خواص مهندسی تیر بتن‌آرمه ژئوپلیمری تولید شده از شن بازیافتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای عمران،گرایش سازه،دانشکده فنی پردیس دانشگاه گیلان

2 استادیار گروه عمران دانشکده فنی دانشگاه گیلان

3 دانشیار گروه عمران دانشکده فنی دانشگاه گیلان

10.22124/jcr.2023.22433.1586

چکیده

کاربرد مصالح بازیافت شده در صنعت بتن امروزه به یکی از الزامات مهم زیست‌محیطی تبدیل شده و هر روز ارزیابی‌های فنی اقتصادی بهتری در این زمینه صورت می‌گیرد. به‌تدریج راه در عرصه تولید بتن‌های بازیافتی هموار گشته و کیفیت این بتن‌ها با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، روزبه‌روز بهبود می‌یابد. استفاده از مصالح بازیافتی در بتن‌های ژئوپلیمر، موضوع نسبتاً جدیدی است که پژوهش‌های اندکی بر روی آن صورت‌گرفته است. در این پژوهش تأثیر مصالح بازیافتی بر رفتار برشی بتن‌های ژئوپلیمر در کنار مقایسه با بتن‌های بازیافتی معمولی و اثر سنگ‌دانه‌های بازیافتی بر هر دو گروه بتن مدنظر قرار گرفت. بدین منظور، 10 طرح اختلاط شامل درصدهای جایگزینی 0، 25، 50،75 و 100 سنگ‌دانه‌های بازیافتی با سنگ‌دانه‌های طبیعی در دو گروه بتن معمولی و بتن ژئوپلیمر ساخته شد و آزمون‌های مکانیکی، شامل مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته و آزمایش Pull-off بر روی نمونه‌ها انجام شد. همچنین برای هر طرح اختلاط، یک تیر مسلح بدون المان برشی ساخته شد، تا اثر این نوع سنگ‌دانه، بر رفتار برشی تیر بررسی شود. نتایج نشان دادند که افت مشخصات مکانیکی در طرح‌ها و کاهش ظرفیت باربری تیرها با افزایش درصد سنگ‌دانه‌های بازیافتی رخ‌ می‌دهد، به شکلی که بتن ژئوپلیمر نسبت به بتن معمولی، ظرفیت جایگزینی بیشتری را نشان داده است. همچنین استفاده از سنگ‌دانه‌های بازیافتی، منجر به بهبود انرژی شکست در 25% جایگزینی بتن ژئوپلیمر و 50% جایگزینی بتن معمولی گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Engineering properties of reinforced geopolymer concrete beam produced from recycled aggregate

نویسندگان [English]

  • mohammadreza hajati modaraei 1
  • javad razzaghi langroudi 2
  • malekmohammad Ranjbar taklimi 3
1 Department of civil engineering, International campus, University of Guilan, Rasht, Iran
2 department of civil engineering, faculty of engineering, guilan university
3 department of civil engineering, faculty of engineering, guilan university
چکیده [English]

The utilization of recycled materials in the concrete industry has become one of the most essential environmental needs today, and more technical and economic studies are being performed every day in this subject. The effect of recycled materials on the shear behavior of geopolymer concretes was investigated in this work, along with a comparison to conventional recycled concretes and the effect of recycled aggregates on both concrete groups. For this purpose, ten mixing designs with recycled aggregate replacement percentages of 0, 25, 50, 75, and 100 were made in two groups of ordinary concrete and geopolymer concrete, as well as mechanical tests such as compressive strength, modulus of elasticity, and pull-off test. A reinforced beam without a shear element was also created for each mixing design to study the effect of this type of aggregate on the shear behavior of the beam. The findings revealed that increasing the percentage of recycled aggregates causes a loss in mechanical characteristics in the designs and a reduction in beam bearing capacity, indicating that geopolymer concrete has a higher replacement capacity than regular concrete.

کلیدواژه‌ها [English]

  • geopolymer concrete"
  • recycled aggregate"
  • concrete beam"
  • shear capacity"
  • pull-off test"
  • "
  • fracture energy"

مراجع

[1] Akhtar, A. and A.K. Sarmah, Construction and demolition waste generation and properties of recycled aggregate concrete: A global perspective. Journal of Cleaner Production, 2018. 186: p. 262-281.
[2] Xiao, J., Recycled aggregate concrete, in Recycled aggregate concrete structures. 2018, Springer. p. 65-98.
[3] Wang, B., et al., A comprehensive review on recycled aggregate and recycled aggregate concrete. Resources, Conservation and Recycling, 2021. 171: p. 105565.
[4] Bai, G., et al., An evaluation of the recycled aggregate characteristics and the recycled aggregate concrete mechanical properties. Construction and building materials, 2020. 240: p. 117978.
[5] ممتازی, ص., وهمکاران, ارزیابی خصوصیات بتن الیافی حاوی سنگدانه‌های بازیافتی بتنی با استفاده از روش‌های غیر‌مخرب. تحقیقات بتن, 2013. 6(1): p. 73-86.
[6] Guo, H., et al., Durability of recycled aggregate concrete–A review. Cement and concrete composites, 2018. 89: p. 251-259.
[7]  رامشت, م. حسن, و همکاران، تاثیر غلظت مولاریته محلول هیدروکسید سدیم و نسبت مقدار سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم بر مقاومت فشاری و جذب آب حجمی بتن فعال شده قلیایی بر پایه سرباره. تحقیقات بتن, 2018. 11(2): p. 95-103.
[8] Amran, Y.M., et al., Clean production and properties of geopolymer concrete; A review. Journal of Cleaner Production 251. 2020 p. 119679.
[9] Thomas, B.S., et al., Geopolymer concrete incorporating recycled aggregates: A comprehensive review. Cleaner Materials, 2022: p. 100056.
[10] Ma, C.-K., A.Z. Awang, and W. Omar, Structural and material performance of geopolymer concrete: A review. Construction and Building Materials, 2018. 186: p. 90-102.
[11] Hassan, A., M. Arif, and M. Shariq, Use of geopolymer concrete for a cleaner and sustainable environment–A review of mechanical properties and microstructure. Journal of cleaner production, 2019. 223: p. 704-728.
[12] Nuaklong, P., et al., Influence of rice husk ash on mechanical properties and fire resistance of recycled aggregate high-calcium fly ash geopolymer concrete. Journal of Cleaner Production, 2020. 252: p. 119797.
[13] Xie, J., et al., Effects of combined usage of GGBS and fly ash on workability and mechanical properties of alkali activated geopolymer concrete with recycled aggregate. Composites Part B: Engineering, 2019. 164: p. 179-190.
[14] Nuaklong, P., V. Sata, and P. Chindaprasirt, Properties of metakaolin-high calcium fly ash geopolymer concrete containing recycled aggregate from crushed concrete specimens. Construction and Building Materials, 2018. 161: p. 365-373.
[15] Aldemir, A., et al., Shear behaviour of reinforced construction and demolition waste-based geopolymer concrete beams. Journal of Building Engineering, 2022. 47: p. 103861.
[16] Pawluczuk, E., et al., Geopolymer concrete with treated recycled aggregates: Macro and microstructural behavior. Journal of Building Engineering, 2021. 44: p. 103317.
[17] Sharkawi, A., et al. Efficiency of geopolymer vs. high-strength grout as repairing material for reinforced cementitious elements. in Structures. 2020. Elsevier.
[18] Albidah, A., et al., Bond strength between concrete substrate and metakaolin geopolymer repair mortars at ambient and elevated temperatures. Journal of Materials Research and Technology, 2020. 9(5): p. 10732-10745.
[19] Standard, A., C150-07. Standard Specification for Portland Cement. 2007, ASTM International, West Conshohocken, PA.
[20] EN, B.S., Testing hardened concrete–Part 3: Compressive strength of test specimens. British Standard Institution, London, UK, 2009.
[21] Standard, A., Standard test method for static modulus of elasticity and poisson’s ratio of concrete in compression. ASTM Stand. C, 2010. 469.
[22] Standard, A., C1583 (2013)” Standard Test Method for Tensile Strength of Concrete Surfaces and the Bond Strength or Tensile Strength of Concrete Repair and Overlay Materials by Direct Tension (Pull-Off Method),”. ASTM International, West Conshohocken, PA.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار