توسعه بتن های پودری واکنش پذیر سبک وزن با چند درجه استحکام فشاری
چکیده
در این مطالعه، یک کلاس جدید از بتن پودر واکنش پذیر سبک وزن دوستدار محیط زیست (GLRPC) با استفاده از دانه‌های پلی استایرن تولید شد. پودر کوارتز توسط خاکستر کوره دانه‌ی گرانول به عنوان مواد زائد صنعتی برای توسعه محصولات ارزان‌تر و زیست سازگارتر، کاملاً جایگزین شده است. مخلوط‌های مختلف با استفاده از دانه‌های پلی استایرن منبسط شده با اندازه‌های 0.5 تا 2.3 میلی متر، CEM-II سیمان پرتلند، میکروسیسکا، GGBFS، پلی پراکسید سدیم پلی کربوکسیلات و آب مورد بررسی قرار گرفت. اثرات روش‌های مختلف پخت، شامل عمل آوری استاندارد با آب و پخت در 100، 150 و 200 درجه سانتی‌گراد بر مقاومت فشاری، جذب آب و ریزساختار GLRPC مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس اندازه گیری‌ها، چگالی، استحکام فشاری و مقدار جذب آب بین 1257 تا 1840 کیلوگرم در متر مکعب، 20.8 تا 85.6 مگا پاسکال، 3.47 تا 0.22 درصد برای ترکیبات GLRPC به دست آمد.
1. مقدمه
در اوایل دهه 1990، یک کلاس جدید از سیمان مبتنی بر کامپوزیت با پایداری و خواص مکانیکی بسیار بالا، به نام بتن پودری واکنش‌پذیر (RPC) در فرانسه توسعه یافت [1]. RPC با اصلاح ریزساختار بر اساس اصول اساسی زیر به دست آمده است [1-5]:
• حذف سنگ‌دانه‌های درشت و استفاده از سنگ‌دانه‌های ریز (کمتر از 600 میلی متر) برای افزایش همگن بودن در RPC و برای رسیدن به یک میکرو ساختار فشرده.
• نسبت پایین آب به چسب برای کاهش تخلخل مویرگی و ترکیب فوق روان کننده جهت افزایش رئولوژی (جریان شناسی) بتن تازه.
4. نتیجه گیری
یک کلاس جدید از بتن پودر واکنش پذیر سبک سبز با تراکم‌های مختلف بین 1257 تا 1840 کیلوگرم در متر مکعب و استحکام فشاری در محدوده 20.8 تا 85.6 مگا پاسکال، با استفاده از GGBFS که به طور کامل جایگزین پودر کوارتز و ترکیب دانه‌های EPS در سطوح مختلف جایگزینی 15٪، 30٪ و 45٪ (با حجم خمیر چسب) شده است، با موفقیت تولید شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که ترکیب دانه‌های EPS در RPC و افزایش حجم آن کاهش قابل توجهی در استحکام فشاری به علت از دست دادن یکپارچگی (به علت توزیع غیر یکنواخت دانه‌های EPS در ماتریس)، ماهیت ضعف مکانیکی دانه‌های EPS، چگالی کمتر و فشردگی ناکارآمد، نتیجه خواهد داد. همچنین مشخص شد که جذب آب RPC سبک وزن با توجه به حجم EPS و دمای پخت افزایش می‌یابد. این به این دلیل است که حفره‌های ماتریس ایجاد شده توسط دانه‌های EPS و همچنین تخلخل داخلی ناشی از انقباض و ذوب دانه‌های EPS در دمای نزدیک و بالاتر از 160 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. مطالعات میکروساختار توسط SEM نشان دادند که یک اتصال باریک و فشرده بین ماتریس EPS و RPC تایید شده است. به عنوان یک نتیجه گیری، مخلوط بتن پودر واکنش‌پذیر سبز تولید شده در این کار مزایای خاصی نسبت به بتن پودری واکنش پذیر سبک وزن دارد؛ مانند رفتار سازگار با محیط زیست، رفتار مکانیکی عالی در مدت زمان طولانی کاربری، و هزینه تولید کم.
Abstract
In this study, a new class of green light weight reactive powder concrete (GLRPC) was developed in different strength-grades by using expanded polystyrene beads. Quartz powder was totally substituted by ground granulated blast furnace slag as an industrial waste material to develop a more cost-effective and environmentally-friendly product. Various mixtures were studied by application of expanded polystyrene beads of the size between 0.5 and 2.3 mm, CEM-II Portland cement, silica fume, GGBFS, polycarboxylate based superplasticizer and water. The effects of different curing regimes including standard water curing and heat curing at 100, 150 and 200 °C on compressive strength, water absorption, and microstructure of GLRPC were investigated. Based on the measurements, density, compressive strength and water absorption values between 1257 to 1840 kg/m3, 20.8 to 85.6 MPa, 3.47 to 0.22% for GLRPC mixtures were achieved, respectively.
1. Introduction
In the early 1990s, a new class of cement based composite with very high mechanical properties and durability, called reactive powder concrete (RPC) was developed in France [1]. RPC was obtained by modifying the microstructure according to the following basic principles [1–5]:
1) Expulsion of coarse aggregate and utilization of fine reactive powder (less than 600 mm) to enhance homogeneity in RPC and to achieve a compact microstructure.
2) Low water-to-binder ratio for reducing capillary porosity and incorporation of superplasticizer to enhance the rheology of the fresh concrete.
4. Conclusions
A new class of green lightweight reactive powder concrete with different densities ranging from 1257 to 1840 kg/m3 and compressive strengths ranging from 20.8 to 85.6 MPa were successfully developed by using GGBFS to totally replace the quartz powder and incorporating EPS beads at different replacement levels of 15%, 30% and 45% (by volume of binder paste). The obtained results show that incorporation of EPS beads into RPC and increasing its volume results in significant reduction in compressive strength due to loss of integrity (because of non-uniform distribution of EPS beads in the matrix), weak mechanical nature of the EPS beads, lower density and inefficient compaction. It was also found that water absorption of the lightweight RPC increases as the EPS volume and the heat curing temperature are increased. This is due to increase in the matrix air voids introduced by EPS beads and also internal porosity caused by shrinkage and melting of EPS beads at curing temperatures close to and higher than 160 C. Microstructural studies by SEM confirmed a tight and compact interfacial bonding between EPS and RPC matrix. As a concluding remark, the developed green lightweight reactive powder concrete mixtures in this work have certain advantages compared to the available lightweight reactive powder concrete; such as eco-friendly, superlative mechanical behavior at the late ages, and low production cost.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
نکات برجسته
چکیده‌ی تصویری
چکیده
1. مقدمه
2. آزمایشات
1.2 مواد
2.2 طراحی اختلاط
3.2 ترتیب مخلوط کردن
4.2 مراحل پخت
5.2 دستور العمل آزمایش
3. بحث و نتیجه گیری
1.3 تأثیر زمان EPS و عمل آوری با آب بر استحکام فشاری
2.3 تأثیر EPS بر چگالی GLRPC
3.3 تأثیر پخت بر استحکام فشاری
4.3 جذب آب
5.3 مطالعات ریزساختاری
4. نتیجه گیری
Highlights
graphical abstract
abstract
1. Introduction
2. Experimental
2.1. Materials
2.2. Mix design
2.3. Mixing sequence
2.4. Curing regimes
2.5. Testing procedure
3. Results and discussion
3.1. Effect of EPS and standard water curing age on compressive strength
3.2. Effect of EPS on density of GLRPC
3.3. Effects of heat curing on compressive strength
3.4. Water absorption
3.5. Microstructural studies
4. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه