بررسی اثر سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی بر خصوصیات مکانیکی و آلایندگی روسازی بتن غلتکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی گروه مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوادکوه

2 دانشجوی دکتری،دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

10.22075/jtie.2020.19754.1444

چکیده

در سال‌های اخیر به‌دلیل هزینه‌های بالای ساخت روسازی و ملاحظات زیست محیطی، از مصالح ضایعاتی و بازیافتی مختلفی در مخلوط‌های بتنی و بتن غلتکی استفاده شده است. این پژوهش به بررسی خصوصیات مکانیکی و زیست محیطی بتن غلتکی حاوی سرباره فولاد به عنوان محصول جانبی و پسماند صنعت فولاد و مصالح خرده آسفالتی به عنوان پسماند صنعت ساخت راه‌ جهت جایگزینی بخشی یا تمام مصالح سنگی در روسازی راه‌ها می‌پردازد. بدین منظور، آزمایش‌های مقاومت فشاری، کشش غیرمستقیم و خمش سه نقطه‌ای بر روی نمونه‌های 7 و 28 روزه انجام شد. آزمایش خمش سه نقطه‌ای جهت به‌دست آوردن مقاومت خمشی، چقرمگی و قابلیت جذب انرژی استفاده شد. همچنین آزمایش سایش کانتابرو و آزمایش تراوش مواد آلاینده بر روی نمونه‌های 28 روزه انجام شد. نتایج نشان داد که جایگزینی مصالح سنگی طبیعی با سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی باعث کاهش مقاومت-های فشاری، کششی و خمشی روسازی بتن غلتکی می‌شود. در این میان، تاثیر مصالح خرده آسفالتی در کاهش خصوصیات مکانیکی بارزتر است. با افزایش مقدار سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی، علی‌رغم کاهش در میزان بار حداکثر، میزان چقرمگی و قابلیت جذب انرژی نمونه‌ها افزایش می‌یابد. از طرفی با افزایش سرباره فولاد، مقاومت سایشی مخلوط بتن غلتکی افزایش می-یابد. همچنین براساس نتایج این تحقیق، با جایگزینی تا 50% مصالح سنگی طبیعی با سرباره فولاد یا ترکیب سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی، حداقل معیارهای قابل قبول مطابق استانداردهای مربوطه حاصل شد. نمونه حاوی 25% سرباره فولاد و 25% مصالح خرده آسفالتی جایگزین مصالح سنگی طبیعی، مقاومت‌های فشاری، کششی و خمشی را نسبت به نمونه شاهد، به ترتیب تا 24%، 34% و 21% کاهش و چقرمگی را تا 13% افزایش داد. بدین‌ترتیب، مصالح ضایعاتی استفاده شده در این پژوهش، به دلیل نتایج رضایت‌بخش، اثرات زیست محیطی مثبت و صرفه اقتصادی، قابلیت استفاده در بتن غلتکی را دارا هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessing the Effect of Steel Slag and Reclaimed Asphalt Pavement on Mechanical Properties and Pollution of Roller Compacted Concrete Pavement

نویسندگان [English]

  • Mohsen Amouzadeh Omrani 1
  • Mehraveh Hasirchian 2
1 Faculty member, Islamic azad university, Savadkouh branch, civil engineering department, Savadkouh. Iran
2 Ph.D Candidate, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, due to the higher cost of pavement construction and environmental considerations, various waste and recycled materials have been used in concrete and Roller Compacted Concrete (RCC) mixtures. This study investigates the effect of partial and full replacement of natural aggregates with steel slag as a by-product of the steel industry and Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) as a waste of the road pavement construction industry, on the mechanical and environmental properties of RCC pavements. For this purpose, compressive strength, indirect tensile strength and three-point bending tests were conducted on 7 and 28-day samples. Three-point bending test was used to obtain flexural strength, toughness, and energy absorbency. Also Cantabro abrasion test and Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) were conducted on 28-day samples. The results showed that the compressive strength, tensile strength and flexural strength of RCC pavement reduced by replacing natural aggregates with steel slag and RAP. In the meantime, the effect of RAP on reducing mechanical properties of roller concrete is more pronounced. Increasing the content of steel slag and RAP increases the toughness, as well as the energy absorbency capacity of the specimens despite the decrease in the maximum load. On the other hand, the abrasion resistance of the roller concrete mixture increases, with increasing steel slag. Also, according to the results of this study, the mixtures containing up to 50% steel slag or combined steel slag and RAP, met the regulatory requirements. By incorporating 25% steel slag and 25% RAP as substitutes for natural aggregates, compressive, tensile and flexural strengths decreased and toughness increased up to 24%, 34%, 21% and 13%, respectively. Thus, the waste materials used in this study, are usable in RCC because of their satisfactory results and economic-environmental advantages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roller compacted concrete
  • Steel Slag
  • Reclaimed asphalt pavement
  • Mechanical properties
  • Toxicity characteristic leaching procedure

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 18 اردیبهشت 1399
  • تاریخ دریافت: 26 بهمن 1398
  • تاریخ بازنگری: 13 فروردین 1399
  • تاریخ پذیرش: 18 اردیبهشت 1399