: : تهیه کنندگانتهیه کنندگان

دکتر عليرضا باقري

مهندس حامد زنگانه

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

اثر استفاده ترکیبی از مواد مکمل سیمانی روی خواص بتن

چهارچوب ارائه مطالب

اصول عملکرد مواد مکمل سیمانی در بتنمعرفی مواد مکمل سیمانی مختلف اثراستفاده از هریک از مواد مکمل

سیمانی به تنهایی روی خواص بتن اثر استفاده توام از مواد مکمل سیمانی

روی خواص بتن

اصول عملکرد مواد مکمل سیمانی : در بتن

واکنش ترکیبات اصلی سیمان با آب

CHHSCHSC

CHHSCHSC

342

362

3232

3233

75 49

99 22100

100 24

21

اصول عملکرد مواد مکمل سیمانی : در بتن

: CHخواص

قابلیت انحالل در آب و کاهش دوام بتن از طریق حل شدن(Dissolution)

ضعف در برابر حمله سولفاتها از طریق واکنش تبادلکاتیونی و تبدیل به مواد ضعیف و یا حل شونده

اتصال نسبتا ضعیف به بقیه اجزاء خمیر سیمان هیدراته بهعلت سطح ویژه نسبتا کم

: واکنش پوزوالنی

32332 HSCCHS

و تبدیل آن به CH( با Sواکنش مواد سیلیسی فعال )CSH :

تبدیل برخی منافعCH به CSH:کاهش قابلیت انحالل

بهبود اتصال به بقیه اجزا

بهبود مقاومت در برابر حمالت سولفاتی

ریزتر کردن منافذ و کاهش نفوذ پذیری

تاثیر واکنش پوزوالنی بر روی ریز : ساختار بتن

323

3233

32

362

HSCCHS

CHHSCHSC

تخلخل ریزتر می گردد ولی مقدار کل تخلخل کمتر نمی شود وبلکه قدری هم بیشتر می شود زیرا

در صورتیکه

مصرف نمی شود و لذا مقداری آب اضافه C3S2H3آبی برای ایجاد می ماند که تخلخل را می تواند افزایش دهد. البته بخشی از

ناشی از واکنش CSHآب اضافی در آب بین الیه ای باالتر پوزوالنی وارد می گردد.

تاثیر واکنش پوزوالنی بر روی : حفرات بتن

مقدار سیمان قابل جایگزینی با مواد مکمل : سیمانی

طبق رابطه

( نشان S خالص باشدو آن را با )SiO2با فرض اینکه پوزوالن دهیم، خواهیم داشت:

ناشی از CH برای واکنش با Sبراساس رابطه فوق نسبت وزنی الزم از درصد و مقدار متناظر برای واکنش 26 برابر C3Sهیدراته شدن کامل

درصد قابل محاسبه است. براین اساس برای یک 12 برابر با C2Sبا 22 تا 20، مقدار پوزوالن C2S و C3Sسیمان پرتلند با مقادیر متعارف تولیدی کافی خواهد بود. CHدرصد وزنی جهت مصرف کامل

32332 HSCCHS

CHHSCHSC

CHHSCHSC

342

362

3232

3233

: انواع مختلف مواد مکمل سیمانی

معرفی برخی از انواع اصلی مواد مکمل : سیمانی

( خاکستربادیFly ash )پوزوالن طبیعی پومیس( دوده سیلیسیSilica Fume)( سرباره کوره آهن گدازیGround Granulated Blast Furnace Slag

GGBFS)

: خاکستربادی

خاکستربادی محصول زائد حاصل از سوزاندن زغال سنگ در نیروگاههای حرارتی تولید برق می باشد.

: خاکستربادی

خاکستربادی محصول زائد حاصل از سوخت زغال سنگ می باشد.

: خاکستربادی

خاکستربادی دارای ذرات کروی شکل بوده و دانه بندی و

سطح ویژه آن مشابه سیمان می باشد.

ترکیبات شیمیایی خاکستربادی در کشورهای مختلف

: پوزوالن طبیعی

پومیس پوکdه سdنگ آتشفشdانی اسdت کdه منdابع آن در دامنdه کdوه هdای آتشفشdانی یdافت می شdود. پdوزوالن پdومیس از آسdیاب کdردن پوکdه سdنگ پdومیس حاصdل می گdردد. ذرات این پdوزوالن شکسdته و معمdوال بdه ریdزی سdیمان یdا ریزتdر و سیسdتان در پdومیس پdوزوالن معdادن ایdران در شdوند. می آسdیاب

بلوچستان و آذربایجان وجود دارد.

: پوزوالن طبیعی

آنالیز شیمیایی برخی پوزوالن های طبیعی در کشورهای مختلف

: پوزوالن طبیعی

آنالیز شیمیایی برخی پوزوالن های طبیعی ایران

: دوده سیلیسی

دوده سیلیسdی محصdول زائdد حاصdل از صdنایع فروسیلیسdیم می باشد.

: دوده سیلیسی

: دوده سیلیسی

مقایسه ترکیبات شیمیایی میکروسیلیس های تولید داخل کشور

: سرباره کوره آهن گدازی

آهن تولیdد فرآینdد جdانبی زائdد محصdول خام در کوره بلند ذوب آهن است.

اdیمان و ترجیحdزی ذرات سdه ریdسرباره بریزتر آسیاب می کنند.

رده سdه بdه فعdالیت لحdاظ بdه سرباره تقسیم می گردد.120 و 100، 80

آنالیز شیمیایی سرباره

: سرد کردن سریع سرباره مذاب

: سرباره کوره آهن گدازی

مقایسه ترکیبات شیمیایی سرباره تولید داخل کشور

بررسی آزمایشگاهی عملکرد مواد مکمل سیمانی بر روی خواص بتن:

مخلوط های موردمطالعه:

کنترل

FA15FA30PU15PU30SL15SL30SL50PU15SF2.5PU15SF5PU15SF7.5PU30SF2.5PU30SF5PU30SF7.5

دوده سیلیسی

(SF)

خاکستربادی (FA)

پوزوالن طبیعی (PUپومیس )

سرباره قبل از آسیاب

سرباره آسیاب (SLشده )

FA15SF2.5FA15SF5FA15SF7.5FA30SF2.5FA30SF5FA30SF7.5SL15SF2.5SL15SF5SL15SF7.5SL30SF2.5SL30SF5SL30SF7.5SL50SF2.5SL50SF5SL50SF7.5

در همه طرح ها نسبت آب به مواد سیمانی برابر 0/38با

طبق S3 )محدوده mm 25±125کارآیی برابر با استاندارد ایران(

بررسی آزمایشگاهی عملکرد مواد مکمل سیمانی : بر روی خواص بتن

آزمایشهای انجام شده: با استفاده از مقدار فوق روانساز مورد نیاز جهت دستیابی به روانی مورد نظرارزیابی کارآیی

مقاومت فشاری

(RCPTنفوذپذیری بتن براساس مقدار شارژ الکتریکی عبوری از بتن )

(RCMTنفوذپذیری بتن در برابر یون کلر )

مقاومت الکتریکی بتن

درصد جذب آب

دستگاه تعیین مقاومت بار5عمق نفوذ آب تحت هد فشار فشاری

RCMTدستگاه

RCPTدستگاه دستگاه تعیین عمق نفوذ

آبمقاومت دستگاه

الکتریکی

مقایسه بین تاثیر خاکستربادی و پوزوالن طبیعی بر : روی نیاز آبی

مقایسه بین تاثیر خاکستربادی و پوزوالن طبیعی بر روی : مقاومت فشاری

مقایسه بین تاثیر خاکستربادی و پوزوالن طبیعی بر : روی شار عبوری

مقایسه بین تاثیر خاکستربادی و پوزوالن طبیعی بر روی : نرخ نفوذ یون کلر

: تاثیر سرباره بر روی نیاز آبی

: تاثیر سرباره بر روی مقاومت فشاری

: تاثیر سرباره بر روی شار عبوری

: تاثیر سرباره بر روی نرخ نفوذ یون کلر

: تاثیر دوده سیلیسی بر روی نیاز آبی

: تاثیر دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری

: تاثیر دوده سیلیسی بر روی شار عبوری

: تاثیر دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر

دالیل استفاده از سیمان سه : جزئی

استفاده از مزایای همزمان کاربرد دو ماده مکمل سیمانیمختلف

حفظ محیط زیست از طریق مصرف مواد زائد صنعتی بهعنوان ماده مکمل سیمانی

صرفه جویی در مصرف انرژی افزایش دوام و مقاومت بتن در برابر حمالت شیمیایی و

خوردگی آرماتورکاهش آب انداختگی و جداشدگی بتن بهبود روند کسب مقاومت بتن های دوجزئی حاوی مواد مکمل

سیمانی با روند کند کسب مقاومتدستیابی به بتنهای توانمند با روند کسب مقاومت و دوام مناسب

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نیاز آبی مخلوط حاوی : خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری مخلوط : حاوی خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری مخلوط : حاوی خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط حاوی : خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط حاوی : خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی خاکستربادی

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نیاز آبی مخلوط : حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری : مخلوط حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری : مخلوط حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط : حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط : حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی پومیس

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نیاز آبی مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری : مخلوط حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری : مخلوط حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری : مخلوط حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی مقاومت فشاری : مخلوط حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی شار عبوری مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی سرباره

تاثیر افزودن دوده سیلیسی بر روی نرخ نفوذ یون کلر مخلوط : حاوی سرباره

: انتخاب مخلوط های مناسب از نظر مقاومت فشاری

انتخاب مخلوط های مناسب از نظر نتایج آزمایش RCPT :

انتخاب مخلوط های مناسب از نظر نتایج آزمایش RCMT :

مخلوط های منتخب

7/5دوجزئی حاوی( درصد دوده سیلیسی SF7.5) درصد دوده سیلسی 5 درصد پومیس و 15سه جزئی حاوی

(PU15SF5) درصد دوده 5 درصد خاکستربادی و 15سه جزئی حاوی

(FA15SF5سیلسی )

بررسی آزمایشگاهی عملکرد مخلوط های منتخب در آزمایشهای : طوالنی مدت دوام

پروفیلگیری از نمونه ها

نمونه خوردگی میکروسل تسریع شده مطابق

FM5-522استاندارد

نمونه های میکروسل خوردگی

نمونه آماده شده مطابق AASHTO T259استاندارد

نمونه های ماکروسل خوردگی مطابق

ASTM G109استاندارد

نمونه آماده شده مطابق ASTM C1556استاندارد

: نتایج آزمایش های تعیین ضریب انتشار یون کلر در بتن

-0.38SF5پروفیل یون کلر مخلوط

PU15 در معرض یون کلر مطابق

ASTM C1556استاندارد

: نتایج آزمایش خوردگی تسریع شده

نمونه بعد از انجام آزمایش خوردگی شده ی میکروسل

تسریع شده مطابق FM5-522استاندارد

مقایسه اقتصادی مخلوط های منتخب:

مقایسه اقتصادی مخلوط های منتخب:

جمع بندی

یمانی( عالرغمdل سdواد مکمdدون مdترل )بdبتن کن

بdه لحdاظ عملکdرد دوام در برابdر نفdوذ یdون کلdر و خdوردگی

روز و چdه دراز مdدت عملکdرد مناسdبی 28آرمdاتور چdه در سdن

ندارد و استفاده از مواد مکمل سیمانی ضروری است

38.0c

w

جمع بندی

ربارهdا سdتربادی و یdا خاکسdومیس و یdاوی پdزئی حdای دوجdبتن ه

درصdد( در مقایسdه بdا بتن کنdترل 15در مقdادیر کم جdایگزینی )

p کمی بdه لحdاظ مقdاومت می 28در سdن روز دارای افت نسdبتا

باشdند لیکن بdا افdزایش درصdد جdایگزینی این افت بیشdتر می

شود.

جمع بندی

ربارهdا سdتربادی و یdا خاکسdومیس و یdاوی پdزئی حdای دوجdبتن ه

روز مزیdتی بdه لحdاظ دوام ایجdاد نمی کننdد لیکن در 28در سdن

و خصوصdا 90سdن این 180 دهنdد. می بهبdود را دوام روز

بیشdتر جdایگزینی بdاالتر مقdادیر بdرای و بdاال سdنین در بهبdود

است.

جمع بندی

در مقدار برابر جایگزینی در بتن های دوجزئی عملکرد

پومیس و خاکستربادی در ارتقاع خواص بتن بهتر از سرباره

بوده است.

جمع بندی

اویdح جdزئی سdه هdای یdا 15بتن و پdومیس درصdد درصdد 15

یdا و دوده 15خاکسdتربادی بdا تdوام صdورت بdه سdرباره درصdد

بdا مخلdوط کنdترل دارای مقdاومت روزه 28سیلیسdی در مقایسdه

p سdنین بdاالتر می بdاالتر و عملکdرد دوام بهdتر در تمdام سdنین خصوصdا

باشند.

عملکرد پومیس و دوده سیلیسی در مخلوطهای سه جزئی بهتر ازسرباره بوده است.

جمع بندی

مخلوط های سه جزئی قابل پیشنهاد

PU15-SF5 تا PU25-SF4

FA15-SF5 تا FA20-SF4