11402

10477

كارشناسي ارشد

سازه

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي عمران

1395

پانزده، 123ص.: مصور

كياچهر بهفرنيا

مرتضي مدح خوان، اميرمهرداد محمدحجازي

1395/06/29

مهندسي عمران

ID10477

1 چكيده عملكرد بتن سيمان پرتلندي در مواجه با عوامل شيميايي خورنده همانند حمله اسيدي و حمله سولفاتي نگرانكننده است و اجزاي خمير سيمان پرتلند در تماس با محيطهاي خورنده و مهاجم از جمله اسيد دچار تجزيه ميشوند و علت اصلي انحالل هيدروكسيد كلسيم و نيز C S H موجود در خمير سيمان است كه در pH هاي كمتر از 5 12 ناپايدار ميشوند يكي از انواع رايج حمله اسيدي به خصوص در فاضالب حمله ناشي از اكسيداسيون گاز سولفيد هيدروژن H2S است از طرفي توليد هر تن سيمان پرتلند معمولي 55 0 تن گاز 2 CO به صورت شيميايي و 39 0 تن گاز 2 CO در نتيجه استفاده از سوخت در روند توليد سيمان آزاد ميكند كه در مجموع 93 0 تن گاز دياكسيد كربن به ازاي توليد هر تن سيمان پرتلند منتشر ميشود توليد سيمان فرآيندي است كه با مصرف باالي انرژي نيز همراه است به طوري كه انرژي مصرف شده براي توليد سيمان به ازاي هر تن كلينكر 0002 تا 0002 مگا ژول است در فرايند توليد سيمان به طور متوسط 512 ليتر سوخت فسيلي و 022 كيلو وات ساعت برق مصرف ميشود ماده جامد قابل جايگزيني با سااايمان پرتلند ماده جامد آلومينا سااايليكاتي با محلول قليايي براي تهيه ي بتن قلياا فعاال منتجاهي واكنش يا محصاول ا هيدراته اسات يكي از منابع آلومينا سايليكاتي كه در كشاور ما به دليل وجود كارخانههاي متعدد فوالد ساازي به وفور به عنوان ي ا ا ا ا جانبي يافت ميشود سرباره است در اين پاياننامه امكانسانجي اساتفاده از سارباره كارخانه ذوبآهن اصفهان جهت توليد بتن قليا فعال با دوام در محيطهاي اسيدي بررسي شده است با توجه به اينكه آزمايش استانداردي براي حمله اسيد به بتن تدوين نشده است به منظور ارزيابي عملكرد بتن قليا فعال سربارهاي در محيط با و اسيد كلريدري اسايدي افت مقاومت فشااري بتن قليا فعال ساربارهاي در سانين 01 03 012 و 002 روز در دو محيط اسايد ساولفوري 9 pH و درصد كاهش وزن نمونهها پس از 03 012 و 002 روز قرارگيري در اسيد اندازهگيري شده است جهت شناخت بهتر فرايند و فازهاي تشكيل شده پس از قرارگيري در اسيد آزمايش XRF و XRD بر روي نمونههاي بتن قليا فعال سربارهاي پس از 6 ماه قرارگيري در معرض دو محيط اسيدي فوقالذكر صورت گرفته است در اين تحقيق پارامترهاي مورد بررسي در عملكرد بتن قليا فعال در محيط اسيدي موالريته محلول ساديم هيدروكسايد نسابت وزني دو محلول قليايي به يكديگر ههيدروكسايد ساديم يا پتاسيم به سديم سيليكات نسبت وزني محلول قليايي به سرباره و نوع محلول قليايي مورد استفاده هسديم هيدروكسيد يا پتاسيم هيدروكسيد بوده است نتايج حاصال نشاان دادند كه عملكرد بتن قليا فعال ساربارهاي در قياس با بتن سيمان پرتلندي بسيار بهتر است به طوري كه كمترين افت مقاومت 55 92 و 00 9 به ترتي و اسايد كلريدري ا فشااري ايجاد شاده براي بتن قليا فعال ساربارهاي پس از 002 روز قرارگيري در اسايد ساولفوري اا ا ا ا درصاد بوده در حالي كه در همين سان براي بتن سايمان پرتلندي 10 35 و 91 09 درصاد بوده اسات همچنين درصاد كاهش وزن بتن سايمان ا 90 3 و 60 9 بوده اساات به عبارت ديگر افت به ترتي و اساايد كلريدري پرتلندي پس از 6 ماه قرارگيري در حوضااچه اساايد سااولفوري به ترتي و اسيد كلريدري مقاومت فشااري بتن قليا فعال ساربارهاي نسابت به بتن سيمان پرتلندي پس از 6 ماه قرارگيري در اسيد سولفوري و اسيد دهم بوده اسات براي بتن قليا فعال حداقل درصاد كاهش وزن پس از 002 روز قرارگيري در اسايد سولفوري چهارم و ي حدود ي 33 0 و 30 0 درصاد بوده اسات در حمله اسايدي به بتن قليا فعال سربارهاي پيوندهاي Si O Al مورد حمله مستقيم اسيد به ترتي كلريدري پيوندهاي پليمري سااختار بتن قليا فعال ساربارهاي افت وزني و افت مشخصات مكانيكي به وجود ميآيد بر اساس قرارگرفته و ضامن تخري نتايج اين پاياننامه عملكرد بتن قليا فعال ساربارهاي در قياس با بتن سيمان پرتلندي هم از نظر افت وزني و هم از نظر مقاومت فشاري پس از 6 ماه با 9 pH بسيار بهتر بوده است و اسيد كلريدري قرارگيري در حوضچه اسيد سولفوري افت مقاومت فشاري افت وزني XRF XRD كليدواژهها بتن قليا فعال سربارهاي اسيد سولفوري اسيد كلريدري

821 Durability Evaluation of Alkali Activated Slag Concrete in Acidic Environments Mohammad Teymouri Mogooee m teymouri@cv iut ac ir April 00 6102 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 15042 11000 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Dr Kiachehr Behfarnia kia@cc iut ac irAbstract Portland cement as a binder in concrete is the most widely used material in the construction Performance of concrete made by Portland cement against attacks of chemical agents like acid and sulfateattacks is a matter of concern Portland cement paste is decomposed in contact with acid The main cause ofthis decomposition is the dissolution of C S H and Ca OH 6 in the cement paste which become unstablepH 06 4 In most cases of acid attack on concrete the attacking acid is a combination of several kinds of acid For example concretes affected by acid rain acid attack on concrete is a mixture of sulfuric acid nitric acidand hydrochloric acid One of the most common types of acid attacks especially in the sewer attack causedby the oxidation of hydrogen sulfide gas H6S The concrete industry is one of two largest producers of carbondioxide creating up to 4 of worldwide man made emissions of this gas of which 41 is from the chemicalprocess and 51 from burning fuel Cement production process that is associated with high consumption ofenergy so that energy consumption per ton of clinker for cement production in 0011 to 0111 mega joules Also the amount of energy needed to produce Portland cement is 5 41 MJ kg but for blast furnace slag as amaterial to replace cement it is 1 10 MJ kg i e more than 05 times in other words the energy needed toproduce slag is around 0 of the energy needed to produce Portland cement Theoretically any substance that has a combination of silicon and aluminum can be alkali activated Alkali activated concrete reaction of a substance with a solid alumina silicate for the preparation of a solidmaterial One of the sources of alumina silicate in our country is slag as a by product The alkali activated slagconcrete and its performance in acidic environments were investigated as a solution considered by researchersin terms of its structural and performance features In this dissertation the feasibility of using steel slag for the production of durable concrete with alkaliactivated in acidic media was investigated In order to evaluate the performance of alkali active slag concretein the acidic environment compressive strength of alkali activated at ages 0 05 61 01 061 and 011 days inthe sulfuric acid and hydrochloric acid environment and weight loss of samples were measured after leavingthe acid To better understand and chemistry of the process after exposure to acid XRF and XRD tests onsamples after 2 months of exposure in two above mentioned acidic environment was performed The studyexamined sodium hydroxide or potassium hydroxide Molarity the amount of alkaline solution sodium orpotassium hydroxide to sodium silicate alkali solution to slag weight ratio alkaline solution sodiumhydroxide or potassium hydroxide The results showed that compared with Portland cement concrete Slag active alkaline concreteperformance is much better so that minimal loss of compressive strength of alkali activated Slag concrete afterexposure to sulfuric acid and hydrochloric acid from 011 days to 05 44 and 5 11 percent respectively while atthe same age for Portland cement concrete 40 16 and 11 65 percent respectively Weight loss after 2 monthsimmersion Portland cement concrete in sulfuric acid and hydrochloric acid 0 05 and 1 02 respectively Key Words Alkali activated slag concrete Durability Sulphuric acid Hydrochloric acid Loss ofcompressive strength Weight loss

كياچهر بهفرنيا

مرتضي مدح خوان، اميرمهرداد محمدحجازي