ارزیابی مقاومت سایشی و دوام بتن حاوی خرده‌لاستیک و الیاف بازیافتی حاصل از تایرهای فرسوده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی عمران و محیط‌زیست، گروه راه و ترابری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

این مطالعه، با هدف بررسی اثرات خرده‌لاستیک و الیاف فولادی بازیافتی بر خواص دوام بتن معمولی انجام شده است. اثرات خرده‌لاستیک (0-20 درصد) و الیاف فولادی بازیافت شده (0-5/0 درصد) بر مقاومت فشاری، مقاومت در برابر سایش و چرخه ذوب- یخبندان بتن ارزیابی شد. نتایج نشان داد که جایگزینی بخشی از سنگ‌دانه‌های ریزدانه­ با خرده‌لاستیک منجر به دستیابی به نتایج متفاوت سایشی، بسته به نوع آزمایش سایش، گردید. با استفاده از مدل‌سازی‌ روش پاسخ سطح حاصل از تحلیل نتایج آزمایش‌های سایشی چرخ پهن و چرخ ساینده، این نتیجه حاصل شد که افزودن خرده­لاستیک به بتن منجر به افزایش مقاومت سایشی در آزمایش سایش چرخ پهن و کاهش مقاومت سایشی در آزمایش چرخ ساینده می­گردد. در طول آزمایش سایش چرخ پهن، ذرات خرده‌لاستیک موجود در بتن لاستیکی از سطح صاف در معرض سایش بتن فراتر رفته و سطح مالش بتن را محدود کرده و منجر به مقاومت سایشی بیشتر در مقایسه با مخلوط شاهد می­شود. برعکس، در آزمون سایش چرخ ساینده، بیشترین سطح ساییده شده، سطوح با بیشترین محتوای خرده‌لاستیک به دلیل پیوند ضعیف‌تر خرده­لاستیک با خمیر سیمان و وجود تخلخل بیشتر در ناحیه انتقالی بتن می­باشد. همچنین، این نتیجه حاصل شد که افزودن الیاف فلزی بازیافتی به بتن لاستیکی تأثیری در دوام سایشی آن ندارد. در حالی که استفاده از خرده‌لاستیک به‌عنوان دانه‌بندی ریزدانه منجر به از دست رفتن جرم بیشتری در چرخه ذوب- یخبندان در حضور محلول نمکی 3٪ می‌شود، یک اثر هم‌افزایی بین خرده­لاستیک و الیاف فولاد بازیافتی بر مقاومت در برابر چرخه ذوب- یخبندان وجود دارد. ترکیبی از 5/12 درصد خرده‌لاستیک و 34/0 درصد الیاف فلزی بازیافتی باعث حداکثر اثر هم‌افزایی در مقاومت در برابر چرخه­های ذوب- یخبندان، به‌ویژه در چرخه­های بالاتر، می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluating the abrasion resistance and durability of concrete containing crumb rubber and recycled steel fibre

نویسندگان [English]

  • Ali Zarei 1
  • Hamed Rooholamini 2
  • Mojtaba Zarei 3
1 Civil engineering department, Tarbiat Modares university
2 Civil engineering department, University of Hormozgan Bandar Abbas Iran
3 Urban Planning Department, Tarbiat Modares University,
چکیده [English]

This study aimed to investigate the effects of crumb rubber and recycled steel fibre on the durability properties of concrete. The effects of crumb rubber (0–20%) and recycled steel fibre (0–0.5%) on the compressive strength, as well as abrasion and freezing-thawing resistance of concrete were investigated. The results indicated partial replacement of the fine aggregate with crumb rubber in concrete had contradicting results based on the test module. By implementing Response Surface Methodology on the results, it was concluded that adding crumb rubber decreases abrasion resistance in the dressing wheel test but increases abrasion resistance in the wide wheel test. During the wide wheel abrasion test, the crumb rubber particles in the rubberized concrete projected beyond the smooth surface of the concrete, confined the surface rubbing of the concrete, and led to more abrasion resistance compared to the control mix. On the contrary, the most abrasive surfaces in the dressing wheel abrasion test were those with the highest crumb rubber contents due to a weak bond between cement paste and crumb rubber. Adding recycled steel fibre did not have any result on abrasion resistance. While replacing fine aggregate with crumb rubber leads to more mass loss in the presence of 3% saline solution, there is a synergic effect between crumb rubber and recycled steel fibre on freezing-thawing resistance. The combination of 12.5% crumb rubber and 0.34% fibre is the optimum mixture to achieve the maximum synergic effect in freezing-thawing resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rubberized concrete
  • Recycled steel fibre
  • Abrasion resistance
  • Freezing-thaw resistance
  • Durability

مراجع

ACI 211.1. 1991. “Standard practice for selecting proportions for normal, heavyweight, and mass concrete”. Reported by ACI Committee 211.
Al-Akhras, N. M. and Smadi, M. M. 2004. “Properties of tire rubber ash mortar”. Cement Concrete Compos., 26(7): 821-826.
Alsaif, A., Koutas, L., Bernal, S. A., Guadagnini, M. and Pilakoutas, K. 2018. “Mechanical performance of steel fibre reinforced rubberised concrete for flexible concrete pavement”. Constr. Build. Mater., 172: 533-543.
Arunkumar, K., Muthukannan, M., Kumar, A. S. and Ganesh, C. 2020. “Mitigation of waste rubber tire and waste wood ash by the production of rubberized low calcium waste wood ash based geopolymer concrete and influence of waste rubber fibre in setting properties and mechanical behavior”. Environ. Res., 194: 110661.
ASTM-C131. 2006. “Standard test method for resistance to degradation of small-size coarse aggregate by abrasion”. ASTM International.
ASTM C127. 2012. “Standard test method for density, relative density (specific gravity) and absorption of coarse aggregate”. ASTM International.
ASTM-C39. 2015. “Standard test method for compressive strength of cylindrical concrete specimens”. ASTM International.
ASTM-C192. 2016. “Making and curing concrete test specimens in the laboratory”. ASTM International.
ASTM-D2419. 2016. “Standard test method for sand equivalent value of soils and fine aggregate”. ASTM International.
ASTM C33. 2017. “Standard specification for concrete aggregates”. ASTM International.
ASTM-C128. 2017. “Standard test method for density, relative density (specific gravity), and absorption of fine aggregate”. ASTM International.
ASTM-C1262. 2018. “Standard test method for evaluating the freeze-thaw durability of dry-cast segmental retaining wall units and related concrete units”. ASTM International.
ASTM-C779. 2019. “Standard test method for abrasion resistance of horizontal concrete surfaces”. ASTM International.
ASTM-D6758. 2021. “Standard test method for measuring stiffness and apparent modulus of soil and soil-aggregate in-place by electro-mechanical method”. ASTM International.
Charkhtab Moghaddam, S., Madandoust, R., Jamshidi, M. and Nikbin, I. M. 2021. “Mechanical properties of fly ash-based geopolymer concrete with crumb rubber and steel fiber under ambient and sulfuric acid conditions”. Constr. Build. Mater., 281: 122571.
Chen, M., Si, H., Fan, X., Xuan, Y. and Zhang, M. 2022. “Dynamic compressive behaviour of recycled tyre steel fibre reinforced concrete”. Constr. Build. Mater., 316: 125896.
Chou, L. H., Yang, C. K., Lee, M. T. and Shu, C. C. 2010. “Effects of partial oxidation of crumb rubber on properties of rubberized mortar”. Compos. Part B: Eng., 41(8): 613-616.
Eisa, A. S., Elshazli, M. T. and Nawar, M. T. 2020. “Experimental investigation on the effect of using crumb rubber and steel fibers on the structural behavior of reinforced concrete beams”. Constr. Build. Mater., 252: 119078.
Gesoǧlu, M., Güneyisi, E., Khoshnaw, G. and Ipek, S. 2014. “Investigating properties of pervious concretes containing waste tire rubbers”. Constr. Build. Mater., 63: 206-213.
Güneyisi, E., Gesoǧlu, M. and Özturan, T. 2004. “Properties of rubberized concretes containing silica fume”. Cement Concrete Res., 34(12): 2309-2317.
Kang, J., Zhang, B. and Li, G., 2012. The abrasion-resistance investigation of rubberized concrete. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 27(6), pp.1144-1148.
Li, L., Ruan, S. and Zeng, L. 2014. “Mechanical properties and constitutive equations of concrete containing a low volume of tire rubber particles”. Constr. Build. Mater., 70: 291-308.
Luo, T., Zhang, C., Sun, C., Zheng, X., Ji, Y. and Yuan, X. 2020. “Experimental investigation on the freeze-thaw resistance of steel fibers reinforced rubber concrete”. Mater., 13(5).
Mohammed, B. S. and Adamu, M. 2018. “Mechanical performance of roller compacted concrete pavement containing crumb rubber and nano silica”. Constr. Build. Mater., 159: 234-251.
Purwanto, Y. A. P. 2008. “Testing of concrete paving blocks: The BS EN 1338:2003 British and European standard code”. TEKNIK, 29(2): 80-84.
Sukontasukkul, P. and Chaikaew, C. 2006. “Properties of concrete pedestrian block mixed with crumb rubber”. Constr. Build. Mater., 20(7): 450-457.
Thomas, B. S. and Gupta, R. C. 2016. “A comprehensive review on the applications of waste tire rubber in cement concrete”. Renew. Sustain. Energ. Rev., 54: 1323-1333.
Thomas, B. S., Gupta, R. C., Kalla, P. and Cseteneyi, L. 2014. “Strength, abrasion and permeation characteristics of cement concrete containing discarded rubber fine aggregates”. Constr. Build. Mater., 59: 204-212.
Thomas, B. S., Kumar, S., Mehra, P., Gupta, R. C., Joseph, M. and Csetenyi, L. J. 2016. “Abrasion resistance of sustainable green concrete containing waste tire rubber particles”. Constr. Build. Mater., 124: 906-909.
Wang, J., Dai, Q., Si, R., Ma, Y. and Guo, S. 2020. “Fresh and mechanical performance and freeze-thaw durability of steel fiber-reinforced rubber self-compacting concrete (SRSCC)”. J. Clean. Prod., 277: 123180.
Xiong, C., Li, Q., Lan, T., Li, H., Long, W. and Xing, F. 2021. “Sustainable use of recycled carbon fiber reinforced polymer and crumb rubber in concrete: mechanical properties and ecological evaluation”. J. Clean. Prod., 279: 123624.
Yung, W. H., Yung, L. C. and Hua, L. H. 2013. “A study of the durability properties of waste tire rubber applied to self-compacting concrete”. Constr. Build. Mater., 41: 665-672.
Zarei, A. and Hassani, A. 2019. “Evaluation of recycled products from worn tires effect on the mechanical properties of concrete pavement”. Modares Civ. Eng. J., 18(6): 143-153. viewed 12 July 2019, <http://journals.modares.ac.ir/article-16-19487-en.html>.
Zarei, A., Rooholamini, H. and Ozbakkaloglu, T. 2022. “Evaluating the properties of concrete pavements containing crumb rubber and recycled steel fibers using response surface methodology”. Int. J. Pavement Res. Technol., 15: 470-484.
Zhu, X., Miao, C., Liu, J. and Hong, J. 2012. “Influence of crumb rubber on frost resistance of concrete and effect mechanism”. Proc. Eng., 27: 206-213.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 10 فروردین 1401
  • تاریخ پذیرش: 14 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار