ارزیابی مقاومت فشاری بتن خودتراکم سنگین به روش غیر مخرب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران.

2 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران.

چکیده

امروزه بتن‌های سنگین در سازه‌هایی همچون ابنیه، پل‌ها، نیروگاه‌ها و مراکز پزشکی کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. هدف این پژوهش، ارزیابی مقاومت بتن خودتراکم سنگین با استفاده از آزمایش‌های غیرمخرب و بررسی ویژگی‌های بتن تازه است. در این تحقیق، درصد جایگزینی سنگدانه سنگین‌وزن مگنتیت (صفر، 50 و 100 درصد) با حداکثر اندازه 15 میلی‌متر به‌عنوان متغیر اصلی در سنین مختلف بتن (3، 7، 28 و 90 روز) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، میکروسیلیس به میزان 6 درصد وزنی سیمان به‌صورت دو منظوره (در واکنش و پرکننده) و پودر سنگ آهک به میزان 25 درصد جایگزین ماسه به‌عنوان پرکننده به کار گرفته شدند. در مجموع، شش طرح اختلاط شامل سه طرح بدون میکروسیلیس و سه طرح با میکروسیلیس ساخته و محیط عمل آوری مرطوب آزمایش شدند. نتایج نشان داد استفاده از میکروسیلیس موجب بهبود خاصیت پرکنندگی و افزایش حدود 8 درصدی مقاومت فشاری بتن‌های خودتراکم سنگین و معمولی می‌شود. جایگزینی 50 % سنگدانه مگنتیت بهترین عملکرد را داشته و مقاومت فشاری ۹۰ روزه را حدود ۱۰ مگاپاسکال نسبت به نمونه شاهد افزایش داده است. در حالی‌که جایگزینی 100 % تنها حدود ۵ مگاپاسکال افزایش مقاومت ایجاد کرده است. همچنین سرعت پالس التراسونیک با افزایش سن بتن روندی صعودی دارد؛ در ۹۰ روز، جایگزینی 50 % سنگدانه سنگین‌وزن منجر افزایش سرعت پالس التراسونیک حدود 1/7 % نسبت به نمونه با سنگدانه طبیعی شد. همچنین افزودن میکروسیلیس موجب بهبود 2 تا 3 % سرعت در همه طرح‌ها شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Strength compressive of Heavyweight Self-Compacting Concrete Using Non-Destructive Testing Methods

نویسندگان [English]

  • Esmaeil Borhani Paskiyabi 1
  • Rahmat Madandoust 2
  • hossein parvini sani 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, Za.C., Islamic Azad University, Zanjan, Iran.
2 Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Technology, Guilan University, Rasht, Iran.
3 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Za.C., Islamic Azad University, Zanjan, Iran.
چکیده [English]

Nowadays, heavyweight concrete is widely used in structures such as buildings, bridges, power plants, and medical facilities. The aim of this study is to evaluate the strength of self-compacting heavyweight concrete using non-destructive tests and to investigate the properties of fresh concrete. In this research, the replacement ratio of heavyweight magnetite aggregate (0, 50, and 100%), with a maximum size of 15 mm, was considered as the main variable at different concrete ages (3, 7, 28, and 90 days). Additionally, silica fume was used at 6% by weight of cement as a dual-purpose material (filler and reactive), and limestone powder was employed at 25% replacement of sand as filler. In total, six mix designs were prepared, including three without silica fume and three with silica fume, and all specimens were cured in a moist environment. The results showed that the use of silica fume improved the filler effect and increased the compressive strength of both normal and heavyweight self-compacting concrete by about 8%. The 50% magnetite aggregate replacement demonstrated the best performance, increasing the 90-day compressive strength by about 10 MPa compared to the control sample, whereas 100% replacement only resulted in an increase of about 5 MPa. Moreover, the ultrasonic pulse velocity increased with concrete age; at 90 days, replacing 50% of the natural aggregate with heavyweight aggregate resulted in an increase of about 1.7% compared to the natural aggregate. In addition, the incorporation of silica fume improved the pulse velocity by 2–3% in all mixtures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavyweight concrete
  • fresh concrete tests
  • compressive strength
  • ultrasonic testing
  • Schmidt hammer

مراجع

[1] ACI 116R, Cement & Concrete Terminology, USA, 2005.
[2] Concrete - Part 1: Specification, performance, production and conformity (Consisting of I.S. EN 206-1:2002 and the Irish National Annex), 2002.
[3] Aslani, F., Lesslie, D. M., & Hamidi, F. Development and analysis of highly workable high‐strength heavyweight concrete using magnetite aggregates. Structural Concrete, Vol. 22, E169-E182, 2021.
[4] Farokhzad, R., Dadashi, A., & Sohrabi, A. The effect of ferrophosphorus aggregate on physical and mechanical properties of heavy-weight concrete. Construction and Building Materials, Vol. 299, 2021.
[5] Esmaeilkhanian, B., Feys, D., Khayat, K. H., & Yahia, A. New test method to evaluate dynamic stability of self-consolidating concrete. ACI Materials Journal, Vol. 111, No. 3, pp. 299-308, 2014.
[6] Alami, M. M. Development of a new test method to evaluate dynamic stability of self-consolidating concrete (Master's thesis, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü), 2014.
[7] Singh, B. S., & Ramana, K. Mechanical properties of heavy weight concrete using heavy weight coarse-aggregate as hematite (Fe58 high grade iron ore). PAN, Vol. 15, 2014.
[8] Ban, C. C., Khalaf, M. A., Ramli, M., Ahmed, N. M., Ahmad, M. S., Ali, A. M. A., Dawood, E.T., & Ameri, F. Modern heavyweight concrete shielding: Principles, industrial applications and future challenges; review. Journal of Building Engineering, Vol. 39, p. 102290, 2021.
[9] Sharath, B. P., & Das, B. B. Engineering Properties of Heavyweight Concrete—A Review. Smart Technologies for Sustainable Development, pp. 297-314, 2021.
[10] Masoud, M. A., Kansouh, W. A., Shahien, M. G., Sakr, K., Rashad, A. M., & Zayed, A. M. An experimental investigation on the effects of barite/hematite on the radiation shielding properties of serpentine concretes. Progress in Nuclear Energy, Vol. 120, p.103220, 2020.
[11] Khayat, K. H., & De Schutter, G. (2014). Mechanical properties of self-compacting concrete, Vol. 14, p. 161. Springer.
[12] Ouda, A. S. Development of high-performance heavy density concrete using different aggregates for gamma-ray shielding. Progress in Nuclear Energy, Vol. 79, pp. 48-55, 2015.
[13] Sadrmomtazi, A., Lotfi-Omran, O., & Nikbin, I. M. On the fracture parameters of heavy-weight magnetite concrete with different water-cement ratios through three methods. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 219, p. 106615, 2019.
[14] Lotfi-Omran, O., Sadrmomtazi, A., & Nikbin, I. M. The influences of maximum aggregate size and cement content on the mechanical and radiation shielding characteristics of heavyweight concrete. Progress in Nuclear Energy, Vol. 121, p. 103222, 2020.
]15[ عذیری، س.، مناف پور، ع. ارزیابی آزمایشگاهی مقاومت فشاری بتن با استفاده از آزمایشات غیرمخرب التراسونیک و چکش اشمیت و مقایسه با روش مخرب، سومین کنفرانس بین­المللی پژوهش­های کاربردی در مهندسی سازه و مدیریت ساخت، 1398.
[16] Venkitasamy, V., Santhanam, M., Rao, B. P. C., Balakrishnan, S., & Kumar, A. Mechanical and durability properties of structural grade heavy weight concrete with fly ash and slag. Cement and Concrete Composites, Vol. 145, p. 105362, 2024.
]17[ عیسی­زاده مهویزانی، ا.، و مدندوست، ر. تأثیر میکروسیلیس و الیاف فولادی بر کاهش پدیده جداشدگی در بتن سنگین، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه گیلان، 1403.
[18] ASTM C33, Standard Specification for Concrete Aggregate, USA: ASTM, 2005.
[19] ASTM C637. Standard Specification for Aggregates for Radiation-Shielding Concrete, 2009.
[20] ASTM C150. Standard Specification for Portland Cement, 2009.
[21] ASTM C494. Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete, 2011.
[22] ASTM, ASTM C192/C192m: Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2018.
]23[ محمدپور، ا.، سجودی زاده، ر.، و میلاچیان، ر. بررسی خصوصیات مکانیکی بتن خودتراکم S.C.C.، کنفرانس بین­المللی عمران، معماری شهرسازی ایران معاصر، 1396.
[24] Aggregates, B.N.W., ASTM C 33, Class 3S coarse aggregate or better, graded. Provide aggregates from a single source, 1, pp.1-1.
[25] BSI, BS EN 12350-1: Testing fresh Concrete (BIBM), 2005.
[26] ASTM, ASTM C138: Standard Test Method for Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2017.
[27] BSI, BS EN 12390-8. Testing hardened concrete–Part 8: Depth of penetration of water under pressure. BSI London, UK, 2009.
[28] ASTM, C805. Standard test method for rebound number of hardened concrete, 1997.
[29] ASTM, C597, Standard test method for pulse velocity through concrete, 2009.
[30] Nondestructive testing of concrete. CRC press, 2003.
[31] Self-Compacting Concrete European Project Group. The European guidelines for self-compacting concrete: Specification, production and use. International Bureau for Precast Concrete (BIBM), 2005.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار