26201

بررسي عملكرد ستون¬هاي تزريق پرفشار و تأثير استفاده از مواد جايگزين سيماني بر آن تحت حمله سولفاتي

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - ژئوتكنيك

1400

26/10/1400

دكتر محسن صابرماهاني

دكتر سيد سجاد ميرولد

مهندسي عمران

مصالح داراي پايه سيماني در صورت قرارگيري در محيط سولفاتي، ممكن است تحت حمله سولفاتي قرار گيرند. اين پديده سال¬هاست كه در سازه¬ها و نمونه¬هاي بتني مشاهده و مطالعه شده است. ليكن جاي خالي پژوهش¬هاي بيشتر در زمينه حمله سولفاتي به مصالح خاك - سيماني حاصل از روش¬هاي بهسازي خاك، همچون تزريق پرفشار، به چشم مي¬خورد. به علت بالاتر بودن نسبت آب به سيمان در اين مصالح نسبت به بتن معمول و روش اختلاط و اجراي خاص، ساختار حفرات متفاوت از ساختار حفرات در بتن معمول است. همچنين، در ستون¬هاي تزريق پرفشار، ممكن است به علت سولفاتي بودن خاك يا آب محل، مصالح حاصله تحت حمله سولفاتي دوگانه داخلي و خارجي قرار گيرد. از جمله تمهيداتي كه براي بهبود عملكرد بتن در برابر حمله سولفاتي لحاظ مي‌شود، استفاده از مواد جايگزين سيماني است. در اين پژوهش، نمونه¬هاي تا حد امكان معرف از ستون تزريق پرفشار، با استفاده از ماسه 161 فيروزكوه، نسبت آب به سيمان 1.2، آب داراي 2 درصد وزني سديم سولفات و سيمان (پرتلند تيپ 2، پرتلند تيپ 5)، ساخته شده و در دو شرايط دائماً مستغرق و تحت چرخه‌هاي تر و خشك‌شدن، در محلول 10 درصد سديم سولفات، عمل‌آوري شده و اثر استفاده از پوزولان (با درصدهاي جايگزيني 10، 20 و 30) و سرباره (با درصدهاي جايگزيني 40، 50 و 60) به‌عنوان جايگزين درصدي از سيمان پرتلند تيپ 2، بررسي شده است. نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه در كوتاه‌مدت (90 روز)، تحت شرايط دائماً مستغرق (كه حمله شيميايي مي‌تواند رخ دهد)، واكنش‌هاي سولفاتي تأثير قابل توجهي بر نمونه¬ها ندارند. همچنين، در محيط داراي سديم سولفات، تخريب فيزيكي غالب بوده و آثار آن زودتر از حمله شيميايي نمايان مي‌شود. بعلاوه، استفاده از مواد جايگزين سيماني مي‌تواند به بهبود عملكرد مصالح تحت هر دو حمله فيزيكي (با كاهش عمق نفوذ محلول سولفاتي) و شيميايي (بسته به نوع ماده مورد استفاده و تركيبات شيميايي موجود در آن) كمك كند. درصورتي‌كه طبق پژوهش¬هاي مشابه در بتن، استفاده از اين مواد منجر به كاهش دوام تحت حمله فيزيكي مي‌شود. نسبت مناسب استفاده از مواد جايگزين مي¬بايست با دقت انتخاب شود، زيرا در برخي درصدهاي جايگزيني (همچون 30 درصد پوزولان در اين مطالعه)، نفوذپذيري به ميزان قابل‌توجهي كاهش نيافته است، ليكن مويينگي افزايش يافته و مصالح، تخريب پيش¬رونده را تجربه مي-كند.

1400/12/16

A study on jet-grouted columns and the effect of supplementary cementing materials on their resistance under sulfate attack

1/16/2023 12:00:00 AM

Cement-based materials can experience sulfate attack while being in sulfate-rich environments. This phenomenon has been seen and studied in concrete structures and specimens for a long time. However, there seems to be a vacancy for studying sulfate attack on soil-cement materials resulted from soil improvement methods like jet-grouting. These materials have different pore structures compared to usual concrete elements, due to differences in water to cement ratio, mixing methods, execution methods and compaction properties. These soil-cement materials would also experience dual sulfate attack (internal and external sulfate attack at the same time) for the ground water or soil may contain sulfate compounds. Using supplementary cementing materials is one of the suggested methods by previous studies to enhance the durability of concrete in sulfate-rich environments. In this study, soil-cement specimens were made, using Firouzkooh 161 sand, S/C equal to 4, W/C equal to 1.2 with the water containing 2% of sodium sulfate by mass, and types 2 and type 5 portland cements. These samples were cured up to 90 days in 10% sodium sulfate solution under two types of exposures: total immersion and wetting-drying cycles. The effect of using natural pozzolan (10, 20 and 30 percent by mass) and slag (40, 50 and 60 percent by mass) as supplementary cementing materials was observed. results indicate that in 90 days, sulfate reactions do not have significant effects on specimens cured under total immersion exposure. In addition, it can be concluded that in sodium sulfate solution, the damage caused by physical attack occurs sooner than the damage resulted from chemical attack and the main destruction mechanism when the specimens experience wetting-drying cycles, is physical (salt) attack. Using supplementary cementing materials (natural pozzolan and slag) can improve the resistance of soil-cement materials under both chemical (depending on the type of material and chemical compounds) and physical attack (by declining the depth affected by wetting-drying cycles), despite the fact that it has negative effect on the usual concrete specimens’ resistance against physical attack recording to previous studies. The replacement ratios must be chosen carefully as some proportions can lead to an increased capillarity without significant decrease in the permeability and the depth affected by wetting-drying cycles (as can be seen for the specimens made by 30% natural pozzolan in this study).

تزريق پرفشار؛ خاك - سيمان؛ حمله سولفاتي؛ سيمان پرتلند؛ مواد جايگزين سيماني

Jet-grouting; Soil-cement; Sulfate attack; Portland cement; Supplementary cementing materials

Mohammad Amin Bagheri Dizaj

Dr. Mohsen Sabermahani