تاثیر واکنش قلیایی - سیلیسی (ASR) بر خواص مکانیکی و دوام بتن‌های حاوی سرباره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشکده مهندسی - دانشگاه بوعلی سینا

3 گروه عمران دانشگاه بوعلی سینا

10.22124/jcr.2024.25328.1627

چکیده

واکنش قلیایی - سیلیسی (ASR) به عنوان یک واکنش داخلی مخرب، منجر به ایجاد ترک‌هایی در بتن می‌شود. این ترک‌ها سبب تضعیف ساختار داخلی بتن می‌گردند که می‌توانند بر خواص مکانیکی بتن تاثیر گذارند. از سوی دیگر، وجود معیاری برای ارزیابی واکنش‌پذیری سنگدانه‌ها و شدت وقوع واکنش قلیایی - سیلیسی در بتن ضروری است. در حال حاضر، آزمایش‌های موجود نظیر ASTM C1260 به دلیل مدت زمان کوتاه آزمایش نتایج قابل اعتمادی به دست نمی‌دهد و آزمایش ASTM C1293 نیز به دلیل مدت زمان طولانی آزمایش کاربرد کمی دارد. لذا ضرورت دارد، با استفاده از روش‌هایی جدیدتر و در بازه زمانی کوتاه‌تری نسبت به ارزیابی این پدیده اقدام نمود. در این تحقیق پنج مخلوط ملات و شش مخلوط بتن حاوی سطوح مختلف سرباره مطابق با ملزومات ASTM C1260 و ASTM C1293 تهیه و عمل آوری و خواص مکانیکی مخلوط‌ها مورد ارزیابی و سپس ارتباط بین کاهش خواص مکانیکی بتن به دلیل وقوع ASR و تغییرات طول در مخلوط‌های تهیه شده بررسی شده است. علاوه بر این، همین نحوه مقایسه بین تغییرات مقاومت الکتریکی به عنوان یک رویکرد ارزیابی دوام بتن با تغییرات طول در مخلوط‌های تهیه شده بررسی شده است. در خاتمه، نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد وقوع این پدیده مخرب به میزان قابل ملاحظه‌ای منجر به کاهش خواص مکانیکی بتن‌های مورد بررسی، شده و می‌توان از طریق پایش تفییرات خواص مکانیکی و دوامی نیز به پیش‌بینی میزان واکنش‌پذیری سنگدانه‌ها پی برد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of alkali-silica reaction (ASR) on the mechanical properties and durability of concretes containing GGBFS

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Ghiasvand 1
  • Zahra Rezaei 2
  • Mohammad Mahdi Rastegar 3
1 Buali Sina University
2 Buali Sina University
3 Buali Sina University
چکیده [English]

The damaging internal process known as the alkali silica reaction (ASR) can cause cracks in concrete. Using supplementary cementitious materials (SCM) has been suggested as a way of reducing and eliminating ASR's harmful effects. On the other hand, researchers have examined a wide range of alternatives in an attempt to find a means of reducing cement usage and, as a result, the environmental harm that it causes. Ground granulated blast-furnace slag (GGBFS), an industrial waste, has demonstrated good performance as a cement substitute and a means of reducing ASR. It is crucial to conduct studies on how slag affects concrete's destructive elements, such as ASR, as well as the concrete's mechanical properties.

Moreover, there are numerous conventional tests that may be used to assess the degree of ASR in concrete, but they often produce unreliable and inaccurate results or are so time-consuming that they are essentially useless in projects that must be completed quickly. It may be feasible to determine ASR development by looking at changes in the mechanical properties of concrete. The new approach put forward in this study is based on analyzing changes in the electrical resistivity, compressive strength, tensile strength, and flexural strength of mortar and concrete samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alkali-Silica reaction
  • GGBFS
  • Electrical resistivity
  • Mechanical properties
  • Durability

مراجع

[1] Garcia-Diaz, E., Riche, J., Bulteel, D., & Vernet, C. (2006). Mechanism of damage for the alkali–silica reaction. Cement and concrete research, 36(2), 395-400.‏ https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.06.003
[2] Scrivener, K. L., & Kirkpatrick, R. J. (2008). Innovation in use and research on cementitious material. Cement and concrete research, 38(2), 128-136.‏ https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.09.025
[3] Islam, M. S., & Akhtar, S. (2013). A critical assessment to the performance of alkali–silica reaction (ASR) in concrete. Canadian Chemical Transactions, 1(4), 253-266.‏
[4] Kagimoto, H., & Kawamura, M. (2011). Measurements of strain and humidity within massive concrete cylinders related to the formation of ASR surface cracks. Cement and concrete research, 41(8), 808-816.‏
[5] Sims, I., & Poole, A. B. (Eds.). (2017). Alkali-aggregate reaction in concrete: A world review. CRC Press.‏
[6] Bouikni, A., Swamy, R. N., & Bali, A. (2009). Durability properties of concrete containing 50% and 65% slag. Construction and Building Materials, 23(8), 2836-2845.‏
[7] Siddique, R. (2014). Utilization (recycling) of iron and steel industry by-product (GGBS) in concrete: strength and durability properties. Journal of Material Cycles and Waste Management, 16, 460-467.‏
[8] Folliard, K. J., Barborak, R., Drimalas, T., Du, L., Garber, S., Ideker, J., ... & Thomas, M. D. (2006). Preventing ASR/DEF in new concrete (No. FHWA/TX-06/0-4085-5).‏
[9] Hooton, R. D. (1991). New aggregate alkali-reactivity test methods.‏
[10] Thomas, M. D. A., Fournier, B., & Folliard, K. J. (2012). Selecting measures to prevent deleterious alkali-silica reaction in concrete: rationale for the AASHTO PP65 prescriptive approach (No. FHWA-HIF-13-002). United States. Federal Highway Administration.‏
[11] Rivard, P., Bérubé, M. A., Ollivier, J. P., & Ballivy, G. (2003). Alkali mass balance during the accelerated concrete prism test for alkali–aggregate reactivity. Cement and Concrete Research, 33(8), 1147-1153.‏ https://doi.org/10.1016/S0008-8846(03)00020-6
[12] Esposito, R., & Hendriks, M. A. N. (2012). Degradation of the mechanical properties in ASR-affected concrete: Overview and modeling. SSCS 2012: Numerical Modeling Strategies for Sustainable Concrete Structures, Aix en Provence, France, 29 May-1 June 2012.‏
[13] Ghiasvand, E., Rezaei, Z., Mohammadi, H., Ayyoubi, M., & Dehghani, S. (2023). Evaluation of long-term properties of products containing alkali-activated slag exposed to alkali-silica reaction by mechanical parameters. Materials in Civil Engineering.
[14] Zhou, C., Li, K., & Han, J. (2012). Characterizing the effect of compressive damage on transport properties of cracked concretes. Materials and structures, 45(3), 381-392.‏
[15] Chung, D. D. (2003). Damage in cement-based materials, studied by electrical resistance measurement. Materials Science and Engineering: R: Reports, 42(1), 1-40.‏ https://doi.org/10.1016/S0927-796X(03)00037-8
[16] Ghiasvand, E., Mohammadi, H., Rezaei, Z., Ayyoubi, M., & Dehghani, S. (2023). Evaluation of the durability of concretes containing alkali-activated slag exposed to the alkali-silica reaction by measuring electrical resistivity. Construction and Building Materials, 367, 130094.‏ https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.130094
[17]         Flores, J., Kamali, M., & Ghahremaninezhad, A. (2015). Electrical resistivity measurement to study alkali-silica-reaction cracking in mortar. In Forensic Engineering 2015 (pp. 230-241).‏ https://doi.org/10.1061/9780784479711.023
[18]         Khajehnouri, Y., Rivard, P., Chouteau, M., & Bérubé, C. L. (2020). Validation of complex electrical properties of concrete affected by accelerated alkali-silica reaction. Cement and Concrete Composite, 113, 103660.‏ https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103660
[19] Duchesne, J., & Bérubé, M. A. (2001). Long-term effectiveness of supplementary cementing materials against alkali–silica reaction. Cement and concrete research, 31(7), 1057-1063.‏ https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00538-5
[20] Kwon, Y. J. (2005). A study on the alkali-aggregate reaction in high-strength concrete with particular respect to the ground granulated blast-furnace slag effect. Cement and concrete research, 35(7), 1305-1313.‏ https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.09.021

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار