شماره ركورد
25828
شماره راهنما
CIV2 242
عنوان
مطالعه تجربي استفاده از آهك ميكرونيزه كارخانه فولاد مباركه در توليد بتن خودتراكم
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/12/27
صفحه شمار
193 ص.
استاد راهنما
حسين تاجمير رياحي
كليدواژه فارسي
بتن خودتراكم , خواص رئولوژيكي بتن , پودر آهك ميكرونيره , آزمايش تاگوچي , مقاومت مكانيكي بتن , قابليت رواني بتن
چكيده فارسي
چكيده
با گسترش فعاليتهاي صنعتي، ضرورت مديريت ضايعات صنعتي به يكي از مسائل مهم زيست محيطي و اقتصادي تبديل شدهاست. صنايع بزرگ فولادي از جمله شركت فولاد مباركه اصفهان سالانه مقادير قابلتوجهي پسماند پودري توليد ميكنند كه در بسياري از موارد، به دليل نبود راهكار مصرف مناسب، موجب ايجاد چالشهاي زيست محيطي و هزينههاي نگهداري ميگردد. پودر آهك ميكرونيزه يكي از اين ضايعات صنعتي است كه با توجه به ويژگيهاي فيزيكي و شيميايي خود، قابليت استفاده در مصالح ساختماني و بهويژه در ساخت انواع بتن را دارا ميباشد. بهرهگيري از اينگونه ضايعات در توليد بتن ميتواند ضمن كاهش مصرف مواد اوليه، گامي مؤثر در جهت توسعه پايدار و بهبود مديريت پسماندهاي صنعتي محسوب شود.
هدف از پژوهش حاضر، بررسي تجربي تأثير جايگزيني پودر آهك ميكرونيزه شركت فولاد مباركه با بخشي از سيمان بر رفتار رئولوژيكي و خواص مكانيكي بتن خودتراكم است. درنخستين مرحله، يك بتنخودتراكم مبنا يا شاهد مطابق با الزامات و ضوابط مربوط به بتنخودتراكم در آييننامههاي ملي ايران، آييننامههاي اروپايي و دستورالعملهاي معتبر بينالمللي خودتراكم ساخته شد. سپس خواص رئولوژيكي و مكانيكي اين بتن، شامل مقاومت فشاري، خمشي و كششي، و نيز آزمونهاي استاندارد رواني و قابليت عبور نظير جريان اسلامپ، حلقه J، جعبه L ، قيف V و جعبه U اندازهگيري گرديد تا مشخصات بتن شاهد بهطور دقيق تعيين شود. در مرحله بعد، جهت ارزيابي اثر جايگزيني پودر آهك ميكرونيزه در مقادير (5، 10و 15 درصد وزني سيمان)، از روش طراحي آزمايش تاگوچي با آرايه 9L بهره گرفتهشد. چهار عامل مؤثر شامل نسبت آب به پودر (0.4، 0.43و 0.45)، ميزان فوقروانكننده (2.2، 2.4 و 2.6 كيلوگرم در متر مكعب)، مقدار ميكروسيليس (16، 18و 20 كيلوگرم در مترمكعب) و درصد جايگزيني آهك ميكرونيزه (5، 10و 15 درصد) در سه سطح مورد بررسي قرار گرفتند. بر اساس اين طرح آزمايش، 9 طرح مخلوط مختلف ساخته و تمامي آزمونهاي رئولوژيكي و مكانيكي مشابه بتن شاهد روي آنها انجام شد.
با توجه به نتايج تحليل آماري و بهينهسازي تركيبي به روش تاگوچي در نرمافزار مينيتب انتظار ميرود كه مخلوط بهينه نهايي، شامل پودر آهك ميكرونيزه به مقدار 66 كيلوگرم در مترمكعب (معادل 15 درصد جايگزيني با سيمان)، پودر ميكروسيليس 16 كيلوگرم در مترمكعب، فوقروانكننده 2.2 كيلوگرم در مترمكعب و نسبت آب به مواد پودري 0.43 باشد. در اين تركيب بهينه، مقادير ماسه و نخودي بهترتيب 1348 و 298 كيلوگرم در مترمكعب تعيين گرديد. با ساخت اين طرح مخلوط انتظار ميرود ضمن حفظ مقاومتهاي مكانيكي در محدوده قابل قبول بتن خودتراكم، منجر به بهبود رواني، افزايش قابليت عبور و كاهش مصرف سيمان شود. در مجموع، نتايج پژوهش نشان ميدهد كه استفاده بهينه از پودر آهك ميكرونيزه ميتواند بهعنوان راهكاري مؤثر در توليد بتن خودتراكم پايدار، با عملكرد فني مناسب و مزاياي زيستمحيطي قابل توجه، مورد استفاده قرار گيرد.
كليدواژه لاتين
Self-compacting concrete , Rheological properties of concrete , Micronized lime powder , Taguchi experimental design , Mechanical strength of concrete , Workability of concrete
عنوان لاتين
Experimental Study on the Use of Micronized Lime Powder from Mobarakeh Steel Company in the Production of Self Compacting Concrete
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
Abstract
With the expansion of industrial activities, the management of industrial waste has become a critical environmental and economic issue. Large steel industries, including Mobarakeh Steel Company, produce significant amounts of powder waste annually, which, due to the lack of suitable utilization methods, often creates environmental challenges and storage costs. Micronized lime powder is one of these industrial wastes that, given its physical and chemical properties, has the potential to be used in construction materials, particularly in the production of various types of concrete. Utilizing such wastes in concrete production can not only reduce the consumption of primary raw materials but also contribute effectively to sustainable development and improved industrial waste management.
The present study aimed to experimentally investigate the effect of replacing a portion of cement with micronized lime powder from Mobarakeh Steel Company on the rheological behavior and mechanical properties of self-compacting concrete (SCC). Initially, a reference SCC mixture was prepared in accordance with Iranian national codes, European standards, and internationally recognized guidelines. The rheological and mechanical properties of this reference concrete—including compressive, flexural, and tensile strengths, as well as standard workability and flow tests such as slump flow, J-Ring, L-Box, V-Funnel, and U-Box—were determined to characterize the baseline performance.
Subsequently, to evaluate the effects of replacing cement with micronized lime powder at 5%, 10%, and 15% by weight, a Taguchi experimental design using an L9 array was employed. Four key factors, including the powder-to-water ratio (0.40, 0.43, and 0.45), superplasticizer dosage (2.2, 2.4, and 2.6 kg/m³), microsilica content (16, 18, and 20 kg/m³), and the replacement percentage of micronized lime powder (5%, 10%, and 15%), were studied at three levels. Based on this design, nine different concrete mixtures were prepared, and all rheological and mechanical tests applied to the reference mixture were repeated on these experimental mixes.
Statistical analysis and combined optimization using Taguchi methods in Minitab software indicated that the optimal mixture consists of 66 kg/m³ of micronized lime powder, 16 kg/m³ of microsilica, 2.2 kg/m³ of superplasticizer, and a powder-to-water ratio of 0.43. The optimal mixture also included 1348 kg/m³ of sand and 298 kg/m³ of coarse aggregate. This optimized mixture maintained mechanical strengths within the acceptable range for SCC, enhanced workability, improved flowability, and reduced cement consumption.
Overall, the results of this study demonstrate that the optimal use of micronized lime powder can serve as an effective approach to producing sustainable self-compacting concrete with adequate technical performance and significant environmental benefits.
تعداد فصل ها
5
استاد مشاور خارج از دانشگاه
ماريانا آيدا آبكدير
فهرست مطالب pdf
158786
نويسنده