تاثير سرباره‌ي مس بر روي مشخصات مكانيكي و انرژي شكست كامپوزيت سيماني اليافي

Effect of copper slag on the mechanical properties and fracture energy of fiber reinforced cementitious composite

يكي از مهم‌ترين خصوصيت‌هاي منفي بتن، ضعف آن در كشش و ترك‌خوردگي آن است. به كار بردن الياف در بتن تا حد زيادي اين ضعف را جبران مي‌كند. كامپوزيت‌­هاي سيماني اليافي نوعي از بتن‌هاي اليافي مي‌‌باشند كه در آن­‌ها به جاي استفاده از سنگدانه­‌هاي درشت، از ريز‌دانه استفاده مي‌­شود. البته مقدار عيار سيمان زياد آن­‌ها از نظر زيست‌‌محيطي مشكل‌‌ساز است كه با استفاده از مواد جايگزين سيمان مختلف، تا حدي اين مشكل بر‌طرف مي‌‌شود. در اين تحقيق تاثير سرباره مس بر خواص مكانيكي و انرژي شكست كامپوزيت سيماني مسلح‌‌‌شده با الياف پلي‌پروپيلن بررسي شده ­است. در واقع سرباره كوره‌ مس و ميكروسيليس جايگزين بخشي از سيمان گرديدند و الياف پلي‌پروپيلن به خمير سيمان اضافه شد. به اين منظور يك طرح مخلوط شاهد فاقد ميكروسيليس و سرباره مس، 4 طرح حاوي 5% ، 7% ، 10% و 15% ميكروسيليس، و 4 طرح داراي 5% ، 10% ، 20% و 30% سرباره مس ساخته شدند. در نهايت مشخص شد كه در نمونه‌‌‌هاي داراي ميكروسيليس، آن‌هايي كه داراي 15% از اين ماده بودند، بيشترين انرژي شكست و مقاومت‌‌هاي فشاري، كششي و خمشي را داشتند. در مخلوط‌‌‌هاي حاوي سرباره مس، نمونه‌‌هاي داراي 10% و 20% سرباره داراي بيشينه پارامترهاي فوق بودند. لازم به ذكر است كه چندين نمونه‌ تركيبي كه شامل ميكروسيليس و سرباره مس به صورت هم‌زمان بودند، هم ساخته شدند. با مقايسه نتايج همه طرح‌ مخلوط‌هاي ذكر شده، مشخص شد كه بهترين طرح مربوط به نمونه‌هاي تركيبي حاوي 15% سرباره مس به همراه 15% ميكروسيليس است.

One of the most important weakness points of concrete is its drawback in tension and cracking. The use of fibers in concrete greatly reduces this disadvantage. Fiber-reinforced cementitious composite (FRCC) is a type of fiber-reinforced concrete (FRC) that does not contain coarse aggregate and only has fine aggregate. In fact, the high level of cement in FRCC is a problem for the environment. This problem can be solved by using different cement replacement materials as a part of cement. In this study, the effect of copper slag on the mechanical properties and fracture energy of fiber-reinforced cementitious composite (FRCC) containing polypropylene fiber is investigated. Silica fume and copper slag were replaced as a part of cement. For this purpose, a control mix without silica fume and copper slag, 4 mixes containing 5%, 7%, 10% and 15% silica fume, and 4 mixtures with 5%, 10%, 20% and 30% copper slag was casted. In specimens containing silica fume, the ones with 15% of it had the highest quantity of fracture energy, compressive, tensile, and flexural strengths. Among the samples having copper slag, the ones containing 10% and 20% of it had the highest values above. It is worth noting that some binary mixtures containing both copper slag and silica fume were prepared too. Comparing the results of all the mentioned mixtures, it is concluded that the best results belong to the binary mixture containing both 15 % copper slag and 15 % silica fume.