on the abrasion of the specimens. However, by changing the sand content and increasing the percentage of sand silica, the effect of pore volume on the abrasion of the sample decreases and aggregate abrasion determines the abrasion resistance of the specimens. Concerning the spray of nanoparticles, the results also showed a positive effect of nanoparticles on the improvement of abrasion resistance at initial depths but with increasing number of abrasion cycles, the abrasion resistance decreased. The effect of nanoparticle penetration rate and its effect on abrasion resistance with Pozzolanic activity at different depths is investigated. Models and relationships were also presented to predict the wear resistance of the specimens based on concrete compressive strength and its contents.