بررسی تجربی و ارزیابی چندمعیاره خواص مکانیکی، الکتریکی کامپوزیت سیمانی حاوی سرباره کوره بلند آهنگدازی(GGBFS)، نانولوله‌های هالویزیت و دوده سیلیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

10.22124/jcr.2026.32366.1727

چکیده

توسعه بتن‌های چندمنظوره با قابلیت پایش سلامت سازه‌ای، نیازمند درک تعاملات پیچیده بین افزودنی‌های مختلف است. هدف این پژوهش، بررسی اثر همزمان سرباره کوره بلند (GGBFS)، نانولوله‌های هالویزیت (HNTs)، دوده سیلیسی (SF) و نسبت آب به مواد سیمانی (W/B) بر خواص مکانیکی و الکتریکی کامپوزیت‌های سیمانی است. برای این منظور، از روش طراحی آزمایش تاگوچی با آرایه متعامد L₈ استفاده شد. چهار عامل در دو سطح شامل GGBFS (۱۰ و ۲۰ درصد)، HNTs (۵ و ۱۰ درصد)، SF (۰ و ۷ درصد) و W/B (۰.۳۵ و ۰.۴۰) بررسی شدند. مقاومت فشاری در سنین ۷، ۲۸، ۹۰، ۱۸۰ و ۳۶۰ روز و مقاومت الکتریکی در سنین ۲۸، ۹۰، ۱۸۰ و ۳۶۰ روز اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که SF با سهم ۴۲ درصد، مؤثرترین عامل بر افزایش مقاومت الکتریکی است، در حالی که GGBFS اثر معکوس دارد. از نظر مکانیکی، HNTs در سنین اولیه (سهم ۳۸ درصد در ۷ روز) و GGBFS در سنین بالاتر (سهم ۳۵ درصد در ۱۸۰ روز) عوامل غالب بودند. ترکیب بهینه شامل ۱۰٪ GGBFS، ۵٪ HNT، ۷٪ SF و W/B=۰.۳۵ به‌عنوان نقطه تعادل بین خواص مکانیکی و الکتریکی شناسایی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Multi-Criteria Evaluation of Mechanical and Electrical Properties of Cement Composites Incorporating Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS), Halloysite Nanotubes, and Silica Fume: An Experimental Study

نویسندگان [English]

  • Hossein Dehghan
  • Amir Tarighat
  • Hamed Arzani
  • Mostafa Adresi
Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

The development of multifunctional concrete with structural health monitoring capabilities requires understanding the complex interactions between various additives. This study investigates the simultaneous effects of ground granulated blast furnace slag (GGBFS), halloysite nanotubes (HNTs), silica fume (SF), and water-to-binder ratio (W/B) on the mechanical and electrical properties of cementitious composites. The Taguchi experimental design method with an L₈ orthogonal array was employed. Four factors at two levels were examined: GGBFS (10 and 20%), HNTs (5 and 10%), SF (0 and 7%), and W/B (0.35 and 0.40). Compressive strength was measured at 7, 28, 90, 180, and 360 days, while electrical resistivity was measured at 28, 90, 180, and 360 days. Results indicated that SF, with a 42% contribution, was the most influential factor in increasing electrical resistivity, whereas GGBFS exhibited an inverse effect. Regarding mechanical properties, HNTs dominated at early ages (38% contribution at 7 days), while GGBFS prevailed at later ages (35% contribution at 180 days). The optimal mixture comprising 10% GGBFS, 5% HNT, 7% SF, and W/B=0.35 was identified as the balance point between mechanical and electrical properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multifunctional Cementitious Composite
  • Electrical Resistivity
  • Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS)
  • Silica Fume
  • Halloysite Nanotube (HNTs)
  • Taguchi Method
  • Multi-Criteria Optimization