مطالعه آزمایشگاهی رفتار ستون های فولادی پر شده با بتن حاوی براده های آهن

براده آهن از جمله ضایعات صنعتی می باشد که اثرات مضر بر محیط زیست دارد. به منظور کاهش اثرات منفی این ضایعات، می توان از آنها در ساخت بتن حاوی براده آهن به عنوان جایگزین بخشی یا تمام ماسه استفاده نمود. در این پژوهش عملکرد فشاری ستون های فولادی پرشده با بتن (cfst) با مقطع دایره ای، مورد بررسی قرار گرفته است. بتن مورد استفاده در داخل ستون‌ها، حاوی براده آهن به مقدار 0، 10، 20 و 30 درصد وزنی ماسه با دو نسبت مختلف آب به سیمان، در نظر گرفته شده است. نمونه‌های ستون cfst پس از ساخت و عمل‌آوری 28 روزه، تحت اثر بار محوری فشاری قرار گرفته و نتایج به صورت منحنی‌های بار-تغییرمکان و ظرفیت باربری نمونه‌ها بدست آمده‌اند. پارامترهای مورد مطالعه در این تحقیق نسبت قطر به ضخامت فولاد محصور کننده، نسبت آب به سیمان (طرح اختلاط) و‌ درصدهای مختلف براده آهن جایگزین ماسه می‌باشد که تاثیر هر کدام بر مقاومت فشاری نمونه‌های cfst بررسی شده است. به منظور برآورد مقاومت فشاری بتن، نمونه‌های مکعبی بتن نیز تهیه شده و آزمایش مقاومت فشاری 28 روزه انجام شده است. نتایج به صورت مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی بتن و منحنی‌های تنش-کرنش بتن، استخراج شده و تاثیر نسبت آب به سیمان (طرح اختلاط) و درصد براده آهن بر مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی بتن و همچنین کارایی آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که افزودن براده آهن به مقدار 20 درصد وزنی ماسه، مقاومت فشاری بتن و ستون‌های cfst را تا حد قابل قبولی افزایش می‌دهد. این مسئله همچنین افزایش سختی اولیه نمونه‌ها را در پی دارد. افزایش مقدار براده آهن از مقدار 20 درصد به 30 درصد وزنی ماسه، باعث کاهش مقاومت فشاری نمونه‌ها می‌شود، که بر این اساس می‌توان نتیجه گرفت درصد بهینه برای مقدار براده آهن، 20 درصد می‌باشد.

experimental study on the behavior of steel tubular columns filled with concrete containing iron filings

iron filings are industrial by-products that have harmful effects on the environment. to handle this issue, iron filings can be used in concrete production as a substitute for part or all of the sand. this study investigates, the compressive performance of concrete-filled steel tubular columns (cfst) with a circular cross section. the concrete used inside the cfst columns contained 0, 10, 20 and 30% iron filings as replacement of sand with two different water to cement ratios. after fabrication and curing for 28 days, cfst columns, were subjected to compressive axial load and the results were obtained as load-displacement curves and load-bearing capacity of the specimens. the parameters studied in this research include diameter to thickness ratio of steel tubes, water to cement ratio (mixing plan) and different percentages of iron filings as replacement of sand. in order to estimate the compressive strength of concrete, standard cube specimens were prepared and their 28-day compressive strength was measured. the results were extracted as compressive strength of concrete cube samples and stress-strain curves. also, the effect of water to cement ratio (mixing plan) and percentage of iron filings on the compressive strength and efficiency of concrete cube samples, has been studied. the results show that the addition of iron filings up to 20% of the sand weight increases the compressive strength of concrete and cfst columns to an acceptable level. this also increases the initial stiffness of the samples. increasing the amount of iron filings from 20% to 30% of the sand weight, showed a decrease in compressive strength of the specimens, according to which it can be concluded that the optimal percentage for the amount of iron filings is 20%.