ارزیابی تاثیر نوع سنگدانه‌ها بر ویژگی ‌های مکانیکی بتن و سطوح اتصال سنگدانه و سیمان

هدف از این تحقیق بررسی تاثیر نوع سنگدانه (جنس، شکل و بافت سطحی) بر ویژگی‌های مکانیکی بتن (مقاومت فشاری) و سطوح اتصال بین خمیره سیمان و سنگدانه (بررسی مقاطع میکروسکوپی) در بتن می باشد. مصالح سنگدانه‌ای استفاده شده برای ساخت بتن از انواع مختلف سنگ‌ها بر اساس نحوه تشکیل آن‌ها (رسوبی، آذرآواری و دگرگونی) از مناطق مختلف جغرافیایی استان تهران تهیه شده است. نمونه‌های انتخاب شده شامل آهک مارنی (سازند الیکا)، دولومیت (سازند سلطانیه)، توف (سازند کرج) و کوارتزیت (تاپ کوارتزیت) میباشد. در ابتدا ویژگی‌های فیزیکی (وزن واحد حجم اشباع، تخلخل و جذب آب) سنگ های منتخب تعیین شده است. در مرحله بعد، بلوک های سنگی موجود به ذراتی به اندازه شن و ماسه خرد شده که از بخشی از آن با  استفاده از دستگاه لس آنجلس، سنگدانه گرد تهیه شده است. برخی از ویژگی‌های سنگدانه مثل بافت سطحی، شکل، کانی‌شناسی و دانه بندی تعیین شد. سپس با استفاده از طرح اختلاط ثابت با نسبت آب به سیمان 0/55، برای هر نوع سنگدانه، دو نمونه در دو شکل گرد شده و زاویه دار، یک نمونه برای مطالعه میکروسکوپی و یک نمونه برای بررسی مقاومت فشاری  7، 14، 28 و 90 روزه و یک نمونه نیز برای هر یک به عنوان نمونه شاهد تهیه گردید. از این‌رو دراین مطالعه در مجموع 16 نمونه مختلف تهیه و مورد آزمایش قرار گرفت.  بررسی مقاطع میکروسکوپی نشان دهنده وجود ناحیه انتقالی فصل مشترک با ضخامت ثابت در نمونه‌های بتن با سنگدانه آهکی و ضخامت متغیر در اطراف سنگدانه توفی است. همچنین بررسی ها نشان می‌دهد که سنگدانه آهکی با تخلخل مناسب و با برقراری واکنش با خمیر سیمان اتصال بهتری نسبت به سایر سنگدانه‌ها ایجاد می‌کند. مقایسه نتایج مقاومت فشاری نیز نشان می‌دهد بتن ساخته شده با سنگدانه زاویه دار نسبت به سنگدانه گرد شده در همان جنس، مقاومت به مراتب بیشتری دارد. به طور کلی بهترین سنگدانه‌ها برای استفاده در بتن، شامل سنگدانه هایی هستند که قابلیت جذب آب پایینی داشته و تیز گوشه باشند و حاشیه واکنشی آن‌ها در کوتاه مدت سرعت رشد بالاتری داشته باشد. سنگدانه های آهکی در این گروه قرار می‌گیرند. 

assessment of the effect of aggregates on the mechanical properties of concrete and the interface between aggregates and cement

the objective of this research is to investigate the influence of aggregate properties (material, shape, and surface texture) on the mechanical properties of concrete (compressive strength) and the interfaces between cement and aggregates. different types of aggregates were used in concrete production, sourced from various geological regions within the province of tehran. selected samples include marl limestone, dolomite, tuff, and quartzite. the initial properties of the selected aggregates were studied, followed by crushing the rock specimens using the los angeles apparatus. the characteristics of aggregates, such as surface texture, shape, petrography, and particle size distribution, were determined. concrete mixtures were prepared with a constant ratio of water to cement (0.55) for each type of angular and rounded aggregates to study the microscopic and compressive strength properties of concrete samples at ages of 28, 14, 7, and 90 days. microscopic examinations revealed the presence of a transition zone in the matrix, demonstrating a uniform thickness in concrete samples with limestone aggregates compared to variable thickness in the case of tuff aggregates. the results also indicate that limestone aggregates, with suitable porosity and establishing a reaction with cement, create a stronger bond compared to other aggregates. the comparison of compressive strength results shows that concrete made with angular aggregates generally exhibits higher resistance compared to crushed aggregates of the same type. in general, aggregates suitable for use in concrete, including lightweight aggregates with low water absorption capabilities and angular shapes, tend to have higher short-term strength.