بررسی تاثیر حجم کف در ویژگی های منافذ تشکیل شده و مقاومت الکتریکی بتن های کفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی کبودراهنگ، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

10.22124/jcr.2025.26955.1651

چکیده

در این پژوهش، تأثیر حجم تخلخل ناشی از کف روی ساختار منافذ و مقاومت الکتریکی بتن‌های کفی، بررسی شده است. ساختار منافذ شامل متوسط قطر حفرات کفی، اندازه حفرات و فاصله آنها از یکدیگر در مخلوط‌های بتن کفی با نسبت آب به سیمان 5/0 و میزان کف صفر، 20 و 35 درصد و همچنین بتن کفی سازه‌ای با نسبت آب به سیمان 4/0 و حجم کف 20 درصد مقایسه شده است. تصاویر نمونه‌های بتن کفی در آزمایش SEM و آنالیز تصویری آنها توسط میکروسکوپ نوری و نرم‌افزار، تائیدکننده یکدیگر بوده و نتایج، بیانگر آن است که با افزایش تخلخل کفی، میانگین قطر حباب‌های هوا افزایش و فاصله بین آنها کاهش یافته ‌است. همچنین تعداد ریزترک‌ها در دیواره حفرات و میزان حباب‌های ادغام‌شده با یکدیگر افزایش یافته که می‌تواند باعث افزایش نفوذپذیری گردد. حفرات هوای غیر اشباع و منفک نیز در داخل بتن مشابه سنگدانه عمل نموده و هدایت الکتریکی بتن را کاهش می‌دهد. از آنجائیکه مسیر انتقال جریان الکتریکی از طریق حفرات موئینه صورت می‌گیرد لذا با افزایش حجم کف، حجم خمیر سیمان و به تبع، حجم کل حفرات موئینه کاهش می‌یابد. همچنین کاهش نسبت آب به سیمان باعث کاهش قطر و حجم کلی حفرات موئینه می‌گردد و در نتیجه مقاومت الکتریکی بتن افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد با کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش درصد حفرات کفی، تا جائی‌که منجر به ادغام حفرات و وجود ریزترک و سوراخ درون حباب نگردند، بتن‌های کفی عملکرد بهتری در زمینه دوام از خود نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the impact of foam volume on pore characteristics and electrical resistance of foamed concrete

نویسندگان [English]

  • mohammad mahdi rastegar
  • Ebrahim Ghiasvand
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

This research investigates the influence of air void volume resulting from foaming agents on the pore structure and electrical resistivity of foamed Concrete. The pore structure, including average foam bubble diameter, bubble size distribution, and spacing in concrete mixes with 0.5 water-cement ratios and 0, 20, and 35% foam volume, as well as structural foamed concrete with 0.4 water-cement ratios and 20% foam volume, is compared. Scanning electron microscope (SEM) images of foamed Concrete samples and image analysis using optical microscopy and software corroborate each other, indicating that with increased foaming, the mean air void diameter increases while the spacing decreases. Furthermore, the number of microcracks in bubble walls and coalesced bubbles increases, which may increase permeability. Discrete, unsaturated air voids also act as aggregates, decreasing concrete electrical conductivity. Since electricity transfer occurs through capillary pores, increased foam volume decreases cement paste and thus total capillary pore volume. Moreover, a lower water-cement ratio reduces capillary pore diameter and total volume, increasing concrete electrical resistivity. The results demonstrate that reducing the water-cement ratio and increasing foam volume without causing bubble coalescence, microcracks, and pore-wall perforations can provide superior durability performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foamed concrete"
  • Foam volume"
  • porosity"
  • Electrical resistance"
  • "
  • Image analysis"

مراجع

[1] R. C. Valore, "Cellular concretes Part 2 physical properties." pp. 817-836.
[2] K. Ramamurthy, E. K. Nambiar, and G. I. S. Ranjani, “A classification of studies on properties of foam concrete,” Cement and concrete composites, vol. 31, no. 6, pp. 388-396, 2009.
[3] Y. M. Amran, N. Farzadnia, and A. A. Ali, “Properties and applications of foamed concrete; a review,” Construction and Building Materials, vol. 101, pp. 990-1005, 2015.
[4] A. Bagheri, and S. Samea, “Role of non-reactive powder in strength enhancement of foamed concrete,” Construction and Building Materials, vol. 203, pp. 134-145, 2019.
[5] C. Bing, W. Zhen, and L. Ning, “Experimental research on properties of high-strength foamed concrete,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 24, no. 1, pp. 113-118, 2011.
[6] A. Bagheri, and S. Samea, “Parameters Influencing the Stability of Foamed Concrete,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 30, no. 6, pp. 04018091, 2018.
[7] A. A. Hilal, N. H. Thom, and A. R. Dawson, “On entrained pore size distribution of foamed concrete,” Construction and Building Materials, vol. 75, pp. 227-233, 2015.
[8] M. Jones, and A. McCarthy, “Preliminary views on the potential of foamed concrete as a structural material,” Magazine of concrete research, vol. 57, no. 1, pp. 21-31, 2005.
[9] Y. Fu, X. Wang, L. Wang et al., “Foam Concrete: A State of the Art and State of the Practice Review,” Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2020, 2020.
[10] A. Bagheri, and M. M. Rastegar, “Investigation of passive layer formation on steel rebars in foamed concrete,” Materials and Corrosion, vol. 70, no. 7, pp. 1252-1261, 2019.
[11] A. Bagheri, and M. M. Rastegar, “Effects of foam content on chloride ingress and steel corrosion in foamed concrete,” Magazine of Concrete Research, vol. 73, no. 7, pp. 356-365, 2021.
[12] M. M. Rastegar, and A. Bagheri, “Effect of foam volume on penetration parameters of foamed concrete,” Magazine of Concrete Research, vol. 74, no. 19, pp. 989-998, 2022.
[13] H.-W. Song, and V. Saraswathy, “Corrosion monitoring of reinforced concrete structures-A,” Int. J. Electrochem. Sci, vol. 2, no. 1, pp. 1-28, 2007.
[14] R. Polder, C. Andrade, B. Elsener et al., “Test methods for on site measurement of resistivity of concrete,” Materials and Structures, vol. 33, no. 10, pp. 603-611, 2000.
[15] R. Rodrigues, S. Gaboreau, J. Gance et al., “Reinforced concrete structures: A review of corrosion mechanisms and advances in electrical methods for corrosion monitoring,” Construction and Building Materials, vol. 269, pp. 121240, 2021.
[16] M. Maghrebi, M. Khanzadi, M. Habibian et al., “Study the Influences of Nano-Silica on Electrical Resistivity of Cement Paste,” Modares Civil Engineering journal, vol. 14, no. 1, pp. 99-108, 2014.
[17] امیر شیبانی، محسن تدین، تأثیرمواد حباب­زا بر جذب آب نیم ساعته و مقاومت ویژه الکتریکی بتن، دومین کنفرانس ملی بتن ایران، مهرماه 1389
[18] اعظم کامل، مجتبی لزگی نظرگاه، مرتضی طیبی­نیا، بررسی تأثیر مواد افزودنی حبابزا بر روی نفوذپذیری و دوام بتن ساخته شده با سیمان پرتلند 1-525، تحقیقات بتن، سال شانزدهم، شماره سوم، پائیز1402 ، صفحات 93-104.
[19] A. A. Hilal, N. H. Thom, and A. R. Dawson, “Pore structure and permeation characteristics of foamed concrete,” Journal of Advanced Concrete Technology, vol. 12, no. 12, pp. 535-544, 2014.
[20] E. Kearsley, and P. Wainwright, “Porosity and permeability of foamed concrete,” Cement and concrete research, vol. 31, no. 5, pp. 805-812, 2001.
[21] E. K. Nambiar, and K. Ramamurthy, “Sorption characteristics of foam concrete,” Cement and concrete research, vol. 37, no. 9, pp. 1341-1347, 2007.
[22] L. Cox, and S. Van Dijk, “Foam concrete: a different kind of mix,” Concrete, vol. 36, no. 2, 2002.
[23] W. She, Y. Zhang, C. Miao et al., “Water transport in foam concrete: visualisation and numerical modelling,” Magazine of Concrete Research, pp. 1-13, 2019.
[24] K. Brady, G. Watts, and M. R. Jones, Specification for foamed concrete: TRL Limited Crowthorne, UK, 2001.
[25] ASTM C150 “Standard specification for Portland cement,” Annual book of ASTM standards, vol. 4, 2002.
[26] ASTM C796 “Standard test method for foaming agents for use in producing cellular concrete using preformed foam,” 2012.
[27] BS EN 12390 part 3 “Testing hardened concrete Part 3: Compressive strength of test specimens”, British Standards Institution, London, UK, 2009.
[28] A. A. Hilal, N. H. Thom, and A. R. Dawson, “On void structure and strength of foamed concrete made without/with additives,” Construction and Building Materials, vol. 85, pp. 157-164, 2015.
[29] E. K. Nambiar, and K. Ramamurthy, “Air‐void characterisation of foam concrete,” Cement and concrete research, vol. 37, no. 2, pp. 221-230, 2007.
[30] T. Chandni, and K. Anand, “Utilization of recycled waste as filler in foam concrete,” Journal of Building Engineering, vol. 19, pp. 154-160, 2018.
[31] L. Tang, “Guidelines for practical use of methods for testing the resistance of concrete to chloride ingress,” Report Number: GRD1-2002-71808, 2005.
[32] E. Kunhanandan Nambiar, and K. Ramamurthy, “Fresh state characteristics of foam concrete,” Journal of materials in civil engineering, vol. 20, no. 2, pp. 111-117, 2008.
[33] K. Brady, G. Watts, and M. R. Jones, “Specification for foamed concrete,” Specification for foamed concrete, vol. 1, no. 1, pp. 1-65, 2001.
[34] ASTM C869 “Standard Specification for Foaming Agents Used in Making Preformed Foam for Cellular Concrete,” Annual book of ASTM standards, 2016.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار