ساخت بتن مشکی با استفاده از دوده کربن و بررسی میزان جذب و نفوذ آب در آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی عمران، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران

10.22124/jcr.2026.30096.1694

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی امکان ساخت بتن مشکی یکنواخت با استفاده از نسبت‌های وزنی مختلف دوده کربن و ارزیابی تاثیر آن بر خواص مکانیکی و دوام بتن، به ‌ویژه جذب و نفوذ آب، با تمرکز بر کاربردهای نماسازی و محوطه‌سازی بوده است. در این تحقیق، بتن‌های حاوی ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰% وزنی دوده کربن نسبت به سیمان ساخته شدند. برای ارزیابی عملکرد بتن، آزمایش‌های اسلامپ بتن، مقاومت فشاری در سنین ۷ و ۲۸ روز، جذب آب اولیه (۳۰ دقیقه) و نهایی (۷۲ ساعت) و نفوذ آب در بتن سخت ‌شده مطابق با استانداردهای معتبر انجام گرفت. مبنای طرح اختلاط بتن کنترل، روش وزنی ACI-211 بوده است. نتایج نشان داد که افزودن دوده کربن تا مقدار ۱۰% وزنی سیمان، موجب افزایش مقاومت فشاری بتن در سنین مختلف می‌شود که این موضوع به افزایش تراکم بتن نسبت داده می‌شود. در مقادیر بالاتر (۱۵ و ۲۰%)، کاهش نسبی مقاومت مشاهده شد که ناشی از کلوخگی دوده کربن است. همچنین با افزایش مقدار دوده کربن، میزان جذب آب اولیه و نهایی افزایش یافت. بطوریکه جذب آب نهایی نمونه‌ها در بازه حدود ۲٫۴ تا ۲٫۹% قرار گرفت که همچنان در محدوده مجاز بتن‌های مناسب برای کاربردهای عمرانی است. در مجموع، دوده کربن علاوه بر ایجاد رنگ مشکی تیره و یکنواخت، عملکرد قابل قبولی از نظر خواص مکانیکی و دوام بتن از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Production of Black Concrete Using Carbon Black and Evaluation of Water Absorption and Penetration

نویسندگان [English]

  • Ashkan KhodaBandehLou 1
  • Jabraeil Padar 2
  • mehdi lotfi 2
  • jamal Eivazipourgavgani 2
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran
2 Ph.D. Student, Department of Civil Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran
چکیده [English]

The objective of this study was to investigate the feasibility of producing uniform black concrete using different weight percentages of carbon black and to evaluate its effects on the mechanical properties and durability of concrete, particularly water absorption and water penetration, with a focus on architectural façade and landscaping applications. In this research, concrete mixtures containing 5, 10, 15, and 20 wt.% carbon black relative to cement were produced. To assess concrete performance, tests including slump of fresh concrete, compressive strength at 7 and 28 days, initial water absorption (30 minutes), final water absorption (72 hours), and water penetration in hardened concrete were conducted in accordance with relevant standard specifications. The mix design of the control concrete was based on the ACI 211 weight-based method. The results indicated that the incorporation of carbon black up to 10 wt.% of cement increased the compressive strength of concrete at different curing ages, which was attributed to enhanced concrete densification. At higher contents (15 and 20 wt.%), a relative reduction in compressive strength was observed, mainly due to agglomeration of carbon black particles. Furthermore, increasing the carbon black content led to an increase in both initial and final water absorption. The final water absorption of the specimens ranged from approximately 2.4% to 2.9%, which remains within the acceptable limits for concretes suitable for civil engineering applications. Overall, carbon black not only provided a deep and uniform black coloration but also demonstrated acceptable performance in terms of mechanical properties and durability of concrete.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Colored Concrete
  • Carbon Black
  • Black Concrete
  • Water Penetration
  • Water Absorption