امكان سنجي استفاده از زئوليت در رويه بتني خودتراكم

Feasibility of using zeolite in self-compacting concrete pavements

بتن خودتراكم يكي از محصولات نوآورانه در صنعت بتن است كه طي ساليان زيادي توسعه يافته است. اگرچه بسياري از محققين همچنان، در حال بهينه‌سازي نسبت هاي مخلوط اين بتن و استفاده از مصالح جديد براي بررسي آن هستند. مقادير بالاي استفاده از سيمان پرتلند در توليد اين بتن يكي از چالش‌هاي اصلي پيش رو در طرح مخلوط است. اين استفاده زياد از مقادير سيمان باعث بالا رفتن هزينه‌ي توليد اين بتن مي‌شود؛ همچنين مقادير زيادي از دي‌اكسيد‌كربن هنگام توليد سيمان پرتلند آزاد مي‌شود كه خطرات زيست محيطي فراواني را به دنبال دارد. در اين تحقيق، به منظور كاهش مقدار سيمان مورد استفاده در طرح مخلوط، از ماسه طبيعي با ريز دانه زياد و زئوليت به عنوان جايگزين بخشي از سيمان پرتلند استفاده شد. زئوليت در مقادير 0، 5، 10 و 15 درصد در دو نسبت آب به مواد سيماني 0.42 , 0.46 جايگزين سيمان شد؛ براي بررسي ويژگي‌هاي بتن تازه، از آزمايش‌هاي جريان اسلامپ، جريان اسلامپ در حلقه J، T50، جعبه L و قيف V استفاده شده است؛ مشخصات مكانيكي بتن تازه نيز در سنين 7، 28 و 90 روزه با استفاده از آزمايش‌هاي مقاومت فشاري و مقاومت خمشي (به روش بارگذاري چهار نقطه‌اي) و همچنين مقاومت سايشي به روش ديسك‌هاي چرخان طبق استاندارد ASTM C779-A مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمايش‌هاي بتن تازه نشان مي‌دهند كه جايگزيني زئوليت باعث بهبود پايداري استاتيكي مخلوط و جلوگيري از جداشدگي سنگدانه‌ها مي‌شود، اما باعث افزايش مقدار استفاده از فوق روان‌كننده مورد نياز مي‌شود. جايگزيني زئوليت باعث كاهش مقاومت فشاري و خمشي طرح‌ها در سنين 7 روزه مي‌گردد؛ اما در سنين 28 و 90 روزه باعث بهبود نتايج مي‌گردد. همچنين مشاهده مي‌گردد كه جايگزيني زئوليت در مقادير آب به مواد سيماني پايين‌تر نتايج بهتري را در مقاومت سايشي، خمشي و فشاري بتن رقم زده است.

Regarding the growing use of self-compacting concrete(SCC) in roads, highways and airports, designing concrete structures with the sustainable development view is needed. Many researchers are trying to optimize SCC mixture proportions using new materials. Using high content of Portland cement to produce SCC is one of the major challenges. This high content of cement causes higher cost of production. Also higher content of CO2 emission during the production of Portland cement into atmosphere, is one of environmental concerns. In this research, two approaches were adopted to lower the Portland cement: river sand with high content of fine particles and zeolite as the supplementary cementitious materials(SCM) were used. Portland cement was replaced by natural zeolite with the replacement levels of 5,10 and 15 percent in 0.42 and 0.46 of water to cementitious materials ratio. To investigate the rheology of SCC mixtures, slump flow, visual stability index, J-ring, T50, L-box and V-funnel tests were employed. Mechanical properties of hardened concrete were examined in 7, 28 and 90 days of curing, using compressive and flexural bending(third-point loading) experiments; abrasion resistance of concrete according to ASTM C779-A in 28 and 90 days of curing were also examined. Result of fresh concrete tests indicated that using zeolite improved the static stability and segregation resistance of concrete mixtures but increased the required dosage of high-range water-reducer agent(HRWRA). It was observed that , at the age of 7 days, natural zeolite caused compressive and flexural strength reduction; but at 28 and 90 days of curing, significant improvements were observed. Also in lower water to cementitious ratio replacement, zeolite had better impact on both rheological and mechanical properties.