بررسی آزمایشگاهی تأثیر افزودنی نانوسیلیس بر مقاومت سایشی بتن نفوذپذیر در روسازی

نویسندگان

1 استادیار ، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران ، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران ، ایران

چکیده

بتن نفوذپذیر ترکیبی از سنگدانه با دانه‌بندی باز فاقد ریزدانهاست که خمیر سیمان باعث اتصال سنگدانه‌ها به یکدیگر و در نهایت ایجاد یک شبکه متصل به هم از حفرات بین سنگدانه‌ای را به دنبال خواهد داشت. با توجه به قابلیت استفاده از ذرات نانو به‌عنوان تقویت کننده خواص مقاومتی بتن در سایر مطالعات، در این مقاله به بررسی تأثیر افزودنی نانو سیلیس بر مقاومت سایشی بتن نفوذپذیر پرداخته شده است. افزودنی مورد استفاده در این تحقیق نانوسیلیس کلوییدی است. 5نوع نمونه با علائم اختصاری PPC، PCNS1،PCNS3 ، PCNS5 و PCNS7، که به ترتیب معرف نمونه بتن نفوذپذیر شاهد، بتن نفوذپذیر حاوی نانو سیلیس به میزان 1، 3، 5 و 7درصد وزنی سیمان است، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مجموع 30 نمونه‌ تهیه شد که از این تعداد، 15نمونه مکعبی برای آزمایش فشاری و 15نمونه مکعبی برای مقاومت سایش بود. ارزیابی مقاومت فشاری با استفاده از استاندارد مقاومت فشاری نمونه‌ها بر اساس استاندارد BS 1881: Part 108 بر روی نمونه مکعبی 28 روزه و مقاومت سایشی طبق استاندارد EN 1338 از طریق ساییدن سطح رویه قطعة بتنی توسط یک استوانه زبر فولادی به‌همراه ماده ساینده، تحت شرایط استاندارد انجام می‌شود انجام گرفته است. نتایج حاصله نشان می‌دهد که با افزایش مصرف نانوسیلیس در بتن نفوذپذیر، مقاومت فشاری و سایشی نمونه‌ها نیز افزایش یافته اما این افزایش تا 5درصد روند صعودی داشته و درصورت مصرف بیش از این مقدار روند نزولی مشاهده می‌شود. بهبود 48درصدی در مقاومت فشاری و 28درصدی در مقاومت سایشی نسبت به نمونه شاهد متعلق به نقطه بهینه (5درصد افزودنی نانوسیلیس) است. افزایش شدت واکنش نانوسیلیس با هیدروکسید کلسیم و تولید ژل سیلیکات کلسیم هیدراته از عوامل اصلی افزایش مقاومت خمیر سیمان و بهبود چسبندگی بین مصالح سنگدانه‌ای توسط خمیر سیمان و در نتیجه افزایش مقاومت فشاری و سایشی نمونه‌های بتنی می‌تواند باشد.

کلیدواژه‌ها


-Chen, B., Liu, J., and Li, P. (2008) "Experimental Study on Pervious Concrete", Proceeding of the 9th International Conference On Concrete Pavements, San Francisco, California; pp. 17–21.
-Chen, Y. and Zhang, Q., (2009) "Manufacturing Technology of Porous Cement Concrete for Highway Construction", Road Pavement Material Characterization and Rehabilitation; Vol.  191,  pp. 22-33.
-Chen, Y., Wang, K., Wang, X. and Zhou, W. (2013) "Fracture and fatigue of pervious concrete", Construction and Building Materials; Vol.  42, pp.97–104.
-Gesoğlu, M., Güneyisi, E., Khoshnaw, G. and İpek, S. (2013) "Abrasion and freezing–thawing resistance of pervious concretes containing waste rubbers", Construction and Building Materials; Vol. 73, pp. 19–24.
-Jo, B. W., Kim, C. H., Tae, G. H. and Park, J. B. (2007) "Characteristics of cement mortar with nano-SiO2 particles", Construction and Building Materials; Vol. 21, pp. 1351-1355.
-Lin, D. F., Lin, K. L., Chang, W. C., Luo, H. L. and Cai, M.Q. (2008) "Improvements of nano-SiO2 on sludge/fly ash mortar", Waste Management; Vol. No. 28, pp. 1081-1087.
-Lin, K. L., Chang, W. C., Lin, D. F., Luo, H. L.  and Tsai, M. C. (2008) "Effects of nano-SiO2 and different ash particle sizes on sludge ash–cement mortar", Journal of Environmental Management; Vol. 88, No. 4, pp. 708–714.
-Li, H., Xiao, H. G., and Ou, J. P. (2004) "A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials", Cement and Concrete Research; No. 34, pp. 435-438.
-Li, H., Zhang, M. H., and Ou, J. P. (2007) "Flexural fatigue performance of concrete containing nano-particles for pavement", International Journal of Fatigue; Vol. No. 29, pp. 1292-1301.
-Li, H., Zhang, M. H. and Ou, J. P. (2006) "Abrasion resistance of concrete containing nano-particles for pavement", Wear; Vol. No. 260, pp. 1262-1266.
-Longhi, M., Gonzalez, M., Rahman, S., Tighe, S. L. and Sangiorgi, C. (2015) "evaluation of strength and abrasion resistance of pervious concrete mixes using three types of cements”, In Transportation Research Board 94th Annual Meeting (No. 15-3369)
-Marolf, A., Neithalath, N., Sell, E., Wegner, K., Weiss, J. and Olek, J. (2004) "The influence of aggregate size and gradation on acoustic absorption of enhanced porosity concrete" ACI Material Journal; Vol. 101, No. 1,  pp.82–91.
-Neithalath, N. (2007) "Extracting the performance predictors of enhanced porosity concretes from electrical conductivity spectra", Cement Concrete Research; Vol. 37, No. 5,  pp.796–804.
-Nguyen, D. H., Boutouil, M., Sebaibi, N., Leleyter, L. and Baraud, F. (2013) "Valorization of seashell by-products in pervious concrete pavers", Construction and Building Material; Vol.  49: pp.151–160.
-Park, S, B., Seo D, S. and Lee J. (2005) "Studies on the sound absorption characteristics of porous concrete based on the content of recycled aggregate and target void ratio" Cement Concrete Research; Vol.  35, No. 9.  pp.1846–54.
-Qing, Y., Zenan, Z., Deyu, K., and Rongshen, C. (2007) "Influence of nano-SiO2 addition on properties of hardened cement paste as compared with silica fume", Construction and Building Materials; Vol. No. 21, pp. 539-545.
-Qing, Y., Zenan, Z., Deyu, K., and Rongshen, C. (2008)  "A comparative study on the pozzolanic activity between nano-SiO2 and silica fume", Journal of Wuhan University Technology- Material Science Education; Vol. No. 21(3), pp. 153–157.
-Riahi, S., Nazari, A. (2011) "Compressive strength and abrasion resistance of concrete containing SiO2 and CuO nanoparticles in different curing media." Science China Technological Sciences 54.9 (2011): pp.2349-2357.
-Sobolev, K., Flores, I., Torres-Martinez, L. M., Valdez, P. L., Zarazua, E. and Cuellar, E. (2009) "Engineering of SiO2 nanoparticles for optimal performance in nano cementbased materials", in Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd International Symposium On Nanotechnology In Construction), Prague, Czech Republic, pp. 139–148.
-Tennis, P. D., Leming, M. L., and Akers, D. J. (2004) "Pervious Concrete Pavements", Pervious Concrete Pavements, EB302.02, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, and National Ready Mixed Concrete Association, Silver Spring, Maryland, USA.
-Wu, H., Huang, B., Shu, X., and Dong, Q., (2011). "Laboratory Evaluation of Abrasion Resistance of Portland Cement Pervious Concrete", Journal of Material and Civil Engineering; Vol. No. 23(5), pp.697–702.
-Ytterburg, R.. (1971) "Wear-Resistant Industrial Floors of Portland Cement Concrete", Civil Engineering - ASCE, Vol. No. 41(1), pp. 68-71.
-Zhang, P.and Li, Q. (2013) "Effect of polypropylene fiber on durability of concrete composite containing fly ash and silica fume", Compos B Engineering; Vol. 45, No. 1, pp. 1587–1594.