اعتبار،چابکی،پاسخگویی

بهینه‌سازی خواص رئولوژیکی بتن خودتراکم حاوی ولاستونیت و بررسی دوام و ریزساختار آن در برابر نفوذ یون کلر

10.22034/cpj.2026.596448.1465

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 مرداد 1405

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

2 گروه مهندسی عمران واحد فیروزآباد دانشگاه آزاد اسلامی فیروز آباد ایران

3 گروه مهندسی عمران واحد شیراز دانشگاه آزاد شیراز ،شیراز ایران

چکیده
بتن خودتراکم به‌دلیل قابلیت جریان‌یابی، پرکنندگی و تراکم تحت وزن خود، کاربرد گسترده‌ای در سازه‌های با تراکم بالای آرماتور دارد. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که ولاستونیت می‌تواند با اصلاح ساختار ماتریس سیمانی، بر کارایی، مقاومت مکانیکی و شاخص‌های دوام بتن اثرگذار باشد. بااین‌حال، بررسی هم‌زمان ارتباط میان رفتار رئولوژیکی، ریزساختار و مقاومت در برابر انتقال یون کلراید در بتن خودتراکم حاوی ولاستونیت کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، اثر جایگزینی جزئی سیمان با ولاستونیت بر رفتار رئولوژیکی، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر انتقال یون کلراید و ویژگی‌های ریزساختاری بتن خودتراکم بررسی شد. شش طرح اختلاط با درصدهای جایگزینی وزنی ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ درصد ولاستونیت تهیه گردید. . به‌طوری‌که با افزایش جایگزینی از ۰ به ۲۵ درصد، قطر اسلامپ‌فلو از ۷۵۰ به ۶۶۰ میلی‌متر کاهش و زمان V-Funnel از ۶ به ۱۱ ثانیه افزایش یافت. نسبت L-Box از 9/0 به 8/0 کاهش یافت، درحالی‌که اختلاف ارتفاع U-Box از ۱۰ به ۱۵ میلی‌متر افزایش پیدا کرد. بااین‌حال، تمامی مخلوط‌ها الزامات عملکردی بتن خودتراکم را حفظ کردند. مخلوط حاوی ۲۰ درصد ولاستونیت بهترین عملکرد را نشان داد و مقاومت فشاری آن در سنین ۷، ۲۸ و ۹۰ روز به‌ترتیب 45/20، 25/14 و 8/13 درصد نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت. درصد جذب اب در بازه زمانی 28 و روزه90 به ترتیب 34/21 و 65/20 کاهش و نفوذ یون کلر در بازه زمانی28 و 90 به ترتیب 9/19 و 64/24 کاهش و مقاومت سیکل ذوب ویخبندان در بازه زمانی 28و90 روزه به میزان 6/28 و3/27 درصد افزایش داشته است. تصاویر SEM تشکیل ماتریس متراکم‌تر، کاهش حفرات و افزایش پیوستگی محصولات هیدراتاسیون را تأیید کردند. در مجموع، استفاده از ولاستونیت در مقدار بهینه، با اصلاح رفتار رئولوژیکی و بهبود تراکم ریزساختار، موجب ارتقای عملکرد مکانیکی و دوام بتن خودتراکم شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of the Rheological Properties of Self-Compacting Concrete Containing Wollastonite and Investigation of Its Durability and Microstructure against Chloride Ion Penetration

نویسندگان English

Babak Mansoori 1
yahya kazemi 2
hadi fatemi 3
1 Department of Civil Engineering, Shi.C., Islamic Azad University,shiraz, Iran
2 Depatment of civil Engineering , fir.c.islamic azad university firoozabad , iran
3 Departement of civil engineerin fir c. islamic azad univesity shiraz iran
چکیده English

Self-compacting concrete, owing to its flowability, filling ability, and self-compaction under its own weight, has been widely used in structures with densely arranged reinforcement. Previous studies have shown that wollastonite can affect the workability, mechanical strength, and durability indices of concrete by modifying the cementitious matrix structure. However, the simultaneous relationship among rheological behavior, microstructure, and resistance to chloride-ion transport in wollastonite-containing SCC has received limited attention. In this study, the effects of partial cement replacement with wollastonite on the rheological behavior, mechanical properties, resistance to chloride-ion transport, and microstructural characteristics of SCC were investigated. Six mixtures incorporating 0, 5, 10, 15, 20, and 25% wollastonite as a mass replacement of cement were prepared. As the replacement level increased from 0 to 25%, the slump-flow diameter decreased from 750 to 660 mm, while the V-Funnel time increased from 6 to 11 s. The L-Box ratio decreased from 0.9 to 0.8, whereas the U-Box height difference increased from 10 to 15 mm. Nevertheless, all mixtures maintained the required performance criteria for SCC. The mixture containing 20% wollastonite exhibited the best overall performance, with compressive strength increases of 20.45%, 14.25%, and 13.8% at 7, 28, and 90 days, respectively, compared with the reference mixture. Water absorption decreased by 21.34% and 20.65% at 28 and 90 days, respectively, while chloride-ion penetration decreased by 19.9% and 24.64% over the same periods. Resistance to freeze–thaw cycles also increased by 28.6% and 27.3% at 28 and 90 days, respectively. SEM images confirmed the formation of a denser matrix, reduced pore volume, and improved continuity of hydration products. Overall, the incorporation of wollastonite at an optimum replacement level improved the mechanical performance and durability of SCC through modification of rheological behavior and refinement of the microstructure

کلیدواژه‌ها English

  • Self-compacting concrete (SCC)
  • Wollastonite
  • Rheological properties
  • Compressive strength
  • Water absorption
  • Chloride ion diffusion
  • Microstructure
  • تاریخ دریافت 19 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 25 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 28 مرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 28 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 28 مرداد 1405