• شماره ركورد
    25308
  • شماره راهنما
    CIV3 30
  • عنوان

    ارزيابي خواص مكانيكي، دوام و ريزساختار نمونه‌هاي ملات حاوي خاك‌هاي رس با درجه‌ خلوص مختلف كائولينيت كلسينه‌شده و سنگ‌آهك به‌عنوان جايگزين‌هاي سيمان

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران - سازه
  • دانشكده
    مهندسي عمران و حمل و نقل
  • تاريخ دفاع
    1404/07/23
  • صفحه شمار
    163 ص .
  • استاد راهنما
    حامد هفت برادران , حسين تاجمير رياحي
  • كليدواژه فارسي
    سيمانLC3 , خاك رس كلسينه‌شده , كائولينيت , خاك رس كلسينه‌شده ضايعاتي , سنگ‌آهك , خواص مكانيكي , دوام , مقاومت حرارتي , ريزساختار
  • چكيده فارسي
    صنعت سيمان در راستاي ارتقاي پايداري و بهبود عملكرد مصالح ساختماني، ناگزير به بهره‌گيري از تركيبات نوين است كه هم به حفظ محيط‌زيست كمك كنند و هم موجب كاهش هزينه توليد و افزايش دوام مصالح شوند. با توجه به سهم قابل‌توجه صنعت سيمان در انتشار دي‌اكسيد كربن و ضرورت كاهش آن از طريق فناوري‌هاي نوين، بهره‌گيري از سيمان‌هاي كم كلينكر و جايگزين‌هاي مؤثر به‌طور ‌قابل‌توجهي اهميت دارد. در اين ميان، سيمانLC3 (Limestone Calcined Clay Cement) به‌عنوان گزينه‌اي نويدبخش مطرح است، اما تاكنون توليد اين نوع سيمان با استفاده از منابع موجود در كشور ايران و ارزيابي عملكرد حرارتي و دوام اين نوع مواد ساختماني در سطح ملي بررسي نشده است. همچنين، رفع ضعف مقاومتي اين نوع سيمان در سنين اوليه با ارائه يك طرح اختلاط بهينه و راهكارهايي براي كاهش اثرات گلخانه‌اي سيمانLC3 با استفاده از ضايعات صنعتي نيز در سطح جهاني كمتر مورد بررسي قرار گرفته است. اين پژوهش با هدف پر كردن اين شكاف‌هاي علمي، به بررسي جامع توليد سيمانLC3 با استفاده از خاك‌هاي رس موجود در ايران با خلوص كم و متوسط كائولينيت و خاك‌هاي رس ضايعاتي پرداخته است. در اين مطالعه، ابتدا رس‌هاي استخراج‌شده از معادن مختلف ايران همراه با پودر سنگ‌آهك مورد شناسايي دقيق قرار گرفتند و تركيبات مختلف LC3 ساخته و ارزيابي شدند. تأثير خلوص كائولينيت بر فعاليت پوزولاني، ريزساختار و دوام مطالعه شد و در ادامه، به‌منظور ارتقاي مقاومت اوليه، طرح اختلاط اصلاح‌شده با افزودن نمك‌هاي قليايي و كلسيم هيدروكسيد توسعه يافت. همچنين ارزيابي جامع عملكرد حرارتي نمونه‌ها تا دماي 800 درجه سانتي‌گراد با تمركز بر مقاومت فشاري باقي‌مانده، تغييرات تخلخل و تحليل ريزساختاري پس از حرارت دهي انجام شد. علاوه‌براين، به‌منظور ارتقاي پايداري اقتصادي و زيست‌محيطي، امكان استفاده از پودر ضايعات كاشي و سراميك به‌عنوان جايگزين بخشي از رس كلسينه‌شده بررسي گرديد. در اين بخش، اثر درصدهاي مختلف جايگزيني بر عملكرد مكانيكي، دوام و ريزساختار ارزيابي شد. نتايج نشان داد رس‌هاي با خلوص بالاتر كائولينيت، با توليد بيشتر ژل‌هاي پوزولاني و تراكم ساختار، موجب افزايش قابل‌توجه مقاومت فشاري و كاهش واكنش قليايي – سيليسي (ASR) مي‌شوند و مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به ساير نمونه‌ها دارند. همچنين، طرح اختلاط اصلاح‌شده شامل 30٪ رس كلسينه‌شده، 15‌٪ پودر سنگ‌آهك و 1٪ تركيبات قليايي بالاترين مقاومت كوتاه‌مدت و بلندمدت را ارائه داد. به‌علاوه، تركيب10٪ ضايعات سراميكي و 15٪ پودر سنگ‌آهك نه تنها باعث كاهش توليد گازهاي گلخانه‌اي ناشي از توليد سيمان LC3 شد بلكه سبب كاهش بيش از 50‌٪ انبساط ناشي از ASR و بهبود تراكم ريزساختار نيز گرديد. اين يافته‌ها نشان مي‌دهد بهره‌گيري از منابع معدني بومي و ضايعات صنعتي در توليد سيمان LC3مي‌تواند رويكردي مؤثر براي توسعه مصالح پايدار، اقتصادي و مقاوم در كشور باشد.
  • كليدواژه لاتين
    LC3 cement , calcined clay , kaolinite , wate calcined clay , limestone , mechanical properties , durability , thermal resistance , microstructure
  • عنوان لاتين
    eva‎luation of the mechanical properties, durability, an‎d microstructure of mortar specimens containing different grades of calcined kaolinite clays an‎d limestone as cement replacements
  • گروه آموزشي
    مهندسي عمران
  • چكيده لاتين
    The cement industry, in its pursuit of greater sustainability an‎d improved performance of construction materials, is increasingly required to adopt innovative binders that not only reduce environmental impacts but also lower production costs an‎d enhance durability. Considering the substantial share of the cement sector in global CO₂ emissions an‎d the urgent need to mitigate these emissions through advanced technologies, the development an‎d use of low-clinker cements an‎d effective supplementary materials have become critically important. Among these alternatives, Limestone Calcined Clay Cement (LC3) has emerged as a promising solution. However, its production using locally available raw materials in Iran, as well as the eva‎luation of its thermal performance an‎d durability at the national scale, has not yet been explored. Moreover, addressing the early-age strength limitations of LC3 through an optimized mix design an‎d proposing strategies to further reduce its carbon footprint by incorporating industrial waste materials have not been comprehensively investigated at the global level. This research aims to bridge these knowledge gaps by conducting a comprehensive study on LC3 production using Iranian clay deposits with low-to-medium kaolinite purity, as well as waste clay materials. Clays extracted from various regions of Iran, along with limestone powder, were thoroughly characterized, an‎d a series of LC3 formulations were developed an‎d eva‎luated. The influence of kaolinite purity on pozzolanic reactivity, microstructural evolution, an‎d durability was systematically examined. To enhance early-age strength, a modified mix design incorporating alkaline salts an‎d calcium hydroxide was proposed. A detailed thermal performance assessment was also carried out up to 800 °C, focusing on residual compressive strength, porosity changes, an‎d post-heating microstructural characteristics. Additionally, to improve both the economic an‎d environmental sustainability of LC3, the feasibility of using ceramic an‎d tile waste powder as a partial replacement for calcined clay was eva‎luated. The effects of different substitution levels on mechanical properties, durability performance, an‎d microstructure were assessed. The results revealed that clays with higher kaolinite purity, through greater formation of pozzolanic gels an‎d enhanced matrix densification, significantly improved compressive strength, reduced alkali–silica reaction (ASR), an‎d exhibited superior thermal resistance at elevated temperatures. The optimized formulation containing 30% calcined clay, 15% limestone powder, an‎d 1% alkaline additives delivered the highest short-term an‎d long-term strength. Furthermore, incorporating 10% ceramic waste together with 15% limestone powder not only reduced the greenhouse-gas emissions associated with LC3 production but also decreased ASR-induced expansion by more than 50% an‎d further enhanced microstructural densification. Overall, the findings highlight that leveraging locally available mineral resources an‎d industrial waste materials for LC3 production offers an effective pathway toward developing sustainable, economical, an‎d high-performance construction materials in Iran.
  • تعداد فصل ها
    7
  • فهرست مطالب pdf
    149813
  • نويسنده

    محيط، مهدي