بررسي آزمايشگاهي تأثير افزودني نانوسيليس بر مقاومت سايشي بتن نفوذپذير در روسازي

An Experimental Study on the Abrasion Resistance of Pervious Concrete Containing Nano SiO2 in pavement

بتن نفوذپذير تركيبي از سنگدانه با دانه‌بندي باز فاقد ريزدانهاست كه خمير سيمان باعث اتصال سنگدانه‌ها به يكديگر و در نهايت ايجاد يك شبكه متصل به هم از حفرات بين سنگدانه‌اي را به دنبال خواهد داشت. با توجه به قابليت استفاده از ذرات نانو به‌عنوان تقويت كننده خواص مقاومتي بتن در ساير مطالعات، در اين مقاله به بررسي تأثير افزودني نانو سيليس بر مقاومت سايشي بتن نفوذپذير پرداخته شده است. افزودني مورد استفاده در اين تحقيق نانوسيليس كلوييدي است. 5نوع نمونه با علائم اختصاري PPC، PCNS1،PCNS3 ، PCNS5 و PCNS7، كه به ترتيب معرف نمونه بتن نفوذپذير شاهد، بتن نفوذپذير حاوي نانو سيليس به ميزان 1، 3، 5 و 7درصد وزني سيمان است، مورد ارزيابي قرار گرفته است. در مجموع 30 نمونه‌ تهيه شد كه از اين تعداد، 15نمونه مكعبي براي آزمايش فشاري و 15نمونه مكعبي براي مقاومت سايش بود. ارزيابي مقاومت فشاري با استفاده از استاندارد مقاومت فشاري نمونه‌ها بر اساس استاندارد BS 1881: Part 108 بر روي نمونه مكعبي 28 روزه و مقاومت سايشي طبق استاندارد EN 1338 از طريق ساييدن سطح رويه قطعه بتني توسط يك استوانه زبر فولادي به‌همراه ماده ساينده، تحت شرايط استاندارد انجام مي‌شود انجام گرفته است. نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه با افزايش مصرف نانوسيليس در بتن نفوذپذير، مقاومت فشاري و سايشي نمونه‌ها نيز افزايش يافته اما اين افزايش تا 5درصد روند صعودي داشته و درصورت مصرف بيش از اين مقدار روند نزولي مشاهده مي‌شود. بهبود 48درصدي در مقاومت فشاري و 28درصدي در مقاومت سايشي نسبت به نمونه شاهد متعلق به نقطه بهينه (5درصد افزودني نانوسيليس) است. افزايش شدت واكنش نانوسيليس با هيدروكسيد كلسيم و توليد ژل سيليكات كلسيم هيدراته از عوامل اصلي افزايش مقاومت خمير سيمان و بهبود چسبندگي بين مصالح سنگدانه‌اي توسط خمير سيمان و در نتيجه افزايش مقاومت فشاري و سايشي نمونه‌هاي بتني مي‌تواند باشد.

Pervious concrete is increasingly used in the pavements and overlays subjected to heavy traffic and in cold weather regions. Typically, pervious concrete has little or no fine aggregate and has just enough cementitious paste to coat the coarse aggregate particles while preserving the interconnectivity of voids. In the present study, effect of nano silica additives on pervious concrete abrasion resistance is investigated. Five samples indicate the PPC, PCNS1, PCNS3, PCNS5 and PCNS7, which respectively represent plane pervious concrete, pervious concrete containing nano silica in the amount of 1%, 3%, 5% and 7% by weight of binder, have been evaluated. A total of 30 samples were prepared which 15 samples for testing compressive and 15 cubic cubes was for wear resistance. The results indicate that by increasing the use of nano silica in pervious concrete, compressive strength and abrasion resistance were also increased. The concrete containing nano silica in the amount of 5 % by weight of binder has the best abrasion resistance performance. Use of nano silica in the amount of 5% has a very good influence in enhancing abrasion resistance and compressive strength about 48% and 28% respectively. Other studies on microstructures between the cement mortar mixed with the nanoparticles and the plain cement mortar showed that the nanosilica filled up the pores and reduced CaOH2 compound among the hydrates. Finally, the relationship between the indices of abrasion resistance and compressive strength of concrete is obtained, which indicates that the abrasion resistance of concrete increases with increasing compressive strength.