مشخصات مکانیکی و دوام بتن فراتوانمند حاوی اکسید منیزم

بتن فراتوانمند (uhpc) به دلیل مقاومت بسیار بالا، چگالی زیاد و نفوذناپذیری، در سازه‌های پیشرفته و محیط‌های شدید کاربرد دارد. افزودن اکسید منیزیم می‌تواند با پر کردن ریزخلل‌ها و تحریک واکنش‌های ثانویه، ریزساختار متراکم‌تر و مقاومت بالاتر ایجاد کند. این پژوهش اثر ترکیبی دوده سیلیس و اکسید منیزیم را بر خواص مکانیکی و دوام uhpc بررسی کرد تا ترکیب بهینه‌ای با مقاومت فشاری و خمشی بالا، نفوذناپذیری مناسب و ریزساختار متراکم شناسایی شود. نمونه‌های مکعبی و منشوری با دوده سیلیس 15–25٪ و mgo 0–10٪ در سنین 7، 28 و 90 روز آزمایش شدند. نتایج نشان داد مقاومت فشاری 28 روزه بین 120 تا 130 مگاپاسکال بود و بالاترین مقدار مربوط به ترکیب 5٪ mgo و 20٪ دوده سیلیس (um5sf20) بود؛ مقاومت خمشی این ترکیب نیز به 21 مگاپاسکال رسید. نمونه‌های حاوی 5٪ mgo کمترین جذب آب (1.01٪) و بالاترین مقاومت الکتریکی (588 کیلواهم-سانتیمتر در 28 روز) را داشتند که نشان‌دهنده ریزساختار متراکم و نفوذناپذیری بالا بود. تحلیل همبستگی‌ها ضریب 0.92 بین مقاومت فشاری و خمشی و ضریب 0.91 بین مقاومت الکتریکی و جذب آب را نشان داد. بر اساس این نتایج، ترکیب بهینه uhpc شامل 5٪ mgo و 20–25٪ دوده سیلیس پیشنهاد شد. این ترکیب با افزایش چگالی ماتریس، کاهش تخلخل و ارتقای پیوستگی خمیر سیمان، عملکرد مکانیکی و دوام بتن را به‌طور چشمگیری بهبود می‌دهد و کاربرد آن در سازه‌های محیط‌های شدید توصیه می‌شود.

mechanical properties and durability of ultra-high performance concrete containing magnesium oxide

ultra-high-performance concrete (uhpc) is widely used in advanced structures and harsh environments due to its very high strength, high density, and low permeability. the addition of magnesium oxide (mgo) can densify the microstructure and enhance strength by filling micro-voids and promoting secondary hydration reactions. this study investigated the combined effect of silica fume and mgo on the mechanical and durability properties of uhpc to identify an optimal mixture with high compressive and flexural strength, low permeability, and a dense microstructure. cubic and prismatic specimens containing 15–25% silica fume and 0–10% mgo were tested at the ages of 7, 28, and 90 days. the results showed that the 28-day compressive strength ranged from 120 to 130 mpa, with the highest value obtained for the mixture containing 5% mgo and 20% silica fume (um5sf20). the flexural strength of this mixture also reached 21 mpa. specimens containing 5% mgo exhibited the lowest water absorption (1.01%) and the highest electrical resistivity (588 kω·cm at 28 days), indicating a dense microstructure and high impermeability. correlation analysis revealed a coefficient of 0.92 between compressive and flexural strength, and 0.91 between electrical resistivity and water absorption. based on these results, the optimal uhpc mixture was identified as containing 5% mgo and 20–25% silica fume. this combination significantly enhances the mechanical performance and durability of the concrete by increasing matrix density, reducing porosity, and improving cement paste cohesion, making it highly recommended for structures exposed to severe environments.