26393

بررسي اثر مواد زودگيركننده بر بتن پيش‌آكنده بالاستي

كارشناسي ارشد

مهندسي خطوط راه آهن

1398

1400/12/19

دكتر مرتضي اسماعيلي

مهندسي راه آهن

بتن‌هاي پيش‌آكنده از ديرباز در زمينه تعميرات و ساخت سازه‌هاي حجيم همچون سدها‌، پايه پل‌ها و سازه‌هاي موجود در عمق آب‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين بتن، ابتدا سنگدانه‌ها قرار گرفته و سپس فضاهاي خالي موجود با روان‌ملات سيماني پر مي‌گردد. از اين روش ساخت در كشورهاي ژاپن و كره جنوبي در جهت تبديل خطوط بالاستي به دال‌خط استفاده شده كه مبدا ورود اين روش ساخت بتن در حوزه راه‌آهن مي‌باشد. تحقيقات انجام شده نشان مي‌دهد كه خصوصيات بتن‌هاي پيش‌آكنده با بتن‌هاي معمولي قابل رقابت بوده و صرفا به علت هم‌بندي كم ملات و سنگدانه‌ها از مقاومت كششي پايين‌تري در سنين اوليه خود برخوردار است. به جهت استفاده از روش بتن‌هاي پيش‌آكنده در حوزه راه‌آهن و خصوصا در خطوط درحال بهره‌برداري، نياز به گيرش و افزايش مقاومت سريع اين نوع بتن مي‌باشد كه به اين منظور از افزودني‌هاي زودگيركننده استفاده مي‌شود. در اين بررسي نيز به جهت دستيابي به مقاومت‌هاي اوليه بالا، از سه نوع زودگيركننده سديم‌سيليكات، كلسيم‌نيترات و كلسيم‌كلريد استفاده شده است. همچنين در كنار اين افزودني‌ها، تاثيرات جايگزيني سيمان كلسيم‌آلومينات (سيمان نسوز) نيز بررسي شده است. در اين تحقيق آزمايش‌هاي مقاومت فشاري و خمشي بر روي ملات متشكل از مواد ذكر شده و نيز مقاومت فشاري بتن پيش‌آكنده بر روي بتن‌هاي ساخته شده با بهترين طرح انجام شده است كه نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد استفاده از 5/2درصد كلسيم‌كلريد درون ملات سيمان در 6 ساعت مقاومت 5مگاپاسكال ايجاد مي‌نمايد در حالي كه ساير افزودني‌هاي زودگيركننده قادر به ايجاد مقاومت در اين سن نبوده‌اند. مقاومت 1 و 3 روزه نمونه‌هاي حاوي 5/2درصد كلسيم‌كلريد به ترتيب 70/61 و 31/23درصد افزايش داشته و پس از 28 روز نيز نسبت به ملات مرجع 73/8درصد كاهش مقاومت فشاري را تجربه نموده است. جايگزيني سيمان پرتلند نوعI با سيمان نسوز، مقاومت 6 ساعته‌اي به ميزان 48/23مگاپاسكال ايجاد نموده و پس از 1 روز مقاومت آن به 01/51مگاپاسكال مي‌رسد كه در حدود 80درصد مقاومت نهايي آن مي‌باشد. بررسي نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد جايگزيني سيمان پرتلند نوعI با سيمان نسوز، طرحي مناسب از لحاظ فني ايجاد مي‌نمايد، درحالي كه استفاده از كلسيم‌كلريد به عنوان افزودني زودگيركننده، از منظر اقتصادي مناسب مي‌باشد.

1401/01/28

A study of Effect of accelerators on mechanical strength of pre-placed aggregate concrete

3/10/2023 12:00:00 AM

Pre-placed aggregate concrete has long been used in the repair and construction of massive structures such as dams, bridge piers and deep water structures. In this kind of concrete, first the aggregates are placed and then the existing empty spaces are filled with cement grout. This construction method has been used in Japan and South Korea to convert ballasted tracks into slab tracks, which is the origin of this method of concrete construction in the field of railways. Research shows that the properties of Pre-placed aggregate concrete are competitive with conventional concrete, but have a lower tensile strength at an early age only due to the low bonding of grouts and aggregates. In order to use the method of Pre-placed aggregate concrete in the field of railways and especially in the lines in operation, it is necessary to accelerate setting and early strength of this type of concrete, for which purpose quick-setting additives (i.e. accelerators) are used. In the present thesis, in order to achieve high early strength, three types of accelerators (Sodium Silicate, Calcium Nitrate and Calcium Chloride) have been used. In addition to these accelerators, the replacement effects of calcium aluminate cement (CAC) have been investigated. In this research, the compressive and flexural strength test on the mortar consisting of the mentioned materials and also the compressive strength of pre-placed aggregate concrete made with the optimal design have been performed. The results show that the compressive strength of mortar containing 2.5% calcium chloride reach 5MPa, while others have not been able to reach at the same age. The compressive strength of mortars containing 2.5% calcium chloride increased by 61.7% and 23.31% after 1 and 3 days, respectively, and after 28 days, the compressive strength decreased by 8.73% compared to the refrence mortar. Replacement of Portland type I cement with CAC creates a mortar with a strength of 23.48MPa after 6hours. After 1day, the strength of CAC mortar reaches 51.11MPa which is about 80% of its final strength. Examination of the results shows that the replacement of Portland type I cement with CAC creates a technically appropriate design while using calcium chloride as an accelerating additive is economically viable.

بتن پيش آكنده , زودگيركننده , كلسيم كلريد , سيمان نسوز

pre-placed aggregate concrete , accelerator , calcium chloride , calcium aluminate cement

Mahdi Moeini Estarkh

M. Esmaeili Ph.D