شماره ركورد
34256
پديد آورنده
معين شيردل
عنوان
بررسي تاثير مهاركنندهها بر پيوستگي ميلگرد و ژئوپليمر
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران- سازه
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1404/07/26
استاد راهنما
اصغر حبيب نژاد كورايم
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
توليد سيمان پرتلند عادي بهعنوان يكي از پرمصرفترين مصالح عمراني، موجب افزايش گازهاي گلخانهاي و آلودگي زيستمحيطي است؛ ازاينرو ژئوپليمر بهعنوان چسبانندهي جايگزين اميدبخش مطرح شده است. ژئوپليمر مادهاي غيرآلي از واكنش مواد آلومينوسيليكاتي با فعالكنندهي قليايي است كه با حذف سيمان ميتواند انتشار گاز كربندياكسيد را تا 80 درصد كاهش دهد و با استفادهي درست، دوام و خواص مكانيكي بتن، از جمله پيوستگي ميلگرد را بهبود ببخشد. پيوستگي ميلگرد و ژئوپليمر در اين جايگزيني اهميت ويژهاي دارد و پژوهشها بهبود آن را نسبت به بتن معمولي گزارش كردهاند؛ بااينحال، خوردگي ميلگرد يكي از عوامل تضعيفكنندهي اصلي اين پيوستگي است و نقش مهاركنندهها بر اين پيوستگي در مطالعات آزمايشگاهي، كمتر بررسي شده است.
به همين دليل در پژوهش حاضر، اثر استفاده از تارتاريك اسيد بهعنوان مهاركننده بر پيوستگي ميلگرد و خميرهي ژئوپليمري ارزيابي شده است. بدين منظور، ابتدا خميرههاي ژئوپليمر مبتني بر متاكائولن و پوميس با محلول فعالكنندهي سديم هيدروكسيد و سديم سيليكات در غلظتها و نسبتهاي وزني متفاوت ساخته شد. بر اساس برآيند نتايج مقاومت فشاري و خمشي، براي هر دو خميره، غلظت 10 مولار سديم هيدروكسيد، نسبت سديم سيليكات به سديم هيدروكسيد 5/2 و محلول به چسباننده 75/0 انتخاب شد. با بررسي نتايج حاصله از فرآيند بهينهسازيِ شرايط و دماي عملآوري در هر دو خميرهي ژئوپليمر، نمونهها بلافاصله پس از اختلاط، با دماي 80 درجهي سانتيگراد تحت عملآوري قرار گرفتند. سپس، مهاركنندهي تارتاريك اسيد در 3 مقدار 01/0، 03/0 و 05/0 درصدِ وزنيِ چسباننده به مخلوطهاي ژئوپليمر افزوده شد كه رواني را حدودا تا 35 درصد افزايش داد. در خميرههاي متاكائولن، افزودن تارتاريك اسيد به ژئوپليمر در مقادير 01/0، 03/0 و 05/0 درصد وزني، به ترتيب باعث افزايش 6/2، 2/3 و كاهش 1/13 درصدي و در خميرههاي پوميس، به ترتيب موجب كاهش 7/34، 2/17 و 18 درصدي مقاومت فشاري در سن 7 روزه شد. در ژئوپليمر بر پايهي متاكائولن، افزودن تارتاريك اسيد با همان مقدارها كاهش 32، 29 و 43 درصدي و در نمونههاي پوميس به ترتيب كاهش 7/11 درصدي و افزايش 8/0 و 9/19 درصدي مقاومت خمشي نسبت به نمونهي شاهد در سن 7 روزه اتفاق افتاد. در گام آخر، نتايج آزمايش مقاومت پيوستگي (بيرونكشيدگي) نشانگر آن بود كه افزودن تارتاريك اسيد در هر 3 مقدار، به مخلوطهاي ژئوپليمر منتخب، موجب افزايش چشمگير مقاومت پيوستگي در سن 3 و 7 روزه ميگردد. در نمونهي ژئوپليمر متاكائولني با افزودن تارتاريك اسيد، به ترتيب شاهد افزايش 5/186، 6/194 و 6/175 درصدي در مقدارهاي 01/0، 03/0 و 05/0 درصد وزنيِ چسباننده، در سن 7 روزه بوديم. به همين صورت، در ژئوپليمر حاوي پوميس با افزودن تارتاريك اسيد در مقدارهاي مذكور، شاهد رشد مقاومت پيوستگي ميلگرد و ژئوپليمر به ميزان 8/92، 6/97 و 1/57 درصد، در همان سن بوديم. اين اثرِ مثبت، به علت ايجاد پيوندهاي هيدروژني و احاطهسازي ملايم يونهاي قليايي، كاهش سرعت واكنش ژئوپليمريزاسيون و تراكم بيشتر ژل بهويژه در ناحيهي انتقالي اطراف ميلگرد است كه تحليل نتايج آزمايشهاي ريزساختار نيز اين دلايل را تاييد ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/03
عنوان به انگليسي
Effect of Inhibitors on the Bond Strength of Rebar and Geopolymer
تاريخ بهره برداري
10/18/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
معين شيردل
چكيده به لاتين
The production of ordinary Portland cement (OPC), as one of the most widely used construction materials, has led to a considerable increase in greenhouse gas emissions and environmental pollution. Consequently, geopolymers have emerged as a promising alternative binder. A geopolymer is an inorganic material formed through the reaction of aluminosilicate precursors with an alkaline activator. By eliminating cement, it can reduce CO₂ emissions by up to 80% and, when properly formulated, improve the durability and mechanical properties of concrete—including the bond strength between steel reinforcement and the matrix. The bond between rebar and geopolymer is of particular importance in this replacement, and previous studies have reported improvements compared with Ordinary Concrete. However, corrosion of reinforcing steel remains a major factor that weakens this bond, while the influence of corrosion inhibitors on bond performance has received limited experimental attention.
Therefore, the present study investigates the effect of tartaric acid, used as a corrosion inhibitor, on the bond behavior between steel reinforcement and geopolymer paste. For this purpose, geopolymer pastes based on metakaolin and pumice were synthesized using sodium hydroxide and sodium silicate as activators at different concentrations and mass ratios. Based on the compressive and flexural strength results, the optimal parameters for both pastes were determined as 10 M NaOH concentration, Na₂SiO₃/NaOH ratio of 2.5, and solution-to-binder ratio of 0.75. After optimizing the curing conditions, the fresh mixed specimens were cured at 80 °C. afterwards, tartaric acid was added into the geopolymer mixtures at three dosages of 0.01, 0.03, and 0.05 wt% of the binder, which increased the fluidity by approximately 35%.
In Metakaolin pastes, adding tartaric acid to the geopolymer at levels of 0.01, 0.03, and 0.05 wt% caused an increase of 2.6, 3.2, and a decrease of 13.1%, respectively, and in pumice pastes, it caused a decrease of 34.7, 17.2, and 18%, respectively, in the compressive strength at age of 7 days. In terms of flexural strength, tartaric acid addition caused 32%, 29%, and 43% reductions in metakaolin-based mixtures, while the pumice-based pastes showed decreases of 11.7% and increases of 0.8% and 19.9% at the respective dosages, compared to the control samples.
Finally, bond strength (pull-out) tests revealed that tartaric acid significantly enhanced the bond performance of both geopolymer systems at 3 and 7 days. In metakaolin-based geopolymers, the bond strength at 7 days increased by 186.5%, 194.6%, and 175.6% at 0.01, 0.03, and 0.05 wt%, respectively. Similarly, the pumice-based mixtures exhibited bond strength improvements of 92.8%, 97.6%, and 57.1% under the same conditions. This enhancement is attributed to the formation of hydrogen bonds, Chelation of alkaline ions, reduced Kinetics of geopolymerization reaction, and a denser gel structure—especially in the interfacial transition zone around the rebar. Microstructural analyses confirmed these mechanisms.
كليدواژه هاي فارسي
ژئوپليمر , متاكائولن , پوميس , مهاركننده , تارتاريك اسيد , پيوستگي
كليدواژه هاي لاتين
Geopolymer , Metakaolin , Pumice , Inhibitor , Tartaric acid , Bond strength
Author
Moein Shirdel
SuperVisor
Asghar Habibnejad Korayem