تأثیر الیاف پلی پروپیلن بر مقاومت مکانیکی و دوام بتن حاوی سرباره کنورتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

10.22034/tri.2021.137310

چکیده

در سالهای اخیر استفاده از سرباره ذوب فلز که یکی از مواد زائد و غیر قابل استفاده کارخانجات ذوب فلز می­باشد، به­عنوان جایگزینی برای بخشی یا تمام مصالح سنگی در لایه­های مختلف روسازی مورد توجه قرار گرفته است. لذا در این تحقیق به بررسی استفاده از درصدهای مختلف سرباره فولاد به به صورت درصدی از مصالح سنگی درشت دانه در دانه بندی طــرح اختلاط (۰٪، ۵۰٪ و ۱۰۰درصد سرباره  فولاد جایگزین مصالح سنگی درشت دانه) پرداخته شده است. همچنین جهت بررسی تاثیر استفاده از الیاف پلی پروپیلن بر عملکرد روسازی بتن غلتکی حاوی سرباره، از درصدهای مختلف ۱/۰و ۲/۰ و ۳/۰ درصد استفاده شد. برای دستیابی به این هدف، ۱۲ طرح اختلاط متفاوت برای سنین 7 و 28 روزه طراحی و برای آزمایش هر طرح بتن غلتکی (6 عدد نمونه برای مقاومت فشاری 7 و 28 روزه، 3 عدد نمونه برای مقاومت کششی 28 روزه و 3 عدد نمونه برای وزن مخصوص و جذب آب 28 روزه) ساخته شد. نتایج آزمایش­ها نشان می­دهد که مقاومت فشاری بتن غلتکی در سن 28 روز با جایگزینی سنگدانه­های سرباره کنورتور به میزان ۵۰  و ۱۰۰ درصد  به عنوان درشت دانه، به ترتیب حدود ۹ و ۲۱ درصد کاهش یافت. افزودن الیاف به میزان تا ۲/۰ درصد روند افزایشی در مقاومت فشاری نمونه­ها را به همراه داشته و با افزودن ۳/۰ درصد الیاف مقاومت فشاری شروع به کاهش کرد. همچنین مقاومت کششی نمونه­ها در سن 28 روز با جایگزینی سنگدانه­های سرباره کنورتور به میزان ۵۰ و ۱۰۰ درصد  به عنوان درشت دانه، به ترتیب حدود ۵/۱ و ۳ درصد کاهش یافت. افزودن الیاف به میزان تا ۲/۰ درصد روند افزایشی در مقاومت کششی نمونه­ها را به همراه داشته و با افزودن ۳/۰ درصد الیاف مقاومت کششی شروع به کاهش کرد. در صورتی که وزن مخصوص نمونه­ها با جایگزینی سرباره به میزان ۵۰ و ۱۰۰ درصد به ترتیب افزایش ۵ و ۱۱درصدی به همراه داشت. در حالیکه افزودن الیاف سبب کاهش وزن مخصوص نمونه­ها شده است. نتایج جذب آب نمونه­ها نشان می­دهد تمامی نمونه­های بتن غلتکی در سن 28 روزه در مقایسه با نمونه شاهد جذب آب بیشتری داشتند. جذب آب نمونه‌ها با افزایش مقادیر سرباره کنورتور جایگزین شده با مصالح طبیعی افزایش می‌یابد.  برای نمونه‌هایی با مقادیر بیشتر سنگدانه‌های سرباره کنورتور، روند افزایشی جذب آب دیده می شود. نمونه­های طرح حاوی ۱۰۰ درصد سرباره و ۳/۰ درصد الیاف در سن 28 روز با جذب آب ۴۸/۷ درصد بیشترین جذب آب نسبت به نمونه شاهد را بدست آورد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Polypropylene Fiber on Mechanical Strength and Durability of Roller Compacted Concrete Pavement Containing Convertor Slag

نویسندگان [English]

  • Amin Choubdar 1
  • Amin Farajollahi 2
  • Alireza Ameli 2
1 M.Sc., Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In recent years, the use of metal melting slag, one of the waste and unused the metal melting plants, has been considered as an alternative to parts or all rock materials in different layers of metal. The aim of this study was to investigate the use of different percentages of steel slag as a percentage of its coarse rock material in mixing (0 %, 50 % and 100­% of slag in replacement of coarse aggregate material). Also, in order to investigate the effect of polypropylene fiber on roller containing slag, different percentages were used 1­/­0 and 0.3 % respectively. To achieve this goal, 12 mix design schemes were designed for 7 and 28 days of design and for testing each roller - roller plot (6 samples for compressive strength of 7 and 28 days, 3 samples were made for 28 - day compressive strength and 3 samples for special weight and 28 - day water absorption. the results of the experiment show that the pressure resistance of the roller - roller in 28 days by replacing the slag in coarse aggregate was decreased by 50 and 100 per cent, respectively, by about 9 and 21­%, respectively. the addition of fibers by 0.2­% in the compressive strength of specimens, followed by adding 3­/­3 per cent of the compressive strength fibers. also, tensile strength of samples at the age of 28 decreased by replacing the aggregates of convertor slag by 50 and 100 per cent, respectively, by % and 3 % respectively. the addition of fibers by 0.2 % % increased the tensile strength of specimens, and decreased tensile strength by adding 3.5­% of the tensile strength fibers. in the case, the weight of the specimens was increased by 50­% and 11­% by replacing the slag by 50 % and 100 %. while the addition of fibers leads to weight loss of specimens. The results of water absorption showed that all roller - roller samples at 28 days had much water absorption compared to the sample. The absorption of the specimens increases with the increase in the amount of slag convertor substituted by natural materials. For samples with higher values of convertor slag, an increasing trend is found to be found. Mix design specimens containing 100­% of the slag and 0­/­3 % of fibers in 28 days with water absorption of 48.7­% have the highest water absorption of in comparison to control mixture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roller compacted concrete
  • Compressive strength
  • tensile strength
  • Convertor Slag
-سحرخیزان و همکاران، (۱۳۹۳)، "خصوصیات مکانیکی بتن حاوی الیاف فولادی و پلی پروپیلن"، هشتمین گنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، بابل، دانشگاه صنعتی نوشیروانی.
-صادقی و همکاران، (۱۳۹۳)، "تاثیر الیاف پلی پروپیلن بر خصوصیات مکانیکی بتن حاوی سرباره"، هشتمین گنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، بابل، دانشگاه صنعتی نوشیروانی.
-­طالب و همکاران، (1394)، "بررسی خواص خمشی، فشاری و تعیین مدول الاستیسیته­ی بتن معمولی حاوی الیاف
پلی­پروپیلن"، گیلا­ن، ایران. ص. 82-81.
-فروغی­اصل، ع؛ نظر­پور، م. و سیدیان­چوبی، س.، (۱۳۹۳)،
­"بررسی تاثیر تصحیح مدول نرمی ماسه بر کارآیی بتن خود تراکم"، هشتمین گنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، بابل، دانشگاه صنعتی نوشیروانی.
-معاونت برنامه­ریزی ونظارت راهبردی رییس جمهور، وزارت راه و شهرسازی، (1388)، "راهنمای طراحی و اجرای بتن غلتکی در روسازی راه­های کشور، نشریه شماره 354"، پژوهشکده حمل و نقل.
-­رجب زاده­، م. (۱۳۹۲)، "خصوصیات مکانیکی بتن با
الیاف­های فولاد، شیشه و پلی­پروپیلن" و همچنین افزودنی حباب­زا بر روی خصوصیات مکانیکی بتن همچون،
مقاومت­های فشاری و کششی به عنوان پارامترهای تاثیرگذار در عملکرد روسازی­های بتنی، هشتمین گنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، بابل، دانشگاه صنعتی نوشیروانی.
 
-Banthia. N., M. Sappakittipako, (2007), “Toughness enhancement in steel fiber reinforced concrete through fiber hybridization Cement and Concrete Research”, 37,
pp. 1366–1372.
-Berry J., R­. Duncan, R. Fluhr, R. Harvey, (2001), "Report on roller-compacted concrete pavements", Farmington Hills.
-Das. B., S. Prakash, P. Reddy, and V. Misra, (2007), "An overview of utilization of slag and sludge from steel industries," Resources, conservation recycling, Vol. 50, No. 1,   pp.57-40.
-Frank Dehn, Klaus Holschemacher, Dirk WeiBe, (2000), “Self compacting conerete (Scc) time development of the material properties and Bond behavior, Lacer No­.5.
-Hsie. M.,­ Chijin. Tu., (2008), “Mechanical properties of polypropylene hybrid
fiber-reinforced concrete Materials Science and Engineering, pp. 153–157.
-Hicks. R. G., (2001), "Alaska soil stabilization design guide", Department of Transportation and Public Facilities Research & Technology Transfer.
-Jianxin Ma, Jorge Dietz, “Investigation of Influence of Recycled Plastics from Cable, Ethylene Vinyl Acetate and Polystyrene Waste on Lightweight Concrete PropertiesProcedia Engineering”, Vol. 195, pp. 127-133.
-Lawler, S., D. Zampini, S.P. Shah, (2005), “Microfiber and Macrofiber Hybrid Fiber-Reinforced Concrete ASCE.
-MEYER, C., (2009), “The greening of the concrete industry”, Cement and concrete composites, 31, pp.601-605.
-Masahiro ouchi, (1998), “Self - compacting conerete development application andinvestigationTakda, k.  self-compacting concrete produced by Japanese method with Duchmaterials”,  collection 12, European congress about central mix concrete,  ERMCO, Lisbon.
-Naik T. R., Y. M. Chun, R. N. Kraus, S. S. Singh, L. L. C. Pennock, and B. W. Ramme, (2001), "Strength and durability of roller-compacted HVFA concrete pavements", Practice Periodical on Structural Design Construction, Vol. 6, No. 4, pp. 154-165.
-Peydayesh M., (2011), “Study of the Amount of Energy Absorption and Flexural Strength of Concrete with Hybrid Steel- Polypropylene Fibers, Proceedings of the 3rd National Concrete Conference of Iran, Tehran, in Persian.
-Poulsen, K., (2011), “Shear Capacity of Steel and Polymer Fiber Reinforced Concrete Beams”, Materials and Structures, 44,
pp. 1079-1091.
-Rabbani S., (2011), “Study of Characteristics of Types of Hybrid Fibers in Concrete”, Proceedings of the 3rd National Concrete Conference of Iran, Tehran, In Persian.
-Ruby. S., C. Geethanjalee, J. Varghese, M. Priya, (2014), “Influence of Hybrid Fiber on Reinforced Concrete”, International Journal of Advanced Structures and Geotechnical Engineering.
-Sorelli, L.G., (2006), “Steel Fiber Concrete Slabs on Ground”, ACI Structural Journal,
pp. 551-558.
-Vande walle. L., (2006), “Hybrid Fiber Reinforced Concrete.Springer”, Measuring Monitoring and Modeling Concrete Properties, pp. 77–82.
-Yao, W., J. Wua, (2003), “Mechanical properties of hybrid fiber-reinforced concrete at low fiber volume fraction, Cement and Concrete Research, 33, pp.27–30.