پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

امکان سنجی استفاده از سنگدانه سبک و ضایعات سرامیک در بتن سبک خودمتراکم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
رضوان باباگلی 1
دانیال نصر 2
1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، ایران
10.22034/tri.2025.482224.3286
چکیده
با توجه به محدودیت منابع سنگدانه‌های طبیعی، حفظ این مواد برای تولید بتن، از جمله بتن خودتراکم (SCC)، در سال‌های اخیر اهمیت زیادی پیدا کرده است. از سوی دیگر، مدیریت و دفع محصولات جانبی به یکی از دغدغه‌های بزرگ جهانی تبدیل شده است. در دهه‌های گذشته، استفاده از مواد جایگزین مانند سنگدانه‌های سبک (LWA) در تولید SCC افزایش یافته است. به کارگیری این محصولات جانبی به عنوان LWA (چه درشت و چه ریز) نه تنها به توسعه پایدار SCC کمک می‌کند، بلکه تأثیرات مثبتی بر محیط زیست دارد. در این تحقیق، با جایگزینی سبک‌دانه‌های لیکا و سرامیک ضایعاتی به جای بخشی از سنگدانه‌های طبیعی، ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و دوام بتن خودتراکم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اسلامپ روانی تمامی طرح‌ها در محدوده مجاز (55 تا 85 سانتی‌متر) قرار داشته‌اند. نمونه‌های ساخته‌شده با دانه‌بندی میان‌تهی بیشترین مقاومت فشاری (1/38 و 1/42 مگاپاسکال)، کششی (3/5 و 3/6 مگاپاسکال) و خمشی (2/6 و 5/7 مگاپاسکال) را به ترتیب در سنین 28 و 90 روزه نشان دادند. همچنین، نمونه‌های ساخته‌شده با دانه‌بندی فولر کمترین جذب آب (7/1% و 2/1%)، بیشترین مقاومت الکتریکی (5/16 و 3/51 کیلواهم سانتی‌متر) و کمترین عمق نفوذ (5/16 و 5/8 میلی‌متر) را در همان سنین داشتند. نتایج کلی نشان داد که نمونه‌های ساخته‌شده با دانه‌بندی میان‌تهی از نظر مقاومت مکانیکی عملکرد بهتری داشتند، در حالی که نمونه‌های ساخته‌شده با دانه‌بندی فولر، که دارای دانه‌بندی ریزتر بودند، از نظر مقاومت الکتریکی و جذب آب نتایج بهتری ارائه دادند.
کلیدواژه‌ها
لیکا
سرامیک ضایعاتی
خصوصیات عملکردی
دوام
بتن سبک خودمتراکم

موضوعات

عنوان مقاله English

Feasibility of Using Light Aggregate and Waste Ceramic in Self-Compacting Lightweight Concrete

نویسندگان English

Rezvan Babagoli 1
Danial Nasr 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran.
چکیده English

Given the limited availability of natural aggregate resources, the conservation of these materials for concrete production, including Self-Compacting Concrete (SCC), has gained significant importance in recent years. Additionally, the management and disposal of by-products have become a major global concern. The use of alternative materials, such as Lightweight Aggregates (LWA), in SCC production has increased over the past decades. Utilizing by-products as LWA (both coarse and fine) contributes to the sustainable development of SCC while also benefiting the environment. In this study, physical, mechanical, and durability characteristics of self-compacting concrete were investigated by replacing part of the natural aggregates with lightweight Leca and ceramic waste. The results indicated that the slump flow of all mixes was within the acceptable range (55 to 85 cm). The samples with intermediate grading showed the highest compressive strength (38.1 and 42.1 MPa), tensile strength (5.3 and 6.3 MPa), and flexural strength (6.2 and 7.5 MPa) at 28 and 90 days, respectively. In contrast, the samples made with Fuller grading demonstrated the lowest water absorption (1.7% and 2.1%), highest electrical resistance (16.5 and 51.3 kΩ·cm), and lowest depth of chloride penetration (16.5 and 8.5 mm) at the same ages. Overall, samples produced with intermediate grading performed better in mechanical strength, while those with Fuller grading yielded superior results regarding electrical resistance and water absorption.

کلیدواژه‌ها English

Leca
Waste Ceramics
Performance Characteristics
Durability
Lightweight Self-Compacting Concrete
توکلی، داود و حیدری، علی (1393). بررسی بتن حاوی پوزولان کاشی ضایعاتی به همراه میکروسیلیس. مجله مهندسی عمران شریف، دوره 2-30(3)، ­125-133.
-توکلی، شیوا، حیدری، علی، نوید مقدم، محمد و نیلفروشان، محمدرضا (1392). ارزیابی اثر استفاده از پودر سرامیک و اجر ضایعاتی به همراه نانو سیلیس برا تولید بتن با مقاومت با­، گامی در جهت مدیریت پسماند و کاهش اثرات زیست محطی تولید سیمان. همایش ملی نانو تکنولوژی، مزایا و کاربردها. همدان، دانشکده شهید مفتح.­
-توکلی، داوود (1390). استفاده از کاشی به عنوان پوزولان در بتن. سومین کنفرانس ملی بتن ایران، تهران، انجمن بتن ایران.­
-گجراتی، حمیدرضا و خداداد سریزد مهدی (1394). ارزیابی خصوصیات مکانیکی بتن حاوی سرامیک ضایعاتی و تحلیل نتایج به روش تاگوچی. دومین همایش ملی مهندسی سازه ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
-Agrawal, Yash, Trilok Gupta, Ravi Sharma, Narayan Lal Panwar, and Salman Siddique. (2021). A comprehensive review on the performance of structural lightweight aggregate concrete for sustainable construction. Construction Materials 1, No. 1, 39-62.
-Agwal, Ibrahim Saad, Omar Mohamed Omar, Bassam A. Tayeh, and Bassam Abdelsalam Abdelsalam. (2020). Effects of using rice straw and cotton stalk ashes on the properties of lightweight self-compacting concrete. Construction and Building Materials 235.117541.
-Bogas, José Alexandre, Jorge de Brito, and José M. Figueiredo. (2015). Mechanical characterization of concrete produced with recycled lightweight expanded clay aggregate concrete. Journal of Cleaner Production 89, 187-195.
-Cui, H. Z., Tommy Yiu Lo, Shazim Ali Memon, and Weiting Xu. (2012). Effect of lightweight aggregates on the mechanical properties and brittleness of lightweight aggregate concrete. Construction and Building Materials 35, 149-158.
-Gao, Yingli, and Chao Zou. (2015). Experimental study on segregation resistance of nanoSiO2 fly ash lightweight aggregate concrete. Construction and Building Materials 93, 64-69.
-Ibrahim, Mohammed, et al. (2020). Durability of structural lightweight concrete containing expanded perlite aggregate. International Journal of Concrete Structures and Materials 14,1-15.‏
-Kan, Abdulkadir, and Ramazan Demirboğa (2009). A novel material for lightweight concrete production. Cement and Concrete Composites 31, No. 7, 489-495.
-Lee, Yee Ling, Siong Kang Lim, Ming Han Lim, Foo Wei Lee, and Ming Kun Yew (2021). Effect of ceramic dust as partial replacement of cement on lightweight foamed concrete. International Journal of Integrated Engineering 13, No. 4, 304-312.
-Lu, Jian-Xin (2023). Recent advances in high strength lightweight concrete: From development strategies to practical applications. Construction and Building Materials 400,132905.
-Newman, John, and Phil Owens (2003). Properties of lightweight concrete." Advanced concrete technology 3, 1-29.
-Sobhani, J., S. Komijani, M. Shekarchi, and F. Ghazban (2023). Durability of concrete mixtures containing Iranian electric arc furnace slag (EAFS) aggregates and lightweight expanded clay aggregates (LECA). Construction and Building Materials 400, 132597.
-Tassew, Samson T., and Adam S. Lubell (2012). Mechanical properties of lightweight ceramic concrete. Materials and structures 45, 561-574.‏
-Wang, Huai-liang, Xiao-hua Huang, and Bao Xie (2019). Strength and deformation properties of structural lightweight concrete under true tri-axial compression. Case Studies in Construction Materials 11, e00269.
-Yim, Hong Jae, Young Hwan Bae, and Jae Hong Kim (2020). Method for evaluating segregation in self-consolidating concrete using electrical resistivity measurements. Construction and Building Materials 232, 117283.
پژوهشنامه حمل و نقل
دوره 22، شماره 2 - شماره پیاپی 83
تابستان 1404
صفحه 293-308