اثر پوزولان های زئولیت طبیعی و میکروسیلیس بر دوام بتن الیافی در معرض محیط های کلریدی

مصرف بالای انرژی در صنعت تولید سیمان و انتشار گاز کربن دی‌اکسید تولید شده تهدیدهای جدی زیست محیطی را فراهم آورده است. لذا استفاده از مواد پوزولانی به‌ عنوان جایگزین بخشی از سیمان می‌تواند ضمن ارتقای مشخصه‌های مقاومت و دوام بتن رابطه مستقیمی با توسعه پایدار داشته باشد. در مقاله حاضر اثر پوزولان‌های زئولیت طبیعی در مقادیر 5، 10 و 15 درصد و میکروسیلیس در مقادیر 5 و 10 درصد جایگزین وزنی سیمان بر خواص مقاومتی و دوام بتن حاوی 1 درصد حجمی الیاف فولادی دوسرقلابدار در معرض محیط‌‌های کلریدی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور آزمایش‌های مقاومت‌های فشاری، کششی و الکتریکی و همچنین آزمایش‌های جذب آب نهایی و نفوذ یون کلر روی نمونه‌های ساخته شده انجام شد. خواص ریزساختاری بتن نیز توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌های مورد نظر در سنین 28 و 90 روز در هر دو شرایط عادی و کلریدی عمل‌آوری شدند. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که نمونه‌های حاوی 10 درصد زئولیت طبیعی و 10 درصد میکروسیلیس می‌تواند به عنوان طرح اختلاط بهینه مورد نظر قرار گیرد. اگرچه محیط کلریدی موجب کاهش مقاومت بتن می‌گردد، پوزولان‌های مورد مطالعه در مقاله حاضر می‌تواند این افت مقاومت را به میزان مطلوبی تعدیل نماید. بدین منظور حضور پوزولان‌های زئولیت و میکروسلیس در بتن الیافی در معرض محیط کلریدی موجب شد مقاومت فشاری 90 روز تا 13.4 درصد افت نماید. این میزان در خصوص مقاومت‌های کششی و الکتریکی به ترتیب تا 39.72 و 76.2 درصد نتیجه شده است. همچنین ضریب نفوذ یون کلر در نمونه‌ها نسبت به نمونه شاهد کاهشی حدود 24 درصد داشته است. میانگین افزایش جذب آب در محیط کلریدی نسبت به محیط عادی نیز 73.6 درصد است. از بررسی تصاویر ریزساختاری نیز مشخص گردید که حضور پوزولان‌های زئولیت و میکروسیلیس در بتن می‌تواند بر افزایش تراکم ریزساختار ژل کلسیم سیلیکات هیدراته شده موثر باشد.

the effect of natural zeolite and silica fume on durability of steel fiber reinforced concrete exposed to chloride environment

the high energy consumption in the cement industry and the emission of co2 provide serious environmental threats. therefore, the use of pozzolanic materials as natural cementitious material can have a direct relation to sustainable development. the current research investigates the effect of natural zeolite and silica fume pozzolans on the durability of fiber reinforced concrete in chloride environments. the studied specimens contained silica fume of 5 and 10 percent and zeolite of 5, 10, and 15 percent as cement weight substitutes. moreover, to examine the impact of steel fibers, one percent volume as the optimal percentage, was added to the mixture. the specimens, after being processed, were tested at 28 and 90 days in normal and chloride conditions. results showed that various specimens in both conditions increased their compressive strength and mainly tensile strength due to the addition of pozzolans, with and without steel fibers. the electrical resistance of specimens without fibers remarkably exceeded that of the control sample. however, the electrical resistance of specimens containing steel fibers considerably lessened compared to those without fibers. the coefficient of chlorine ion migration was lower in samples containing pozzolan and higher in samples with fibers alone, compared to control samples. the results showed exposure to a chloride environment resulted on average in a decrease in compressive strength by 13.4%, tensile strength by 39.72%, and electrical resistance by 76.2% compared to identical samples in a normal environment. furthermore, the chloride ion penetration coefficient in the samples, compared to the control samples, had a decrease of 24 to 50 percent. the average increase in water absorption in the chloride environment compared to the normal environment was also 73.6 percent.