تخمین رابطه تجربی مقاومت فشاری و مقاومت الکتریکی رویه‏های بتنی نفوذپذیر جهت کاربرد در زهکشی راه‏ها و عرشه پل‏ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لشت نشاء

3 استادیار، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت

10.22075/jtie.2020.20293.1453

چکیده

بتن نفوذپذیر، یا بتن متخلخل، به دلیل داشتن حفرات به­هم پیوسته، اجازه عبور آب با سرعت زیاد از سطح به لایه­های زیرین را فراهم می­کند. گرچه یکی از مهم­ترین شاخصه­های کامپوزیت­های سیمانی، نفوناپذیر بودن آنها است، ولی بتن نفوذپذیر برای کاربرد­های خاص مانند رویه­های نفوذپذیر در پارکینگ­ها، عرشه پل‏ها و سطوح جاده­ها مورد استفاده قرار می­گیرد. با توجه به مشکلاتی که سطوح نفوذناپذیر برای شهرها ایجاد کرده­اند، از جمله عدم نفوذ آب بارندگی و در نتیجه ایجاد سیلاب و همچنین عدم تغذیه مناسب سفره­های آب زیرزمینی، انتظار می­رود که در آینده نزدیک افزایش چشمگیری در استفاده از بتن نفوذپذیر در پروژه­های عمرانی مشاهده شود. در این تحقیق، برای بررسی رابطه بین کیفیت پیوند بین خمیر سیمانی و سنگدانه با مقاومت الکتریکی و همچنین ارزیابی میزان تخلخل مؤثر کامپوزیت­های سیمانی نفوذپذیر، ملات­های نفوذپذیر با درصدهای جایگزینی متفاوت دوده سیلیسی (تا 20%) به جای سیمان ساخته و بعد از عمل­آوری در شرایط آب آهک و آب نمک تحت آزمایش قرار گرفتند. آزمایش‏های انجام شده شامل مقاومت فشاری، مقاومت الکتریکی و نفوذپذیری بود. هدف از این آزمایش­ها، رسیدن به تعادلی بین خصوصیات مکانیکی و هیدرولیکی ملات نفوذپذیر و همچنین پیدا کردن رابطه­ای بین مقاومت فشاری و الکتریکی این کامپوزیت­هاست. نتایج نشان داد که نمونه­های حاوی سنگدانه­های درشت­تر، عملکرد بهتری در مقاومت­های فشاری و الکتریکی دارند. همچنین، عمل­آوری نمونه­ها در آب نمک، مقاومت الکتریکی نمونه­ها را به شدت کاهش داد. به طوری که حتی بعد از 90 روز عمل­آوری، نمونه­ها به ندرت بیش از 10 اهم- متر مقاومت را از خود نشان دادند.  علاوه بر این، رابطه خطی معناداری بین مقاومت فشاری و الکتریکی به­دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of the experimental relationship between compressive strength and electrical resistivity of permeable concrete surface for use in roads and bridges decks drainage

نویسندگان [English]

  • Neda Kamboozia 1
  • Amir Bagheri 2
  • Seyyed Mohammad Mirabdolazimi 3
1 Assistant Professor, Department of Road and Transportation Engineering, Faculty of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology , Tehran, Iran.
2 M. Sc. Student of Civil Engineering, Lashte Nesha Azad University
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Guilan.
چکیده [English]

Permeable concrete or porous concrete, due to its interconnected cavities, allows high-speed ‎water to pass from the surface to the lower layers. Although one of the main characteristics of ‎conventional cement composites is their impermeability, permeable concrete can be used for ‎special applications such as parking and road pavements. According to the issues associated ‎with the use of impermeable surfaces in cities such as storm water runoff and improper water ‎supply to groundwater aquifers, it is anticipated that in near future a rise in permeable ‎concrete applications will occur. In this research, permeable mortar specimens containing ‎different replacement values of silica fume (up to 20%) were fabricated. To evaluate the bond ‎between aggregates and cement paste in permeable pavements, electrical resistivity of ‎permeable‏ ‏mortars cured in two different conditions namely lime-water and NaCl solution ‎was measured. The tests including compressive strength, electrical resistivity and permeability ‎were performed on the specimens. The aim was to find a balance between mechanical and ‎hydraulic properties of permeable‏ ‏mortars and extracting a relationship between compressive ‎strength and electrical resisitivty of such cement composites. Results showed that specimens ‎containing coarser aggregate had better performance in compressive strength and electrical ‎resistivity tests. Also, the processing of samples in salt water greatly reduced the electrical ‎resistance of the samples, so that even after 90 days of processing, the samples rarely showed ‎resistance above 10 Ω.m. A meaningful linear correlation was found between electrical ‎resistivity and compressive strength of permeable ‎mortars.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • permeable concrete
  • Electrical resistivity
  • compressive strength Silica fume
  • Porosity
AASHTO TP95. 2014. “Standard method of test for surface resistivity indication of concrete’s ability to resist chloride ion penetration”. American Association of State Highway and Transportation Officials.

American Concrete Institute. 2013. Concrete Technology. ACI CT-13, 78.

ASTM C109. 2016. “Standard test method for compressive strength of hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens)”. ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA.

Chandrappa, A. K. and Biligiri, K. P. 2016. “Pervious concrete as a sustainable pavement material–Research findings and future prospects: A state-of-the-art review”. Constr. Build. Mater., 111: 262-274.

Chen, Y., Zhang, Q. S. and Gao, Y. L. 2010. “Experiment on mechanical performances of porous cement concrete applied to surface layer of highway pavement”. China J. Highway Transport, 23(2): 18-24.

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.

Deo, O., 2011. “Influence of material structure on the structural and environmental properties of pervious concretes”. Doctoral Dissertation, Clarkson University.

Deo, O. and Neithalath, N. 2011. “Compressive response of pervious concretes proportioned for desired porosities”. Constr. Build. Mater., 25(11): 4181-4189.

Haselbach, L., Boyer, M., Kevern, J. T. and Schaefer, V. R. 2011. “Cyclic heat island impacts on traditional versus pervious concrete pavement systems”. Transport. Res. Record, 2240(1): 107-115.

Ibrahim, A., Mahmoud, E., Yamin, M. and Patibandla, V. C. 2014. “Experimental study on Portland cement pervious concrete mechanical and hydrological properties”. Constr. Build. Mater., 50: 524-529.

Kevern, J. T., Biddle, D. and Cao, Q. 2015. “Effects of macrosynthetic fibers on pervious concrete properties”. J. Mater. Civ. Eng., 27(9):.06014031.

Kuo, W. T., Liu, C. C. and Su, D. S. 2013. “Use of washed municipal solid waste incinerator bottom ash in pervious concrete. Cement Concrete Comp. 37: 328-335.

Li, H., Kayhanian, M. and Harvey, J. T. 2013. “Comparative field permeability measurement of permeable pavements using ASTM C1701 and NCAT permeameter methods”. J. Environ. Manag., 118: 144-152.

Millard, S. and Sadowski, L. 2009. “Novel method for linear polarisation resistance corrosion measurement”. NDTCE’09 Non-Destructive Testing in Civil Engineering Nantes, France, June 30th-July 3rd.

Neithalath, N., Weiss, J. and Olek, J. 2006. ‘Characterizing enhanced porosity concrete using electrical impedance to predict acoustic and hydraulic performance”. Cement Concrete Res., 36(11): 2074-2085.

Olek, J., Weiss, W. J., Neithalath, N., Marolf, A., Sell, E. and Thornton, W. 2003. “Development of quiet and durable porous Portland cement concrete paving materials”. No. SQDH 2003-5, Purdue University.

Sengul, O. and Gjørv, O. E. 2008. “Electrical resistivity measurements for quality control during concrete construction”. ACI Mater. J., 105(6): 541.

Tennis, P. D., Leming, M. L. and Akers, D. J. 2004. “Pervious concrete pavements (No. PCA Serial No. 2828)”. Portland Cement Association, Skokie, IL.

Tumidajski, P. J. 1996. “Electrical conductivity of Portland cement mortars”. Cement Concrete Res., 26(4): 529-534.

Wen, S. and Chung, D. D. L. 2001a. “Electric polarization in carbon fiber-reinforced cement”. Cement Concrete Res., 31(1): 141-147.

Wen, S. and Chung, D. D. L. 2001b. “Effect of stress on the electric polarization in cement”. Cement Concrete Res., 31(2): 291-295.

Wen, S. and Chung, D. D. L. 2006. “The role of electronic and ionic conduction in the electrical conductivity of carbon fiber-reinforced cement”. Carbon, 44(11): 2130-2138.

Xu, L. and Qun, Y. 2013. “Impact analysis of porous concrete overlay timing on tunnel pavement”. J. East China Jiaotong Univ.