ارزیابی کمی و بهینه‌سازی پارامتر‌های اثرگذار بر خواص مکانیکی و رئولوژیکی بتن‌های قلیا فعال سرباره‌ای
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی XML
نویسندگان
1کارشناس ارشد مهندسی عمران- سازه دانشگاه آزاد اسلامی-واحد تهران مرکز
2استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این تحقیق، پارامتر‌های تاثیرگذار بر روی مقاومت فشاری و خواص رئولوژیکی (عمدتاً تنش تسلیم) بتن قلیا فعال سرباره‌ای مورد مطالعة آزمایشگاهی و تحلیل آماری قرار گرفته‌اند. متغیر‌های نسبت وزنی آب به مواد چسباننده، نسبت وزنی محلول فعال کننده به سرباره و غلظت محلول هیدروکسید سدیم در ابتدا به عنوان پارامتر‌های اولیه تحقیق مبنای طراحی مخلوط ها قرار گرفتند. در مجموع 75 طرح مخلوط با در نظر گرفتن پنج سطح برای نسبت وزنی آب به مواد چسباننده (0.35، 0.38، 0.4، 0.41 و 0.43)، سه سطح برای غلظت محلول هیدروکسید سدیم (11.25، 15 و 18.75مولار) و پنج سطح برای نسبت وزنی محلول فعال کننده به سرباره (0.25، 0.35، 0.45، 0.5 و 0.55) ساخته شد. آزمایش اسلامپ یا جریان اسلامپ (حسب میزان غلظت مخلوط‌های تازة بدست آمده) بر روی بتن تازة هر طرح صورت پذیرفته و نتایج به دست آمده با استفاده از مدل‌های موجود به تنش تسلیم تبدیل شدند. نمونه‌های قالب‌گیری شده پس از 28 روز عمل‌آوری مستغرق مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفتند.

نتایج بدست آمده توسط نرم افزارMinitab مورد تحلیل آماری قرار گرفته‌اند و در آنالیز‌های آماری صورت گرفته مشخص گردید که پارامتر‌های غلظت کل محلول فعال کننده، مدول محلول فعال کننده (نسبت مولی SiO2 به Na‌2O) و نسبت حجمی محلول به سرباره متغیر‌های تعیین کنندة تغییرات در تنش تسلیم و مقاومت فشاری می‌باشند.. نتایج تحلیل‌ها نشان دهندة آن است که مدول محلول فعال‌کننده حداقل در بازة مورد مطالعه تاثیر محسوسی بر مقاومت فشاری نمونه ها و تنش تسلیم بتن تازه نمی‌گذارد. همچنین مشخص گردید که نسبت حجمی محلول به سرباره رابطة معکوس و غلظت محلول فعال کننده رابطه مستقیم با مقاومت فشاری بتن‌های ساخته شده دارند. همچنین تحلیل‌های آماری نشانگر این امر می‌باشند که با افزایش هر یک از این دو متغیر اخیر تنش تسلیم بتن کاهش می‌یابد. مدل‌های آماری بدست آمده از دقت بسیار بالایی در پیش‌بینی مقاومت فشاری و تنش تسیلم برخوردار بوده و جهت بهینه سازی یا هدف‌گذاری مقاومت فشاری و غلظت بتن قلیا فعال بخوبی قابل استفاده می-باشند.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Quantitative characterization and optimization of parameters influencing the mechanical and rheological properties of alkali-activated slag concrete
Authors
mohamad hosain nofallah, Asghar Gholizadeh Vayghan
Abstract
In the present work, the parameters affecting the compressive strength and rheological properties (primarily yield strength of alkali-activated slag concrete are investigated. Water-to-cementitious materials and liquid-to-slag weight ratios as well as the sodium hydroxide solution concentration were adopted as the initial research variables to design the mixture proportions. A total of 75 mixtures were designed where 5 levels of water-to cementitious materials weight ratio (0.35, 0.38, 0.4, 0.41 and 0.43), 3 levels of sodium hydroxide solution (11.25, 15 and 18.75 Molar) and five levels of liquid-to-slag ratio (0.25, 0.35, 0.45, 0.5, 0.55) were plugged into a full factorial design of experiments. The slump or slump flow of the fresh mixtures were measured (after deciding on the more appropriate one based on the mixtures level of consistency), and the results were then translated to yield stress using the available models. The 28-day compressive strength of the mixtures were also measured and averaged on three specimens. The obtained results were then statistically analyzed using the Minitab software and it was found out that the liquid concentration, activator modulus (i.e., SiO2 to Na2O molar ratio) and liquid to slag volumetric ratios are the main three factors predicting the variations in yield stress and compressive strength. The analyses results suggest that the activator modulus has little effect of compressive strength and yield stress in the studied range. The liquid-to-slag volumetric ratio and the activator concentration repectively have inverse and direct effects on compressive strength, while increase in both of these parameters causes a drop in concrete yield strength. The developed regression models were found to have exceptionally high precisions and can be successfully used in optimizing or targeting the compressive strength and/or yield stress of concrete.
Keywords
Alkali-activated concrete, Ground granulated blast furnace slag, compressive strength, yield stress, statistical modeling