بررسی خواص مهندسی سنگدانه‌‌های مختلف و تاثیر آن برخصوصیات مقاومتی بتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شبستر، شبستر، ایران

چکیده

در این تحقیق به منظور ارزیابی خواص مهندسی سنگدانه‌ها در بتن، سنگ‌هایی از معادن مختلف با توجه به ترکیب ژئوشیمیایی آنها، انتخاب و سپس برای ساخت بتن مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگدانه‌های انتخاب شده در آزمایشگاه تعیین و در مراحل بعد مصالح موجود به سنگدانه‌هایی در اندازه شن و ماسه خرد شده و برخی خصوصیات سنگدانه‌ها مثل شکل، تخلخل، ارزش ضربه ای، ارزش فشاری و دانه‌بندی آنها تعیین شده است. سپس طرح اختلاط ثابتی از سنگدانه‌های موجود بتن تهیه و خصوصیات مکانیکی بتن تهیه شده از قبیل مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بعد از گذشت 7، 28 و 90 روز تعیین شده است. در ادامه نتایج بدست آمده مورد تحلیل و تجزیه قرار گرفته و درصد تاثیر هر یک از خواص سنگدانه‌ها بر مقاومت بتن مورد بررسی قرار گرفته است. این درصد تاثیر ، راهنمای مفیدی برای شناسایی سنگدانه‌های مطلوب و همچنین آزمایش‌های مورد نیاز و ضرورری برای اکتشاف منابع سنگدانه‌ای می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که به ترتیب خواص مقاومتی، سایش، وزن مخصوص و تخلخل، شکل و بافت، دوام و پایداری سنگدانه‌ها بیشترین تاثیر بر مقاومت بتن دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Engineering properties of different aggregates and their effect on concrete strength properties

نویسنده [English]

  • farhad pirmohammadi alishah
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Shabestar Branch, Shabestar, Iran
چکیده [English]

In this research, rocks were selected from different mines to evaluate the engineering properties of In this research, rocks were selected from different mines to evaluate the engineering properties of aggregates in concrete and then used for making concrete. At first, the physical and mechanical properties of the selected aggregates are determined in the laboratory, and then the aggregates are subdivided into sand-sized aggregates and some aggregate properties such as shape, porosity, impact value, compressive value and aggregation are determined. Then, using a fixed mixing scheme, the aggregates were prepared from concrete and the mechanical properties of the prepared concrete such as compressive strength, tensile strength and elastic modulus were determined after 7, 28 and 90 days. the effect of each of the aggregate properties on the concrete strength is investigated. This percentage is a useful guide for identifying the desired aggregates as well as the tests required to explore the aggregate resources. The results show that the resistance properties, abrasion, specific gravity and porosity, shape and texture, durability and stability of aggregates have the most effect on concrete strength, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aggregates
  • Mixing design
  • Physical and mechanical properties
  • Percentage
  • Concrete
[1] رمضانیان پور، ع.ا.، طاحونی، ش.، پیدایش، م.، دستنامه اجرای بتن، موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، چاپ اول، تهران، 1380.
[2] پیرمحمدی،ف.، تقی‌پورف ب.، بررسی تاثیر شکل، ترکیب و نوع کانی‌های تشکیل دهنده سنگدانه‌ها بر مقاومت فشاری بتن، پایاننامه کارشناسی ارشد عمران- سازه،دانشگاه آزاد اسلامی واحد شبستر،124 صفحه،1398
[3]Gambhir, M. L., Concrete technology,third edition, New Delhi, Tata McGraw-Hill,1986.
[4]Beshr, H., Almusallam, A.A., Maslehuddin, M.,Effect of coarse aggregate quality on the mechanical properties of high strength concrete, Construction and Building Materials 17, 97–103, 2003.
[5]Stroeven P et al., Shape assessment of particles in concrete technology: 2D image analysis and 3D stereological extrapolation. Cement and Concrete Composites, 31: 84-91, 2009.
[6]- مستوفی نژاد، د.، تکنولوژی و طرح اختلاط بتن، انتشارات ارکان دانش، چاپ یازدهم، اصفهان.1385.
[7] Basheer, L. Kroop, J. and Cleland, D.J. Assessment of durability of concrete from its permeation properties: A Review. Construction and building materials, No. 15, pp. 93 – 103,2001.
[8] Banthia, N. Biparva, A. and Mindess, S. Permeability of concrete under stress. Cement and Concrete Research, No. 35, pp. 1651 – 1655,2005.
[9] Jain, A.K. Chauhan, J.S. Goliya, S.S.
Effect of shape and size of aggregate on permeability of pervious concrete. Journal of Engineering Research and Studies, Vol. II, October–December, pp 48-56,2011.
[10] Özen,M. Investigation of relationship between aggregate shape parameters and concrete strength using imaging techniques. Thesis MS.c. in Civil Engineering, University of Murat Özen,Turkey, 2007.
[11] Zhang, F. Guo, L. and Chi, N.M.X.  Coarse aggregate effects on compressive strength and permeability coefficient of non-fine concrete. EJGE, Vol. 19, PP.8905-8913,2014.
[12] Ghiasvand, e. Zareee, b. Sharifi, p. Saraee, e. Effect variation of maximum of size of aggregate on permeability of common concretes”, 7th annual national concrete conference, Tehran,2015.
[13] Naderi, M. Ways to improve and determine of laboratory and in-situ strength of concrete, (first vol.), published Roozbehan, Tehran,2009.
[14] Ammar, Y. and Kabagire K. New approach to proportion pervious concrete. Construction and Building Materials, vol. 62:38-46,2014.
[15]ASTM C496 / C496M - 11, Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens, Annual Book of ASTM Standards, vol. 4.08, ASTM, Philadelphia, PA,1990.
[16]Rittenhouse G,A, visual method of estimating 2-dimensional sphericity. Journal of Sedimentary Petrolology. 13(2):79–81.1943, 2006.
[17]Wadell, H.,Volume, shape and roundness of rock particles. Journal of geology. 40:443–511932, 2014.
[18]British Standard Institution BS116: (1983)(BS EN 12390-3:2002), Testing hardened concrete, Compressive strength of test specimens, London.1881
[19]British Standard Institution, BS 812-105.1:(1989) (BS EN 933-4), Methods for determination of particle shape. Flakiness index, London, 2008.
[20]BS 1881-121), Testing concrete, Method for determination of static modulus of elasticity in compression, London, 1983.
[21]ASTM C 33,Standard Specification for Concrete Aggregates, Annual Book of ASTM Standards, vol.4.08 ASTM, Philadelphia, PA, 1990.
[22]ASTM C 294,Standard Descriptive Nomenclature for Constituents of Concrete Aggregates, Annual Book of ASTM Standards, vol. 4.08, ASTM, Philadelphia, PA, 1990.
[23]ASTM C143 / C143M – 12, Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete, Annual Book of ASTM Standards, vol. 4.08, ASTM, Philadelphia, PA, 1990.
[24] ISRM, in: E.T. Brown (Ed.), Rock Characterization Testing and Monitoring-ISRM Suggested Methods, Pergamon, Oxford, 211 pp, 1981.
[25] سامع، س.ع.، کیفیت و طرح اختلاط بتن، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، چاپ اول، اصفهان،1377.
[26] Kuo-Yu Liao, Ping-Kun Chang, Yaw-Nan Peng, Chih-Chang Yang, A study on characteristics of interfacial transition zone in concrete. Cement and Concrete Research, 34: 977–989, 2004.
[27] Mehmet, G., Turan, O., Erhan, Gu., Effects of cold-bonded fly ash aggregate properties on the shrinkage cracking of lightweight concretes. Cement and Concrete Composites, 28: 598–605.2006.
[28] ACI 221R, Guide for Use of Normal Weight and Heavyweight Aggregate in Concrete, American Concrete Institute, Michigan, USA, 2015.
[29] Donza, H., Cabrera, O., Irassar, E.F., High-strength concrete with different fine aggregate. Cement and Concrete Research, 32: 1755–1761, 2002.
[30] Taleb, A., Eyad, M., Erol,T., Pan, T., Evaluation of image analysis techniques for quantifying aggregate shape characteristics. Construction and Building Materials, 21: 978–990, 2007.
[31] El-Dash, K.M., Ramadan, M.O., Effect of aggregate on the performance of confined concrete. Cement and Concrete Research, 36: 599 – 605, 2006.
[32] Wu, K.R., Chen, B., Yao, W., Zhang, D., Effect of coarse aggregate type on mechanical properties of high-performance concrete. Cement and Concrete Research, 31: 1421–1425,2001.
[33] Hashemi, M.; Shafigh, P.; Bin Karim, M. R.; Atis, C. D.; “The effect of coarse to fine aggregate ratio on the fresh and hardened properties of roller-compacted concrete pavement”, Journal of Construction and Building Materials, p.p. 553-556, 2018.
[34] شریفی، ج.، نیکودل، م. ر. و.، یزدانی، م.، تاثیر خصوصیات زمین شناسی مهندسی سنگدانه­ها بر مقاومت بتن، مجله انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، جلد ششم، شماره 1 و 2، ص. 67 تا 82، 1392.
[35] شریفی، ج. و نیکودل ، م. ر.، بررسی تأثیر کانی شناسی سنگدانه­ها بر کیفیت بتن، نشریۀ زمین شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت معلم، تهران، جلد چهارم، شمارۀ دو، ص. 971تا 986، 1389.