31915

بررسي تاثير پودر گوارگام و سرباره آهن بر نفوذپذيري ملات سيمان عمل¬آوري شده با دي اكسيد كربن و دوام آن در برابر حمله سولفات و كلرايد

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - سازه

1400

1403/07/04

دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم

-

عمران

براي مقابله با افزايش غلظت دي اكسيد كربن در اتمسفر، فناوري¬هاي رسوب دادن كربن در حال ظهور هستند. به عنوان يكي از اين فناوري‌ها، عمل¬آوري با دي اكسيد كربن در مواد پايه سيماني در سنين اوليه پتانسيل بالايي را نشان مي‌دهد زيرا كاربرد و مزاياي گسترده¬اي در ارائه مواد پايه سيماني با خواص مكانيكي و دوام بهبود يافته دارد. از طرفي ديگر استفاده از مواد جايگزين سيمان، نه تنها باعث كاهش مصرف سيمان در صنعت ساختمان مي‌شود كه خود اثري زيست محيطي در جهت كاهش توليد سيمان و در نتيجه كاهش گاز دي اكسيد كربن در اتمسفر را دارد، بلكه با يافتن درصد جايگزيني بهينه از آن ها، بهبود خواص مقاومتي و دوام مواد پايه سيماني را به دنبال دارد. از اين رو، اين مطالعه تاثير عمل‌آوري تسريع شده با دي اكسيد كربن را بر خواص مقاومتي و دوام مواد سيماني، با تمركز بر نمونه‌هاي حاوي سرباره كوره آهنگدازي و گوارگام به عنوان مواد جايگزين، بررسي مي‌كند. برنامه آزمايشي شامل دو روش مختلف عمل‌آوري و مقايسه روش استاندارد عمل‌آوري با آب و عمل‌آوري با گاز دي اكسيدكربن در 28 و 90 روز بود. نمونه‌ها به دو گروه كنترل و گروه‌هاي حاوي سرباره كوره آهنگدازي و گوارگام با درصدهاي به ترتيب 10 و 0.2 وزني سيمان تقسيم شدند. پارامترهاي كليدي اندازه‌گيري شده عبارت بودند از مقاومت فشاري، مقاومت خمشي، نرخ جذب آب، مقاومت در برابر حمله سولفات و نفوذپذيري يون كلريد. نتايج مقاومت خمشي و فشاري بهبود خوبي را در نمونه‌هاي عمل‌آوري شده با دي اكسيد كربن در مقابل نمونه‌هاي عمل‌آوري شده استاندارد، در هر دو سن 28 و 90 روزه نشان دادند. براي مثال در سن 90 روزه در نمونه كنترل، مقدار 10.8%، در نمونه حاوي سرباره، مقدار 2.77% و در نمونه حاوي گوارگام مقدار ناچيزي افزايش مقاومت خمشي مشاهده شد. به همين ترتيب براي نمونه‌هاي كنترل، حاوي سرباره و حاوي گوارگام در سن 90 روز، افزايش مقاومت فشاري به ترتيب 17.63%، 11.54% و 27.37% مشاهده شد. همچنين مشخص شد عمل‌آوري با دي اكسيد كربن جذب آب را به طور قابل توجهي كاهش مي‌دهد، كه نشان‌دهنده ريزساختار متراكم‌تر به دليل تشكيل كربنات كلسيم است. براي مثال در نمونه‌هاي كنترل، حاوي سرباره و حاوي گوارگام 90 روزه عمل‌آوري شده با دي اكسيد كربن، كاهش به ترتيب 28%، 22% و 25% پس از 24 ساعت مشاهده شد. اين موضوع براي افزايش دوام بسيار مهم است. از طرفي ديگر نمونه‌هاي عمل‌آوري شده با دي اكسيد كربن مقاومت بهتري در برابر حمله سولفات براي نمونه‌هاي كنترل، سرباره و گوارگام در هفته هشتم به ميزان 9.74%، 7.59% و 9.83% به ترتيب مي‌باشد. اين نمونه‌ها در برابر نفوذ يون كلريد نيز مقاومت بهتري نشان دادند، كه از كاهش جريان عبوري كل در تست نفوذ تسريع يافته يون كلر، مشهود بود. اين بهبود، به ساختار بهبود يافته منافذ به دليل عمل‌آوري با دي اكسيد كربن نسبت داده مي‌شود كه ساختاري متراكم‌تر ارائه داده و مسيرهاي ورود مواد و يون‌هاي مهاجم را كاهش مي‌دهد. بنابراين عمل‌آوري با دي اكسيد كربن مي‌تواند يك استراتژي مناسب براي كاهش ردپاي كربن در صنعت ساخت و ساز و در عين حال بهبود طول عمر سازه‌هاي بتني باشد.

1403/11/02

Investigation of the effect of Guar Gum and Slag on permeability of CO2-cured cement mortar and its resistance to Sulfate and Chloride attack

1/1/1900 12:00:00 AM

To tackle the increasing concentration of carbon dioxide in the atmosphere, emerging carbon sequestration technologies are being developed. Among these technologies, carbonation curing in early-age for cementitious materials shows high potential, as it offers wide-ranging applications and benefits in providing cement-based materials with improved mechanical properties and durability. On the other hand, the use of cement substitutes not only reduces cement consumption in the construction industry—thereby having an environmental impact by reducing cement production and, consequently, carbon dioxide emissions—but also, by finding the optimal replacement percentage, improves the mechanical properties and durability of cementitious materials. Therefore, this study examines the impact of accelerated carbonation curing on the mechanical properties and durability of cementitious materials, focusing on samples containing steel slag and guar gum as replacement materials. The experimental program included two different curing regimes and compared the standard water curing method with carbonation curing at 28 and 90 days. The samples were divided into two groups: control and those containing steel slag and guar gum with replacement percentages of 10% and 0.2% by weight of cement, respectively. The key parameters measured were compressive strength, flexural strength, water absorption, resistance to sulfate attack, and chloride ion permeability. The results showed significant improvements in compressive and flexural strengths in carbonation-cured samples compared to standard cured samples at both 28 and 90 days. It was also found that carbonation curing significantly reduces water absorption, indicating a denser microstructure due to the formation of calcium carbonate, which is crucial for enhancing durability. Additionally, carbon dioxide-cured samples demonstrated better resistance to sulfate attack and chloride ion penetration, as evidenced by lower length change values under sulfate exposure and reduced total passing current in accelerated chloride ion penetration tests. This improvement is attributed to the enhanced pore structure due to carbonation curing, which provides a denser structure and reduces the pathways for ingress of aggressive substances and ions. Therefore, carbonation curing can be a suitable strategy for reducing the carbon footprint in the construction industry while enhancing the lifespan of concrete structures.

عمل‌آوري با دي اكسيد كربن , مواد پايه سيماني , خواص مكانيكي , دوام , گوارگام , سرباره آهن

Carbonation curing , Cement-based materials , mechanic properties , Durability , Guargum , Steel slag

Niloofar Alaeian

Dr. Asghar Habibnejad Korayem