بررسی آزمایشگاهی تأثیر سبک‏دانه‌های طبیعی بر برخی خصوصیات فیزیکی روسازی بتن متخلخل و ارائه رابطه مقاومت فشاری بر حسب درصد تخلخل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

روسازی بتن متخلخل باعث کاهش حجم رواناب سطحی، جلوگیری از ایجاد سیل و تقویت آب­های زیرزمینی می­شود. در تحقیق حاضر، تأثیر جایگزینی سبک‏دانه­های پومیس، اسکریا و زئولیت با مقادیر حجمی 25، 50، 75 و 100 درصد با سنگ‌دانه بتن متخلخل، بر خصوصیات فیزیکی شامل مقاومت فشاری و درصد تخلخل بررسی گردید. ساخت نمونه­ها و انجام آزمایش­ها در آزمایشگاه تکنولوژی بتن دانشگاه سمنان صورت گرفت. تحلیل آماری نتایج آزمایشگاهی به کمک نرم­افزار SAS 9.4 انجام شد. نتایج حاکی از آن بود که با جایگزینی سبک‏دانه­ها در ساختار بتن متخلخل و حذف متناظر سنگ‌دانه اصلی، روند خاصی در بین نمونه­ها مشاهده می­شود. به صورتی که با افزایش درصد تخلخل، مقاومت فشاری نمونه­ها کاهش­ می­یابد. بیشترین میانگین مقاومت فشاری در نمونه­های بتن متخلخل با جایگزینی 50 و 25 درصد اسکریا با سنگدانه مشاهده شد که به ترتیب برابر با 08/11 و 76/10 مگاپاسکال می­باشد. بیشترین میانگین تخلخل نیز در نمونه حاوی 100% پومیس به عنوان سنگ­دانه مشاهده شد که نسبت به تخلخل نمونه شاهد 95/55 درصد افزایش داشته ­است. بر اساس معادله تجربی به­دست آمده با ضریب تبیین 9/0، مقاومت فشاری برای نمونه­های بتن متخلخل با تخلخل متفاوت، قابل تخمین می­باشد. سبک‏دانه­های طبیعی پیشنهادی در این پژوهش، به دلیل فراوانی، اقتصادی بودن، تخلخل زیاد و کاهش حجم رواناب شهری، پتانسیل خوبی در استفاده در روسازی­ها، به­ویژه در مناطق با ترافیک کم، را دارا می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Influence of Natural Lightweight Aggregates on Some Physical Properties of Porous Concrete Pavement and Providing the Relationship between Compressive Strength and Porosity

نویسندگان [English]

  • mahsa doostmohamadi 1
  • saeed farzin 2
  • Hojat Karami 2
  • Seyyed Farhad Mousavi 3
1 MSc. graduate student, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
3 Professor- Semnan University
چکیده [English]

Porous concrete pavement reduces surface runoff volume, prevents flood and reinforces groundwater resources. In this research, effects of replacing concrete aggregates (25, 50, 75 and 100%) by pumice, scoria and zeolite lightweight aggregates in porous concrete on physical properties including compressive strength and porosity were investigated. Preparation of concrete samples and testing was performed in the Concrete Technology Laboratory of Semnan University. Statistical analysis of the results was performed by using SAS 9.4 software. Results showed that by replacing lightweight aggregates in the porous concrete and removing the course aggregates, certain trend was observed among the samples. As the porosity increases, the compressive strength of the samples is reduced. The highest average compressive strength in porous concrete samples was observed in substitution of 50 and 25 percent scoria with aggregates (11.08 and 10.76 Mpa, respectively). The highest average porosity was observed in the sample containing 100% pumice as aggregates, which was 55.95% more than the control sample. Based on the obtained empirical relationship (R2=0.9), the compressive strength of porous concrete can be estimated for different porosities of porous concrete samples. Due to the abundance, economical values, high porosity and reduction of urban runoff, the proposed lightweight natural aggregates of this study have great potential to be used in pavements, especially in areas with low traffic.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Porous concrete
  • Lightweight aggregate
  • Compressive Strength
  • Porosity
  • Urban runoff

اسماعیل­نیا، م. و فریدی، م. 1393. "رابطه مقاومت فشاری با مقاومت کششی و ضریب کشسانی در بتن خودتراکم حاوی سنگ‌دانه بازیافتی و زئولیت طبیعی". تحقیقات بتن، 7(1): 7-22.

تیموری، ا.، موسوی، س. ف.، کرمی، ح.، فرزین، س. و جواهری طهرانی، م. 1395. "بررسی آزمایشگاهی اثر اضافه کردن افزودنی­های مختلف بر ویژگی بتن متخلخل قابل کاربرد در سیستم رواناب شهری". مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 2(2):51- 65.

تیموری، ا. 1395. "بهبود کیفیت پساب خروجی تصفیه­خانه فاضلاب و رواناب شهری با استفاده از بتن متخلخل به همراه افزودنی". پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازه­های هیدرولیکی، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان.

حبیبی، ع.، وزیری، ا. و محمدی، ا. 1391. "رابطه مقاومت فشاری با مقاومت کششی و وزن مخصوص بتن سبک ساخته شده با پوکه معدنی منطقه کردستان". تحقیقات بتن، 5(2): 33-44.

حسین­زاده حجازی، س. ا. 1390. "بررسی آزمایشگاهی دوام روسازی­های بتن متخلخل". پایان­نامه کارشناسی ارشد عمران-راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان.

خسروی، ا.، اسم حسینی، م.، خضری، س. و حبیبی مهر، م. 1390. "حذف فلزات سنگین دوظرفیتی (کادمیم، کبالت، روی و سرب) و آمونیوم از پساب­ها با استفاده از زئولیت طبیعی استان آذربایجان غربی". مجله اندیشه علوم- شیمی کاربردی، 6(20): 61-74.

شکرچی زاده، م.، فرزانه­پور، م.، علی لیبر، ن. و ناصری، ع. 1387. "بررسی کاربرد سبک‏دانه طبیعی اسکریا در بتن سبک سازه‌ای". نشریه داخلی انجمن بتن ایران، 7(31).

مجدی، ع.، شکرچی­زاده، م.، جعفری، ا.، علی لیبر، ن. و ناصری، ع. 1390. "بررسی ظرفیت مقاومتی سبک‏دانه اسکریا به‌منظور کاربرد در بتن سبک‏دانه سازه‌ای". اولین کنفرانس ملی بتن سبک، ص 263-273.

نادری، م. و بنیادی، ع. 1391. "مقایسه طرح اختلاط و مقاومت فشاری بتن­های سبک ساخته شده با سبک­دانه­های لیکا، اسکریا و پرلیت با استفاده از روش پیچش". نشریه مهندسی عمران فردوسی، 23(2): 71-90.

ACI Committee 522R-10. 2010. “Pervious Concrete”. American Concrete Institute.

ACI Committee 211. 2006. “Guide for Selecting Proportions for No-slump Concrete”. ACI 211.3R Report.

Aoki, Y., Sri Ravindrarajah, R., and Khabbaz, H. 2009. “Environmentally Friendly Sustainable Pervious Concrete”. Australian Conference on the Mechanics of Structures and Materials, Taylor and Francis Group.‏

ASTM C1754.C1754M-12. 2012. “Standard Test Method for Density and Void Content of Hardened Pervious Concrete”. ASTM International, USA.

British Standard, Testing Concrete, 1983. “Method for Making Test Cubes from Fresh Concrete”. BS 1881, Part 108.

Ćosić, K., Korat, L., Ducman, V. and Netinger, I. 2015. “Influence of aggregate type and size on properties of pervious concrete”. Constr. Build. Mater., 78: 69-76.

Gaedicke, C., Marines, A. and Miankodila, F. 2014. “A method for comparing cores and cast cylinders in virgin and recycled aggregate pervious concrete”. Constr. Build. Mater., 52: 494-503.‏

Hariyadi and Tamai, H. 2015. “Enhancing the performance of porous concrete by utilizing the pumice aggregate”. Proc. Eng., 125: 732-738.‏

Henderson, V. 2012. “Evaluation of the performance of pervious concrete pavement in the Canadian climate”. Ph.D Thesis, University of Waterloo, Ontario, Canada.

Joshaghani, A., Ramezanianpour, A. A., Ataei, O. and Golroo, A. 2015. “Optimizing pervious concrete pavement mixture design by using the Taguchi method”. Constr. Build. Mater., 101: 317-325.‏

Kim, I. T., Park, C., Kim, S. and Cho, Y. H. 2015. “Evaluation of field applicability of pervious concrete materials for airport pavement cement treated drainage base course”. Mater. Res. Innov., 19(sup8), S8-378-S8-388.‏

Korhonen, C. J. and J. J. Bayer. 1989, “Porous Portland Cement Concrete as an Airport Runway Overlay”. Special Report 89-12, U.S.Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, N. H., 20 p.

Kurt, M., Gül, M. S., Gül, R., Aydin, A. C. and Kotan, T. 2016. “The effect of pumice powder on the self-compactability of pumice aggregate lightweight concrete”. Constr. Build. Mater., 103: 36-46.‏

Li, J., Zhang, Y., Liu, G. and Peng, X. 2017. “Preparation and performance evaluation of an innovative pervious concrete pavement”. Constr. Build. Mater., 138: 479-485.

Nagrockienė, D., Girskas, G. and Skripkiūnas, G. 2017. “Properties of concrete modified with mineral additives”. Constr. Build. Mater., 135: 37-42­.

www.Iranzeolite.com

Yang, J. and Jiang, G. 2003. “Experimental study on properties of pervious concrete pavement materials”. Cement and Concrete Res., 33(3): 381-386.‏

Zaetang, Y., Wongsa, A., Sata, V. and Chindaprasirt, P. 2013. “Use of lightweight aggregates in pervious concrete”. Constr. Build. Mater., 48: 585-591.‏