مطالعه آزمايشگاهي برخي خواص مكانيكي و دوام ملات‌هاي ژئوپليمري بر مبناي سرباره مس، متاكائولن و سرباره كوره آهن‌گدازي

ارشد

باتوجه به توليد ساليانه حجم زيادي از بتن در سراسر جهان و استفاده بي‌رويه از سيمان و در پي آن، انتشار گاز مخرب كربن دي اكسيد در اتمسفر، آلودگي‌هاي زيست محيطي فراواني از جانب اين صنعت پركاربرد مشاهده مي شود. انتخاب مواد جايگزين مناسب در بتن موضوعي پر اهميت است. بتن ژئوپليمري گزينه مناسبي براي جايگزين سيمان با پوزولان‌ها و مواد آلوميناسيليكاتي هستند. مواد پوزولاني به دليل داشتن خواص مفيد من‌جمله؛ كاهش هزينه، كاهش در حرارت هيدراتاسيون، ريزساختار متراكم‌تر و دوام بالاتر به طور گسترده‌اي در ساخت سيمان پرتلند مورد استفاده قرارگرفته‌اند. از ميان محصولات جانبي پوزولان‌ها، تمركز تحقيقات دانشگاهي در حوزه مواد ژئوپليمري عموماً بر روي خاكستر بادي بوده‌ است و كاربرد سرباره مس كمتر ديده‌ مي‌شود. عليرغم اين كه ايران سالانه سيصدوشصت هزار تن سرباره مس توليد مي‌كند، به‌جزء در موارد سندبلاست ، اين ماده كاربرد چشمگير ديگري ندارد. بنابراين، كاربرد اين ماده در بتن مي‌تواند يكي از راه‌كارهاي كاهش حجم انباشت آن در محيط زيست‌ باشد. با توجه به موارد مذكور، هدف از اين پژوهش، بررسي خواص مكانيكي و دوام ملات‌هاي ژئوپليمري بر مبناي دو پوزولان متفاوت سرباره كوره آهنگدازي و همچنين متاكائولن با جايگزيني متفاوت مقادير سرباره مس، مي‌باشد. در ابتدا، تاثير غلظت محلول سديم هيدروكسايد و روش عمل آوري بهينه به صورت آزمون و خطا در 14 طرح مخلوط اوليه مورد آزمايش قرارگرفت. با تحليل نتايج به‌دست آمده از مقادير مقاومت فشاري نمونه‌ها در شرايط عمل‌آوري مختلف مشخص گرديد كه غلظت 16 مولار به عنوان غلظت بهينه و عمل‌آوري در دماي 80 درجه سانتي گراد انتخاب‌گرديد. در نهايت، 9 طرح مخلوط اصلي طبق استاندارد، با اثر افزايشي ميزان سرباره مس، مورد بررسي قرارگرفتند. خصوصيات ملات ژئوپليمري با تاثير عوامل مذكور توسط آزمايش‌هايي نظير؛ مقاومت فشاري، مقاومت خمشي، مقاومت كششي، آزمايش تخلخل، جذب آب حجمي،آزمون مافوق صوت، مهاجرت تسريع شده يون كلرايد(RCMT) و آناليز ريزساختار توسط تصاوير ميكروسكوپي (SEM)، ارزيابي شد. نتايج مطالعه حاضر نشان داد كه جهت بيشينه شدن مقاومت مكانيكي در نمونه‌هاي ژئوپليمري حاوي متاكائولن، مقدار 10 درصد جايگزيني سرباره مس لازم است. با رعايت اين الزام، مقادير مقاومت مكانيكي از ملات سيماني شاهد، بيشتر است. همچنين، جهت بيشينه شدن مقاومت مكانيكي در نمونه‌هاي ژئوپليمري حاوي سرباره كوره آهن‌گدازي، مقدار 20 درصد جايگزيني سرباره مس لازم است. از طرف ديگر، بشينه نتايج امواج مافوق صوت با استفاده از 30 درصد جايگزيني سرباره مس در هر نمونه حاصل آمده است. بر اساس آزمون جذب آب، مقدار جذب آب نمونه ي سيماني، از نمونه‌هاي ژئوپليمري حاوي متاكائولن، مقداري كمتر بوده و تقريبا با نتايج جذب آب نمونه‌هاي ژئوپليمري حاوي سرباره كوره آهن‌گدازي، در يك ميزان قرار دارند

209128

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي و مديريت ساخت

آقاي دكتر سيد سجاد ميرولد