تعداد نشریات | 31 |
تعداد شمارهها | 748 |
تعداد مقالات | 7,122 |
تعداد مشاهده مقاله | 10,274,836 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,910,413 |
بررسی اثر استفاده از نانوسیلیس بر روی خصوصیات مکانیکی ملات ماسه سیمان تحت تأثیر حرارت با نگرش به تغییرات نانوساختارهای سیمانی | ||
تحقیقات بتن | ||
دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 41، فروردین 1402، صفحه 57-72 اصل مقاله (1.32 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22124/jcr.2023.22616.1590 | ||
نویسندگان | ||
مطهره ناصحی گشوییه1؛ محمد امیری* 2؛ محسن ملکی نژاد3 | ||
1دانشجوی دکتری سازه، گروه مهندسی عمران، واحد سیرجان، دانشگاه آزاد اسلامی، سیرجان، ایران | ||
2دانشیار، دانشکده فنی، دانشگاه هرمزگان. استادیار دانشکده فنی مرودشت، دانشگاه فنی و حرفهای | ||
33- استادیار گروه مهندسی عمران، واحد سیرجان، دانشگاه آزاد اسلامی، سیرجان، ایران. | ||
چکیده | ||
در پژوهش حاضر تلاش شد تأثیر نانو سیلیس بر پارامترهای مقاومتی ملات ماسه-سیمان در درجه حرارتهای زیاد بررسی شود. بدین منظور ملات ماسه-سیمان با جایگزینی 5، 10 و 15 درصد وزنی سیمان با نانوسیلیس تهیه شد و پس از عملآوری در سنین 3، 28 و 90 روز تحت درجه حرارتهای 25، 100، 200، 400، 600 و 800 درجه سلسیوس قرار گرفتند. بررسی اثر درجه حرارتهای زیاد بر خواص فیزیکی و مکانیکی ملات ماسه-سیمان توسط آزمایشهای درشت ساختاری مقاومت فشاری، افت وزنی و جذب آب و آزمایشهای ریزساختاری پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل از پژوهش، رفتار درشتساختاری ملات ماسه-سیمان به شدت وابسته به ریزساختار و تغییرات نانوساختارهای سیمانی طی اعمال حرارت است. در دمای ºC 600 پرتلندیت اولیه کاملا تخریب و با خروج آب، CaO تشکیل شده است. در دمای ºC 800 نیز از تخریب نانوساختار C-S-H علاوه بر آلیت (C3S) و بلیت (C2S)، بتا ولاستونیت نیز تشکیل شده است. افزودن نانوسیلیس باعث بهبود خصوصیات مقاومتی ملات ماسه-سیمان در برابر حرارت شده است به طوریکه مقاومت فشاری آزمونههای 28 روزه فاقد نانوسیلیس با افزایش دما تا ºC 800 با 57% افت مواجه شده و از MPa 1/31 به MPa 3/13 رسیده است در حالیکه مقاومت فشاری آزمونههای ملات ماسه-سیمان حاوی 15% نانوسیلیس با اعمال درجه حرارت ºC 800 کمتر دچار افت مقاومت شده و با 52% کاهش از MPa 2/40 به MPa 2/19 رسیده است. | ||
کلیدواژهها | ||
ملات ماسه-سیمان؛ بتن با حرارت زیاد؛ نانو ساختارهای سیمانی؛ نانوسیلیس؛ مقاومت فشاری | ||
مراجع | ||
[1] M. Mansourghanaei, M. Biklaryan, A. Mardookhpour, Comparison of ultrasonic pulse passage velocity, in high-strength concrete and ordinary concrete, under high temperature based on XRD and SEM test, for use in pavement, Journal of Transportation Research (2020).
[2] M. Amiri, M. Aryanpour, F. Porhonar, Microstructural study of concrete performance after exposure to elevated temperatures via considering C–S–H nanostructure changes, High Temperature Materials and Processes 41(1) (2022) 224-237.
[3] g. Pachideh, m. Gholhaki, Investigating the Post-Heat Behavior of Self-Compacting Light Aggregate Concrete Containing Spring and Fiber, Concrete Research Quartery Journal of Guilan University of Iran 12(2) (2019) 5-18.
[4] R. Siddique, D. Kaur, Properties of concrete containing ground granulated blast furnace slag (GGBFS) at elevated temperatures, Journal of Advanced Research 3(1) (2012) 45-51.
[5] M. Khan, M. Cao, X. Chaopeng, M. Ali, Experimental and analytical study of hybrid fiber reinforced concrete prepared with basalt fiber under high temperature, Fire and Materials 46(1) (2022) 205-226.
[6] M. Tantawy, Effect of high temperatures on the microstructure of cement paste, Journal of Materials Science and Chemical Engineering 5(11) (2017) 33.
[7] H.M. Elkady, A.M. Yasien, M.S. Elfeky, M.E. Serag, Assessment of mechanical strength of nano silica concrete (NSC) subjected to elevated temperatures, Journal of Structural Fire Engineering (2019).
[8] M. Amiri, M. Aryanpoor, The Effects of High Temperatures on Concrete Performance based on Nanostructural Changes in Calcium Silicate Hydrate (C-S-H), Concrete Research Quartery Journal of Guilan University of Iran 12(4) (2019) 69-80.
[9] Y. Wang, H. Lu, J. Wang, H. He, Effects of Highly Crystalized Nano CSH Particles on Performances of Portland Cement Paste and Its Mechanism, Crystals 10(9) (2020) 816.
[10] M. Amiri, M. Sanjari, F. Porhonar, Microstructural Evaluation of the Cement Stabilization of Hematite-Rich Red Soil, Case Studies in Construction Materials (2022).
[11] M. Amiri, K. Arzanian karamallah, M. Aryanpoor, Efficacy of Elevated Temperatures on Mechanical Properties of Concrete Containing Aluminum Slag from the Microstructural Perspective, Concrete Research Quartery Journal University of Guilan (Iran). 13(3) (2020) 19-32.
[12] M. Amiri, A. Vatanpour Aghjeh Mashhad, M. Aryanpour, S. Ghasemi, Studying the Mechanical Properties and Microstructure of Concrete Containing Steel Slang exposed to High Temperature, Concrete Research Quartery Journal of Guilan University of Iran 14(1) (2021) 21-35.
[13] M.J. DeJong, F.-J. Ulm, The nanogranular behavior of CSH at elevated temperatures (up to 700 C), Cement and Concrete Research 37(1) (2007) 1-12.
[14] B. Fernandes, A.M. Gil, F. Bolina, B.F. Tutikian, Microstructure of concrete subjected to elevated temperatures: physico-chemical changes and analysis techniques, Revista IBRACON de Estruturas e Materiais 10 (2017) 838-863.
[15] J. Huang, Y. Zhou, X. Yang, Y. Dong, M. Jin, J. Liu, A Multi-scale Study of Enhancing Mechanical Property in Ultra-High Performance Concrete by Steel-fiber and Nano-silica, Construction and Building Materials 342 (2022) 128069.
[16] S. Bakhtiyari, A. Allahverdi, M. Rais-Ghasemi, B. Zarrabi, T. Parhizkar, Self-compacting concrete containing different powders at elevated temperatures–Mechanical properties and changes in the phase composition of the paste, Thermochimica acta 514(1-2) (2011) 74-81.
[17] G. Anto, K. Athira, N.A. Nair, T.Y. Sai, A.L. Yadav, V. Sairam, Mechanical properties and durability of ternary blended cement paste containing rice husk ash and nano silica, Construction and Building Materials 342 (2022) 127732.
[18] P. Abhilash, D.K. Nayak, B. Sangoju, R. Kumar, V. Kumar, Effect of nano-silica in concrete; a review, Construction and Building Materials 278 (2021) 122347.
[19] M. Alhawat, A. Ashour, A. El-Khoja, Influence of using different surface areas of nano silica on concrete properties, AIP Conference Proceedings, AIP Publishing LLC, 2019, p. 020007.
[20] H. Du, S. Du, X. Liu, Effect of nano-silica on the mechanical and transport properties of lightweight concrete, Construction and Building Materials 82 (2015) 114-122.
[21] M. Bastami, M. Baghbadrani, F. Aslani, Performance of nano-Silica modified high strength concrete at elevated temperatures, Construction and building materials 68 (2014) 402-408.
[22] C.K. Mahapatra, S.V. Barai, Temperature impact on residual properties of self-compacting based hybrid fiber reinforced concrete with fly ash and colloidal nano silica, Construction and Building Materials 198 (2019) 120-132.
[23] H. Liu, Q. Li, S. Ni, L. Wang, G. Yue, Y. Guo, Effect of nano-silica dispersed at different temperatures on the properties of cement-based materials, Journal of Building Engineering 46 (2022) 10.3750.
[24] ASTM, American Society for Testing and Materials, 1984.
[25] M. Bustillo Revuelta, Mortars, Construction Materials, Springer2021, pp. 307-337.
[26] D. Moore, R. Reynolds Jr, X‐Ray Diffraction and the Identification and Analysis of Clay Minerals, 2nd edn Oxford University Press, New York, NY (1997).
[27] V. R. Ouhadi, R. Yong, Experimental and theoretical evaluation of impact of clay microstructure on the quantitative mineral evaluation by XRD analysis, Elsevier Appl. Clay Sci. J 23(1-4) (2003) 141-148.
[28] H.M. Jennings, Refinements to colloid model of CSH in cement: CM-II, Cement and Concrete Research 38(3) (2008) 275-289.
[29] H. Sabeur, G. Platret, J. Vincent, Composition and microstructural changes in an aged cement pastes upon two heating–cooling regimes, as studied by thermal analysis and X-ray diffraction, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 126(3) (2016) 1023-1043.
[30] L. Bodnarova, J. Valek, L. Sitek, J. Foldyna, Effect of high temperatures on cement composite materials in concrete structures, Acta geodynamica et geomaterialia 10(2) (2013) 173-180.
[31] C. Rodriguez-Navarro, E. Ruiz-Agudo, A. Luque, A.B. Rodriguez-Navarro, M. Ortega-Huertas, Thermal decomposition of calcite: Mechanisms of formation and textural evolution of CaO nanocrystals, American Mineralogist 94(4) (2009) 578-593.
[32] G.-F. Peng, Z.-S. Huang, Change in microstructure of hardened cement paste subjected to elevated temperatures, Construction and building materials 22(4) (2008) 593-599.
[33] M. Heikal, Effect of temperature on the structure and strength properties of cement pastes containing fly ash alone or in combination with limestone, Ceramics Silikaty 50(3) (2006) 167.
[34] E.T. Rodriguez, K. Garbev, D. Merz, L. Black, I.G. Richardson, Thermal stability of CSH phases and applicability of Richardson and Groves' and Richardson C-(A)-SH (I) models to synthetic CSH, Cement and Concrete research 93 (2017) 45-56.
[35] E. Ringdalen, Changes in quartz during heating and the possible effects on Si production, Jom 67(2). 484-492 (2015).
[36] I. Štubňa, T. Húlan, T. Kaljuvee, L. Vozár, Investigation of dynamic mechanical properties of Estonian clay Arumetsa during firing, Applied Clay Science 153 (2018) 23-28.
[37] W. Pabst, E. Gregorová, Elastic properties of silica polymorphs–a review, Ceramics-Silikaty 57(3) (2013) 167-184.
[38] A. Khaloo, M.H. Mobini, P. Hosseini, Influence of different types of nano-SiO2 particles on properties of high-performance concrete, Construction and Building Materials 113 (2016) 188-201.
[39] B.B. Mukharjee, S.V. Barai, Influence of nano-silica on the properties of recycled aggregate concrete, Construction and Building Materials 55 (2014) 29-37.
[40] A. Sadrmomtazi, S.H. Gashti, B. Tahmouresi, Residual strength and microstructure of fiber reinforced self-compacting concrete exposed to high temperatures, Construction and Building Materials 230 (2020) 116969.
[41] M. Amiri, M. Aryanpour, The effect of high temperatures on concrete performance with a view to the changes in the C-S-H nanostructure, Concrete Research article in press (2020).
[42] O. Babalola, P.O. Awoyera, D.-H. Le, L.B. Romero, A review of residual strength properties of normal and high strength concrete exposed to elevated temperatures: Impact of materials modification on behaviour of concrete composite, Construction and Building Materials 296 (2021) 123448.
[43] M. Aly, M. Hashmi, A. Olabi, M. Messeiry, E. Abadir, A. Hussain, Effect of colloidal nano-silica on the mechanical and physical behaviour of waste-glass cement mortar, Materials & Design 33 (2012) 127-135.
[44] A.M. Said, M.S. Zeidan, M. Bassuoni, Y. Tian, Properties of concrete incorporating nano-silica, Construction and building materials 36 (2012) 838-844.
[45] M. Amiri, B. Kalantari, M. Dehghani, F. Porhonar, M. Papi, R. Salehian, S. Taheri, Microstructural Investigation of Changes in Engineering Properties of Heated Lime-Stabilized Marl Soil, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement (2021) 1-29.
[46] V. Swathi, S. Asadi, An influence of pozzolanic materials with hybrid fibers on structural performance of concrete: A review, Materials Today: Proceedings 43 (2021) 1956-1959. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 269 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 242 |