مقاومت بر (RPC) واکنشی پودری بتن اختالط طرح کلیدی پارامترهایتأثیر ارزیابی

فشاری

b 1، محمد رئیسیaفردسید جالل موسوی

a شهر، اصفهان، ایران شهر، خمینیارشد سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسالمی واحد خمینی یکارشناسدانشجوی b شهر، اصفهان، ایرانشهر، خمینیاستادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسالمی واحد خمینی

چکیده زیاد مقدار نیز و آن در استفاده مورد پوزوالنی و پودری مواد ریزی دلیل به که است توانمند هایبتن از جدیدی نوع واکنشی پودری بتن

مشخصات و نوع به زیادی حساسیت ،بتن پودری واکنشی مشخصات. شودمی شناخته نام این به هستند، فعال هیدرولیکی صورت به که موادی

انتخاب و مصالح انتخاب در است الزم مطلوب مکانیکیفیزیکی و مشخصات به دستیابی برای بنابراین دارد؛ آن ساخت در استفاده مورد مصالح

نسبت ،(CM) سیمانی مواد میزان ،(W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت ثیرأت بررسی حاضر، تحقیق از هدف. نمود دقت مخلوط هاینسبت

بتن مخلوط 21 منظور بدین بود؛ RPC فشاری مقاومت بر سیلیسی یماسه بندیدانه نوع و سیمان نوع ،(SF/CM) سیمانی مواد به سیلیسدوده

هایگام امده بدست نتایج اساس بر و شد بررسی موثر پارامترهای از یکی تحقیق، این انجام از گام هر در. شد ساخته و طراحیپودری واکنشی

از استفاده با که داد نشان آمده بدست نتایج. شدند آوریعمل C 90 آب در روز 7 مدت به شده ساخته هاینمونه .شد انجام تحقیق بعدی

استفاده و 2/0 برابر سیمانی مواد به سیلیسدوده نسبت ،2/0 برابر سیمانی مواد به آب نسبت ،3kg/m 1100 میزان به سیمانی مواد ،5 تیپ سیمان

. یافت دست فشاری مقاومت ترینبیش به توانمی بندی،دانه ترینریز با سیلیسی یماسه از

کلمات کلیدی .فشاری مقاومت سیلیسی؛ یماسه سیلیس؛دوده سیمانی؛ مواد به آب نسبت واکنشی؛ پودری بتن

mreisi@iaukhsh.ac.ir ACCEPTE، دار مکاتباتنویسنده عهده 1

D MANUSCRIPT

مقدمه -1

( UHPC) توانمند فوق هایبتن یدسته جزو و باشدمی جدید سیمانی پایه یماده یک( RPC) 1واکنشی یا فعال پودری بتن

اولین برای بتن نوع این. [1] شد ساخته چیرزی و ریچارد توسط میالدی 1990 یدهه اوایل در بار اولین برای و شودمی بندیتقسیم

پودری مصالح از استفاده زیاد، سیمانی مواد از گیریبهره با RPC بتن. گرفت قرار استفاده مورد کانادا در شربروک پل ساخت در بار

به آب نسبت کم مقادیر سیلیس،دوده مثل پوزوالنی مواد و مترمیلی 6/0 ابعاد حداکثر با سیلیسی یا کوارتزی یماسه مانند ریز بسیار

متداول هایبتن به نسبت زیر مزایای از RPC. گرددمی تولید کنندهروانفوق توجهی قابل مقدار از استفاده و( W/CM) سیمانی مواد

.[11-1] است برخوردار دیگر

در یابد؛می افزایش مخلوط همگنی ،مترمیلی 6/0 تا 1/0 یمحدوده در ریز بسیار هایدانهسنگ از استفاده و دانهدرشت حذف با -1

. شودمی حذف سیمان خمیر و دانهدرشت بین انتقال یناحیه دانه،ت درش حذف با ضمن

فشاری مقاومت جمله از مکانیکی مشخصات کننده،روانفوق از استفاده و ترکم حتی و 2/0 به آن رساندن و W/CM کاهش با -2

.یابدمی بهبود خمشی و

سیمان، هیدراسیون از حاصل 2Ca(OH) با پوزوالنی هایواکنش ایجاد با سیلیسدوده ویژهبه پوزوالنی مواد کردن اضافه -3

2Ca(OH) یهیدراته کلسیمسیلیکات قوی هایزنجیره تشکیل باعث و کندمی مصرف را ضعیف (H-S-C )ضمن در شود؛می اضافی

. شودمی بتن دوام و مکانیکی مشخصات افزایش باعث فوق عملکرد دو. شودمی هاC-S-H بین حفرات نمودن پُر باعث سیلیسدوده

مقاومت و گسیختگی مدول پذیری،شکل ویژهبه مکانیکی مشخصات بهبود باعث سیمان خمیر در فوالدی الیاف از استفاده -4

. شودمی RPC کششی

ریزساختار بهبود باعث بتن آوریعمل جهت اتوکالو یا آب بخار از استفاده همچنین و بتن گیرش از قبل بتن به فشار اعمال -5

.شودمی

. شودمی بتن تراکم افزایش باعث هادانهسنگ یاندازه یبهینه توزیع از استفاده -6

در ساخت RPCای است که از است، اولین سازه m 60ی ارای طول دهانهساخته شد و د 1997در سال پل شربروک در کانادا که

از الیاف فوالدی در ساخت بود و MPa 150مورد استفاده در ساخت این پل دارای مقاومت فشاری RPCبتن آن استفاده شده است.

اوری شدند. از آن زمان تا گراد عملی سانتیدرجه 90روز توسط بخار آب 2به مدت تیرهای اصلی این پل ده است. آن استفاده نش

ی بتنی ترین قطعهنازک. [12] است هشد های زیادی در کشورهایی مثل ژاپن، کره، آمریکا و استرالیا با این بتن ساختهکنون پل

RPCباشد. بتن می mm 20باشد که دارای ضخامت می m 6×5مربوط به سقف یک ایستگاه قطار به ابعاد RPCساخته شده با

RPCاز بتن سنجی استفاده تحقیقاتی نیز در مورد امکان .[12] باشدمی MPa 150مورد استفاده در این سازه دارای مقاومت فشاری

. [14, 13] استاهن انجام شده های راهی ریلبتنساخته بتنی و یا در دال در ساخت قطعات نمای پیش

مقاومت دارای محققین توسط شده ساخته هایبتن که دهدمی نشان RPC روی بر شده انجام تحقیقات یتاریخچه بررسی

،MPa8-6 یمحدوده در کششی مقاومت ،MPa60-30 یمحدوده در خمشی مقاومت ،MPa800-100 یمحدوده در فشاری

3j/m یمحدوده در شکست انرژی و 3kg/m 3000-2500 یمحدوده در چگالی ،GPa 70-40 یمحدوده در االستیسیته مدول

محققین توسط که بتنی هایمخلوط در که دهدمی نشان همچنین تحقیقات یتاریخچه بررسی. [23-4] باشندمی 40000-1200

یماسه ،3kg/m 1400-950 یمحدوده در سیمان میزان ،24/0-15/0 محدوده در سیمانی مواد به آب نسبت است، شده ساخته

در فوالدی الیاف ،15/0-35/0 یمحدوده در( SF/C) سیمان به سیلیسدوده مقدار ،3kg/m 1400-1000 یمحدوده در کوارتزی

. دارد قرار 15/0-3/0 یمحدوده در سیمانی مواد به الیاف وزنی نسبت ،3kg/m 250-190 یمحدوده

بر هایکنندهروانفوق. شودمی استفاده روانی تامین برای کنندهروانفوق از لذا است؛ کم سیمانی مواد به آب نسبت RPC در

. دارند را مناسب تراکم با و همگن بتن تولید و روانی تامین قابلیت سولفونات مالمین و سولفونات نفتالین کربکسیالت،پلی یپایه

1 Reactive Powder Concrete (RPC) ACCEPTE

D MANUSCRIPT

در است ممکن دارد که دیرگیری خاصیت دلیل به کنندهروانفوق این اما است؛ کربکسیالتپلی یپایه بر کنندهروانفوق نوع بهترین

.[11] کند ایجاد را مشکالتی عملی کارهای

RPC و کششی مقاومت افزایش برای الیاف از بنابراین باشد؛می تُرد بتن این اما است؛ باالئی فشاری مقاومت دارای نیز الیاف بدون

کاهش باعث لذا و ندکنمی جلوگیری هاترک شدن باز از همچنین الیاف. [24-1] شودمی استفاده بتن نوع این پذیریشکل هبودب

قرار استفاده مورد محققین تحقیقات در هاالیاف سایر از بیش فوالدی الیاف الیاف، جنس نظر ار. شوندمی بتن پذیرینفوذ و ترک عرض

معراجی و همکاران تاثیر .[25] است نموده گزارش بتن وزن %2/6 را RPC در فوالدی الیاف مناسب میزان داکتال. است گرفته

دار بلند و الیاف فوالدی مستقیم کوتاه بود، را بر مقاومت فشاری، لیاف که شامل الیاف کربن ریز، الیاف فوالدی قالباستفاده از سه نوع ا

ترین تاثیر را بیش RPCیاف فوالدی به . نتایج بدست آمده نشان داد که افزودن ال[26] خمشی و جذب انرژی مورد بررسی قرار دادند

مقاومت فشاری را افزایش داند. %9و %10دار و الیاف فوالدی کوتاه به ترتیب بر مقاومت فشاری و خمشی دارد. الیاف فوالدی قالب

و کربن مقاومت فشاری تر از سایر الیاف بود. الیاف دار بر مقاومت خمشی و ظرفیت جذب انرژی قابل مالحظهتاثیر الیاف فوالدی قالب

ک تاثیر طول و قطر الیاف فوالدی را بر مقاومت ایپِرا اندکی کاهش داد؛ اما ظرفیت جذب انرژی را تا حدی بهبود بخشید. بتن خمشی

و طول mm 16/0( الیاف بدون قالب به قطر 1نوع الیاف که شامل: 3. برای این منظور [27] مورد بررسی قرار داد RPCخمشی

mm 6 ،2دار به قطر ( الیاف قالبmm 75/0 و طولmm 30 دار به قطر ( الیاف قالب3وmm 1 و طولmm 50 ورد بود، م

ترین دارای بیش mm 30و طول mm 75/0دار به قطر نتایج بدست امده نشان داده است که الیاف قالبآزمایش قرار گرفتند.

باشد. مقاومت خمشی می

سیمان هیدراسیون ار که Ca(OH(2 کل نمودن مصرف برای سیمانی مواد جای به سیلیسدوده %18 از استفاده معمولی بتن در

وزن %30 تا RPC در آن مقدار دارد، RPC در سیلیسدوده که پُرکنندگی خاصیت دلیلبه اما ؛[22] است کافی شود،می حاصل

.[2] یابد افزایش تواندمی سیمان

آوری که معموالً شود. دمای عملانجام می RPCپس از گذشت زمان گیرش نهائی سیمان بر روی آوری حرارتی معموالً عمل

پوزوالنی واکنش در تسریع باعث RPC آوریعمل جهت حرارت از استفادهگراد است. ی سانتیدرجه 200تا 90شود، بین استفاده می

که دهدمی نشان همکاران و زانی تحقیقات ضمن در ؛کندرا بلندتر می H-S-Cهای و زنجیره شودمی 2Ca(OH) و سیلیسدوده بین

نتایج . [29, 28] دارد بتن آوریعمل حرارت یدرجه با مستقیم یرابطه کند،می شرکت پوزوالنی واکنش در که سیلیسیدوده میزان

هایزنجیره ،آوریعمل روز 28 از پس حتی شود، آوریعمل C20 دمای با آب با RPC اگر که داد نشان همچنین هاآن تحقیقات

H-S-C تا آوریعمل حرارت افزایش با باشند؛می ضعیف نیز پوزوالنی هایواکنش و هستند کوتاه بسیارC90 وC250،

حرارتی آوریعمل زمان مدت که داد نشان نتایج همچنین. شوندمی ترقوی نیز پوزوالنی هایواکنش و بلندتر C-S-H هایزنجیره

نتایج ،C250یا C90دمای در حرارتی آوریعمل ساعت 48 از پس. دارد H-S-C هایزنجیره طول میزان بر زیادی بسیار تأثیر

. ندشومی شیمیائی هایواکنش وارد نیز کوارتزی هایدانهسنگ که است داده نشان آمده بدست

مورد بررسی قرار RPCروی مقاومت فشاری آوری مختلف را بر نوع روش عمل 6تاثیر 2016نژاد و همکاران در سال مستوفی

آوری در بخار آب ( عملC20 ،2روز در آب 28آوری به مدت ( عمل1آوری استفاده شده عبارت بودند از: روش عمل 6. [10]دادند

C 95 آوری در بخار آب ( عمل3روز، 7به مدتC 95 ساعت در آب 24به مدت اوری عملروز و سپس 7به مدتC 120 ،4 )

C 95آوری در بخار آب ( عملC 120 ،5روز در آب 7به مدت آوری عملروز و سپس 7به مدت C 95آوری در بخار آب عمل

( 6 و C 220روز در آب 7آوری به مدت و در پایان عمل C 120روز در آب 7به مدت آوری عمل روز و سپس 7به مدت

. نتایج بدست آمده C 220روز در آب 7اوری به مدت و سپس عمل C 125روز در دمای 3آوری در دستگاه اتوکالو به مدت عمل

روز در آب 7اوری به مدت و سپس عمل C 125روز در دمای 3آوری در دستگاه اتوکالو به مدت عملاز این تحقیق نشان داد که

C 220 ترین تاثیر را بر افزایش مقاومت فشاری بیشRPC .دارد

قبل از اینکه بتن دچار گیرش شود، RPCاعمال فشار بر بتن تحقیقات انجام شده توسط محققین همچنین نشان داده است که

ACCEPTEاز گیرش سیمان، قبل RPCبر MPa 25ایپک و همکاران نشان دادند که با اعمال فشار شود. باعث افزایش مقاومت فشاری میD M

ANUSCRIPT

را بر آوری حرارتی و اعمال نیروی فشاری قبل از گیرش هِلمی و همکاران تاثیر عمل. [4]شود ر میبراب 2مقاومت فشاری بتن تقریبًا

RPC یاید اما حجم ت آمده نشان داد که با استفاده از فشار کل حجم حفرات کاهش میس. نتایج بد[12] مورد بررسی قرار دادند

کند هیدراسیون و پوزوالنی را تسریع میواکنش ،آوری حرارتیگیری کردند که عملنتیجهطور اینها یابد. آنحفرات موئین افزایش می

ی انتقال آوری حرارتی و اعمال فشار تاثیری بر ناحیهشود؛ اما عملی موئین میو باعث تشکیل محصوالت هیدراسیون در داخل شبکه

بتن ندارد.

فشاری، مقاومت ویژهبه مکانیکی مشخصات بر مختلف پارامترهای تأثیر بررسی با که اندنموده تالش محققین اخیر، سال 20 در

. است نشده ارائه کنون تا بتن نوع این اختالط طرح برای مشخصی روش وجود این با اما کنند؛ ارائه RPC برای ایبهینه اختالط طرح

برابر سیمان مقدار 3 ،2/0 و 175/0 ،15/0 برابر سیمانی مواد آب نسبت 3 شامل که RPC بتن مخلوط 27 الدینمصلح و احمد

فشاری مقاومت ساختند بود، %25 و %20 ،%15 برابر سیمان به سیلیسدوده نسبت 3 و مترمکعب بر کیلوگرم 1200 ،1100 ،1000

یمحدوده در و یکدیگر به نزدیک بود، شده انجام هاآن روی بر معمولی آوریعمل همگی که شده ساخته بتنی هایمخلوط یروزه 28

MPa 5/138-3/123 افزایش و سیمان میزان افزایش سیمانی، مواد به آب نسبت کاهش که داد نشان آمده بدست نتایج. بودند

. شودمی RPC بتن فشاری مقاومت افزایش باعث سیمان به سیلیسدوده نسبت

بازالت، هایسنگدانه از استفاده با هاآن. [6] نمودند بررسی را RPC بتن روی بر ماسه نوع اثر ،2010 درسال همکاران و آیدین

که، یافتند دست نتیجه این به اتوکالو با و اتوکالو بدون آوریعمل با بتن ساخت در گرانیت و متخلخل بوکسیت کوارتز، آهک، سنگ

افزایش با توانمی را RPC بتن فشاری مقاومت چنینهم. باشدمی کوارتز یسنگدانه به مربوط آمده بدست فشاری مقاومت ترینبیش

بدون آوریعمل به نسبت اتوکالو دستگاه توسط آوریعمل از استفاده صورت در. داد بهبود هیدراسیون فرایند در بخار آوریعمل

.داد افزایش %59 تا %21 را فشاری مقاومت توانمی اتوکالو،

بتن هایمخلوط تحقیق این در .[7] دادند قرار بررسی مورد را RPC بتن تولید برای بهینه شرایط 2010سال در همکاران و تام

RPC هایاندازه با سیلیسی یماسه نوع سه از استفاده با 4/0 و 23/0 ،2/0 ،17/0 برابر سیمانی مواد به آب نسبت با mm 3/0-15/0،

mm 60-15/0 و mm 18/1-6/0نشان آمده بدست نتایج. شد انجام مختلف سنین در و متفاوت دماهای در آوریعمل و شد ساخته

گزارش همچنین هاآن. باشدمی 2/0 آن در سیمانی مواد به آب نسبت که است اختالطی طرح به مربوط فشاری مقاومت ترینبیش داد،

کافی آب حالت این در زیرا شود؛می بتن فشاری مقاومت کاهش باعث 2/0 از ترکم سیمانی مواد به آب نسبت از استفاده که نمودند

%5/2 مصرف ،2/0 برابر سیمانی مواد به آب نسبت از استفاده صورت در. باشدنمی دسترس در سیمان ذرات هیدراسیون جهت

آمده بدست مکانیکی خواص لحاظ از نتایج بهترین ،C502 دمای در آوریعمل و mm 6/0-15/0 یاندازه با ماسه کننده،روانفوق

. باشدمی صرفه به مقرون شده ساخته بتن همچنین و است شده حاصل MPa 200 فشاری مقاومت که طوری به است؛

قرار بررسی مورد را RPC بتن در بهینه آوریعمل شرایط و اختالط طرح تحقیقی، در 2016 سال در همکاران و نژادمستوفی

،19/0 و 18/0 ،17/0 ،16/0 ،15/0 ،14/0 ،13/0 برابر سیمانی مواد به آب نسبت با بتنی هایمخلوط تحقیق این در. [10] دادند

( SF/C) سیمان به سیلیسدوده نسبت مترمکعب، بر کیلوگرم 1150 و 1100 ،1050 ،1000 ،950 ،900 ،850 برابر سیمان مقادیر

یمحدوده در بتنی هایمخلوط فشاری مقاومت. گرفت انجام متفاوت دمایی شرایط در هانمونه آوریعمل. شد ساخته 3/0 و 25/0 برابر

MPa233-85 14/0 برابر آن در سیمانی مواد به آب نسبت که بود اختالطی طرح به مربوط فشاری مقاومت ترینبیش. داشت قرار،

برابر میکروسیلیس مقدار ،03/0 برابر( SP/C) سیمان به کنندهروانفوق نسبت ،3/0 برابر( SF/C) سیمان به میکروسیلیس تسبت3kg/m 330، 3 برابر سیمان مقدارkg/m1100 دمای با اتوکالو دستگاه در روز 3 مدت به آزمایش از قبل هانمونه و بود C125 و

. بودند گرفته قرار C220 دمای در روز 7 مدت به سپس

بین چسبندگی افزایش باعث فوالدی، الیاف با RPC در سیلیسدوده از استفاده که داد نشان 2004 سال در چو و چن تحقیقات

گزارش درصد 30 تا 20 بین را سیمان جای به سیلیسدوده جایگزینی درصد بهترین هاآن. شودمی سیمان ماتریس و فوالدی الیاف

.[17] نمودند

( سیلیسدوده+ سیمان) سیمانی مواد میزان ،(W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت تأثیر بررسی حاضر، تحقیق انجام از هدف

(CM)، سیمانی مواد به سیلیسدوده نسبت (SF/CM)، بتن فشاری مقاومت بر سیلیسی یماسه بندیدانه و سیمان نوع RPC ACCEPTED M

ANUSCRIPT

بررسی فوق پارامترهای از یکی گام هر در که طوری به شود؛می تقسیم گام چند به حاضر تحقیق اهداف، این به رسیدن برای. باشدمی

.شودمی ساخته و طراحی بعدی گام جهت جدیدی اختالط هایطرح گام، هر نتایج به توجه با و گرددمی

آزمایشگاهی یبرنامه -2

مصالح مورد استفاده -2-1

با بتن به دستیابی برای بنابراین دارد؛ آن ساخت در استفاده مورد مصالح مشخصات و نوع به زیادی حساسیت RPC بتن تمشخصا

به رسیدن برای. آید عمل به الزم دقت آن، شیمیایی و فیزیکی مشخصات و مصالح انتخاب در است الزم مطلوب، مکانیکی مشخصات

.است شده استفاده بتنی هایمخلوط ساخت جهت زیر مصالح از تحقیق این اهداف

سیمان -2-1-1

میزان دیگر عبارت به باشد؛می بتن مکعب متر یک در مصرفی سیمان عیار معمولی، هایبتن با RPC بتن اصلی هایتفاوت از یکی

به توجه با سیمان مقادیر RPC بتن در که است حالی در این باشد؛می 3kg/m400 حدود معموالً معمولی بتن در مصرفی سیمان

حاضر تحقیق در. دارد عهده بر RPC بتن در سزاییبه نقش سیمان لذا رسد؛می نیز 3kg/m1500 حدود تا سیمان به آب نسبت

سیمان یکارخانه محصول 5 و 2 ،1-425 ،1-525 تیپ پرتلند هایسیمان فشاری، مقاومت بر سیمان نوع تأثیر بررسی برای

در شده استفاده پرتلند هایسیمان شیمیایی و فیزیکی مشخصات. گرفتقرار استفاده مورد بتنی هایمخلوط ساخت برای شهرکرد

.باشدمی 15/3 مخصوص وزن دارای شده برده کاربه هایسیمان. است شده ارائه 2 و 1 جداول در ترتیب به تحقیق این

.[30] ی سیمان شهرکردهای پرتلندمورد استفاده محصول کارخانه: مشخصات فیزیکی سیمان1جدول

(MPa) زمان گیرش ثانویه مقاومت فشاری مالت

دقیقه()

زمان گیرش اولیه

)دقیقه(سطح مخصوص

(cm2/gr) نوع سیمان

روزه 28 روزه 7 روزه 3

≥50 ≥29 ≥17 20 ± 170 10 ± 100 5 پیپرتلند ت 2900≤

2 پیت پرتلند 2900≤ 45≤ 360≥ 22≤ 36≤ 53≤

≥54 ≥37 - 170 ± 20 ≥ 10±900 1-425 پیت پرتلند 3000≤

1-525 پیت پرتلند 3200≤ 45≤ 375≥ 12≤ 19≤ -

سیلیس دوده -2-1-2

سیلیس مصرفی در دوده ییایمیش آنالیز. شودمیفروسیلیس ازنا استفاده یکارخانه محصولسیلیس از دوده این تحقیقدر

که برای آمورف دارد SiO)2( سیلیس %90بیش از سیلیس مصرفی دودهشود، طور که مشاهده میاست. همان شده ارائه 3جدول

gr2m/مخصوص و سطح 2/2میکرون، وزن مخصوص 1تر از ذرات کم یباشد. همچنین اندازهمفید میهای پوزوالنی بسیار واکنش

است. 20-15

ACCEPTED M

ANUSCRIPT

.[30] شهرکرد مانیس یمحصول کارخانهمورد استفاده در این تحقیق پرتلند یهامانیس ییایمیش : آنالیز2 جدول

1-425سیمان تیپ 1-525سیمان تیپ 2تیپ سیمان 5سیمان تیپ عناصر شیمیایی

2/0± 70/21 2/0±20/21 3/0± 85/21 3/0± 00/22 SiO2

15/0±30/5 15/0±80/5 2/0± 35/5 2/0± 75/4 Al2O3

15/0 ± 90/3 15/0 ± 40/3 12/0 ±10/4 2/0 ±30/5 Fe2O3

2/0 ± 05/66 2/0 ± 90/66 2/0 ± 80/65 2/0± 70/65 CaO

70/1≥ 60/1≥ 70/1≥ 60/1≥ MgO

40/0 ≥ 40/0 ≥ 30/0 ≥ 40/0 ≥ SO3

70/0 ≥ 70/0 ≥ 70/0 ≥ 60/0 ≥ Total alkali

50/0 ≥ 50/0 ≥ 50/0 ≥ 50/0 ≥ LOI

30/0 ≥ 30/0 ≥ 30/0 ≥ 30/0 ≥ Cl

90/0 ≥ 60/1 ≥ 90/0 ≥ 90/0 ≥ Free CaO

25/0 ≥ 25/0 ≥ 25/0 ≥ 25/0 ≥ I.R

50/7 ≥ 50/3 ≥ C3 A

.[31] عناصر( ی)درصد وزن یسیلیس مصرفدوده ییایمیش : آنالیز3جدول

SiO2 Na2O MgO CaO Fe2O3 Al2O3 K2O L.O.I PH

)%( یمصرف سیلیسدوده 95 - 90 5/0 - 3/0 2 - 5/0 5/1 - 5/0 3/1 - 6/0 2/1 - 6/0 5/0 - 2/0 5/2-5/1 5/9-8

- ASTM C1240 [32] 85 - - - - - - 6مقدار مجاز مطابق

کنندهروانفوق -2-1-3

داخل در را هوا ریز حباب میزان ترینکم مصرفی یکنندهروانفوق که است این شود رعایت کنندهروانفوق انتخاب در باید که آنچه

شرکت محصول Structuro 335 یکنندهروانفوق از تحقیق این در. نیندازد تاخیر به را بتن گیرش چنینهم و کند ایجاد بتن

FOSROC باشدمی 08/1 برابر کنندهروانفوق این مخصوص وزن. شودمی استفاده باشد،می اترکربوکسیالتپلی یپایه بر که.

ی سیلیسیماسه -2-1-4

4 با چیروک شرکت محصول سیلیسی یماسه از تحقیق این در ،RPC فشاری مقاومت بر سیلیسیی ماسه بندیدانه بررسی برای

جدول و 1 شکل در ترتیب به شده استفاده سیلیسی یماسه شیمیائی آنالیز و بندیدانه هایمنحنی. شودمی استفاده بندیدانه نوع

. باشدمی %97 از بیش خلوص یدرجه دارای استفاده مورد سیلیسی یماسه شودمی مشاهده که طورهمان. [33] است شده ارائه 4

ACCEPTE .باشدمی 7/2 استفاده مورد سیلیسی یماسه مخصوص وزنD M

ANUSCRIPT

های بتنی.های سیلیسی مصرفی جهت ساخت مخلوطبندی ماسه: منحنی دانه1 شکل

.[33] یمصرف یسیلیماسه س ییایمیمشخصات ش :4جدول

SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 K2O Na2O MgO L.O.I نوع عنصر

97-99 مصرفی )%( یماسه 7/1-4/0 2/0-07/0 6/0-2/0 06/0-02/0 01/0-0 0 35/0-01/0

- - 03/0-8/0 02/0-08/0 2/0-7/0 4/0-7/0 51/0-63/1 96-1/98 )%( ماسه استاندارد

بتن اختالط هایطرح -3

مواد میزان ،(W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت تأثیر بررسی حاضر، تحقیق انجام از هدف شد، عنوان قبلی بخش در که طورهمان

مقاومت بر سیلیسی یماسه بندی دانه منحنی نوع و سیمان نوع ،(SF/CM) سیمانی مواد به سیلیسدوده نسبت ،(CM) سیمانی

برای بتن، مخلوط SF/CM، 4 تأثیر بررسی برای بتن، مخلوط CM، 12 و W/CM تأثیر بررسی برای. باشدمی RPC بتن فشاری

در آزمایشگاه بتن دانشگاه آزاد بتنی مخلوط 4 سیلیسی یماسه بندیدانهتاثیر بررسی برای و بتن مخلوط 4 سیمان نوعتأثیر بررسی

. است شده ارائه 8 تا 5 جداول در کدام هر اختالط هاینسبت. شد ساخته و طراحیشهر اسالمی واحد خمینی

جریان باید کارایی، دادن دست از باالی سرعت دلیل به RPC بتن در. رودمی شماربه RPC بتن مهم یمشخصه یک کارایی

یکلیه یکنندهروانفوق میزان اختالط، هایطرح یمقایسه برای تحقیق این در. شود انتخاب گیریقالب هنگام مناسبی اسالمپ

ظرف. شود مترمیلی 200±10 برابر کوچک اسالمپ جریان آزمایش در شدگیپخش قطر که گردید تنظیم طوری اختالط هایطرح

از اینمونه. باشدمی mm 60 ارتفاع و mm 100 بزرگ قطر ،mm 70 کوچک قطر با ناقص مخروط یک اسالمپ، جریان آزمایش

.است شده داده نشان 2 شکل در آزمایش این

هانمونه سازیآماده -3-1

شوند، دارای ساختار کن با سرعت کم ساخته میهای بتنی که با مخلوطنتایج تحقیقات هیرمات و یاراگال نشان داده است که مخلوط

در باال دوران سرعت با کنمخلوط از استفاده .[34] باشدها ضعیف میانتقال بین خمیر سیمان و ریزدانه یمتخلخل هستند و ناحیه

دور بر دقیقه و 100این محققین بهترین سرعت مخلوط کردن مصالح را .شودمی شده ساخته بتن کیفیت بهبود باعث RPC بتن

0

20

40

60

80

100

0.60.30.150

یور

عبد

صدر

یمع

جت

(mm) اندازه ذرات

1منحنی 2منحنی 3منحنی 4منحنی

ACCEPTED M

ANUSCRIPT

در که ایویژه کنمخلوط از بتنی هاینمونه ساخت برای حاضر، تحقیق دراند. دقیقه اعالم نموده 15بهترین مدت زمان اختالط را

.است شده استفاده است، دقیقه بر دور 360 دورانی سرعت حداکثر دارای و است شده داده نشان 3 شکل

کوچک. اسالمپ انیجرای از آزمایش نمونه :2شکل

.دقیقه بر دور 360 سرعت حداکثر با تحقیق این در استفاده مورد کنمخلوط: 3 شکل

:شد گرفته نظر در زیر صورت به اختالط ینحوه بتنی هایمخلوط ساخت جهت

.شوندمی وزن دقیق صورت به مصالح تمام ابتدا -1

.شوندمی مخلوط هم با و اضافه آب به کنندهروانفوق تمام -2

120 سرعت با دقیقه 2 مدت به و ریخته کنمخلوط درون سیلیسی ماسه و میکروسیلیس سیمان، ترتیب به خشک، مصاح تمام -3

.شوندمی مخلوط دقیقه بر دور

مخلوط دقیقه بر دور 240 سرعت با دقیقه 2 مدت به و گرددمی اضافه کنمخلوط به کنندهروانفوق و آب مخلوط تمام -4

.شوندمی

.یابدمی ادامه عملیات دقیقه بر دور 360 سرعت با دقیقه 4 مدت به سپس و شده خاموش ثانیه 10 مدت به کنمخلوط -5

نظر، مورد اسالمپ جریان میزان به رسیدن درصورت و شودمی گرفته اسالمپ جریان آزمایش شده، ساخته بتن از سپس -6

ACCEPTE اسالمپ جریان تا شودمی ساخته کنندهروانفوق میزان تغییر با دوباره شده آزمایش بتن صورتاین غیر در و شودمی انجام گیریقالبD M

ANUSCRIPT

. شودمی گیریقالب یآماده بتن مرحله، این از بعد. شود تامین نظر مورد

نمودند معرفی mm 100 ابعاد به مکعبی ینمونه را فشاری مقاومت گیریاندازه برای استاندارد ینمونه همکاران و ژیمینگ

. شد تهیه mm 100 ابعاد به مکعبی ینمونه 3 بتنی، مخلوط هر از فشاری، مقاومت گیریاندازه برای نیز حاضر تحقیق در لذا؛ [35]

انجام باعث سیلیس،دوده پوزوالنی فعالیت تشدید با باال دمای در آوریعمل و دارد مهمی نقش حرارت ،RPC بتن آوریعمل در

هایروش از آوریعمل برای محققین که شد عنوان مقدمه بخش در ..شد خواهد بتن ساختار ریز بهبود و هیدراسیون فرآیند ترکامل

گیردمی انجام روز 7 مدت به C90 آب در بتنی هایمخلوط هاینمونه یکلیه آوریعمل تحقیق این در. اندنموده استفاده مختلفی

.باشدمی متوسط انرژی مصرف دارای که

بحث و نتایج -4

میزان ،(W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت تأثیر بررسی حاضر، تحقیق انجام از هدف شد، عنوان قبلی بخش در که طورهمان

فشاری مقاومت بر سیلیسی یماسه بندیدانه نوع و سیمان نوع ،(SF/CM) سیمانی مواد به سیلیسدوده نسبت ،(CM) سیمانی مواد

بررسی فوق پارامترهای از یکی گام هر در و شودمی تقسیم گام چند به حاضر تحقیق اهداف، این به رسیدن برای. باشدمی RPC بتن

.شودمی ساخته و طراحی بعدی گام جهت جدیدی اختالط هایطرح گام، هر نتایج به توجه با سپس و گرددمی

سیمانی مواد به آب نسبت و سیمانی مواد مقادیر تأثیر -4-1

مواد به آب نسبت و( CM) سیمانی مواد میزان تأثیر بررسی جهت اول، گروه بتنی هایمخلوط تحقیق، این انجام از اول گام در

سیمانی مواد به آب نسبت 3 شامل بتنی هایمخلوط این. شد ساخته و طراحی RPC بتن فشاری، مقاومت بر( W/CM) سیمانی

(W/CM )1500 و 1400 ،1300 ،1200 سیمانی مواد میزان ،17/0 سیمانی مواد به آب نسبت در. است 23/0 و 2/0 ،17/0 برابر

و مترمکعب بر کیلوگرم 1300 و 1200 ،1100 ،1000 سیمانی مواد میزان ،2/0 سیمانی مواد به آب نسبت در مترمکعب، بر کیلوگرم

در. است شده انتخاب مترمکعب بر کیلوگرم 1200 و 1100 ،1000 ،900 سیمانی مواد میزان ،23/0 سیمانی مواد به آب نسبت در

مواد به سیلیسدوده میزان از شده گرفته نظر در بتنی مخلوط 12 در. شد ساخته( Mix 12 تا. Mix 1) بتنی مخلوط 12 مجموع

مشخصات. است شده استفاده شهرکرد 5 نوع پرتلند سیمان از و 1 نوع بندیدانه با سیلیسی یماسه ،2/0 برابر( SF/CM) سیمانی

5 جدول در شده ارائه اختالط طرح 12 هر یکنندهروانفوق میزان. است شده داده نشان 5 جدول در اول گروه اختالط هایطرح

در سیمانی مواد مقادیر افزایش با که دهدمی تشان 5 جدول. است شده تنظیم مترمیلی 200±10 شدگی پخش قطر به رسیدن جهت

توانمی صورتاین به را علت. یابدمی کاهش( SP/CM) سیمانی مواد به کنندهروانفوق نسبت میزان سیمانی، مواد به آب نسبت 3 هر

روی بر پوشش ایجاد یکی. دارد عهده بر وظیفه دو بتن در( آب+ سیلیسدوده+ سیمان) سیمان خمیر کلی طوربه که نمود توجیه

میزان یابد،می افزایش سیمانی مواد میزان وقتی ثابت، W/CM با بتنی مخلوط یک در. است بتن در روانی ایجاد دیگری و هادانهسنگ

برای لذا و شودمی بتن روانی افزایش باعث اضافی سیمان خمیر دانه،سنگ کاهش میزان به توجه با و یابدمی افزایش سیمان خمیر

. باشدمی تریکم یکنندهروانفوق به نیاز ثابت، روانی تامین

به آب نسبت حسب بر فشاری مقاومت تغییرات 4 شکل در. است شده ارائه 5 جدول در گروه این بتنی هایمخلوط فشاری مقاومت

تر است؛ لذا میزان دانه از خمیر سیمان بیشبا توجه به اینکه مقاومت سنگ. است شده داده نشان سیمانی مواد میزان و سیمانی مواد

طور کامل پوشش دهد و مقدار بیش از آن باعث کاهش مقاومت ها را بهدانهمواد سیمانی تا حدی الزم است که بتواند اطراف سنگ

شود، در طور که در این شکل مشاهده میهمانباشد. نیز گویای این مسئله می 4شود. نتایج ارائه شده در شکل فشاری بتن می

W/CM یابد؛ اما در یابد و سپس کاهش میافزایش میفشاری ، با افزایش مواد سیمانی در ابتدا مقاومت 23/0و 2/0برابر

17/0=W/CM شود که مقاومت فشاری زیاد می ،ی مورد بررسی با افزایش میزان مواد سیمانیبا افزایش مواد سیمانی در محدوده

با افزایش مواد سیمانی یا به عبارتی افزایش بسیار پائین است نسبت آب به مواد سیمانیچون در این حالت ی این است نشان دهنده

ACCEPTEه شده . نتایج ارائدهدشود و لذا مقاومت فشاری را افزایش میها میدانهخمیر سیمان، خمیر سیمان باعث افزایش پوشش سطح سنگD M

ANUSCRIPT

آن در سیمانی مواد به آب نسبت که است اختالطی طرح به مربوط فشاری مقاومت ترینبیشکه دهد و جدول نشان می 4در شکل

سیمانی مواد به آب نسبت با اختالط طرح از تحقیق یادامه برای بنابراین باشد؛می 3g/mk 1100 برابر سیمانی مواد مقدار و 2/0برابر

.است شده استفاده 3kg/m 1100 برابر سیمانی مواد مقدار و 2/0برابر

.یفشار تمبر مقاو یمانیآب به مواد س و نسبت یمانیمواد س زانیم تأثیر یبررس برایاختالط گروه اول یهاطرح :5جدول

شماره طرح

اختالط

مقاومت فشاری مشخصات طرح (3kg/m) های اختالطمیزان مصالح مورد استفاده برای طرح(MPa) CM C SF S SP W W/CM SP/CM )%(

1 Mix. 1200 960 240 800 72 2/175

17/0

6 108

2 Mix. 1300 1040 260 682 65 195 5 5/110

3 Mix. 1400 1120 280 568 56 6/215 4 120

4 Mix. 1500 1200 300 460 45 237 3 129

5 Mix. 1000 800 200 1055 75/

53

5/178

2/0

4/5 118

6 Mix. 1100 880 220 940 35 206 2/3 132

7Mix. 1200 960 240 820 24 4/230 2 127

8Mix. 1300 1040 260 673 26 6/249 2 124

9Mix. 900 720 180 1138 5/42 190

23/0

7/4 103

10Mix. 1000 800 200 1025 5/27 219 8/2 5/105

11Mix. 1100 880 220 881 20 245 8/1 116

12Mix. 1200 960 240 742 5/17 269 5/1 113

C مان،ی= س SF = سیلیسدوده، S یسیلیس ی= ماسه، SP = روان کننده، فوقW = آب وCM یمانی= مواد س.

ی.مانیسمواد آب به یهادرنسبت یمانیمواد س ریمقاد راتییبر حسب تغ یمقاومت فشار راتیینمودار تغ :4شکل

100

105

110

115

120

125

130

135

140

900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

ی ار

فشت

ومقا

م(M

Pa)

(Kg/m3)مقادیر مواد سیمانی

W/CM=0.23 W/CM=0.20 W/CM=0.17

ACCEPTED M

ANUSCRIPT

RPC فشاری مقاومت بر پرتلند سیمان نوع تأثیر -4-2

اختالط هایطرح( )Mix. 15 تا. Mix 13) اختالط طرح RPC، 3 بتن فشاری مقاومت بر سیمان نوع تأثیر بررسی منظور به

که. Mix 6 اختالط طرح برابر مصالح میزان با فوق اختالط طرح 3. گرید تعیین هاآن فشاری مقاومت و شد ساخته( دوم گروه

مواد میزان از موردنظر بتنی مخلوط 3 در اینکه یعنی شد؛ ساخته داشت، اول گروه اختالط هایطرح در را فشاری مقاومت ترینبیش

برابر( SF/CM) سیمانی مواد به سیلیس دوده ،2/0 برابر( W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت ،3kg/m 1100 برابر( CM) سیمانی

میزان و مصرفی سیمان نوع در بتنی مخلوط 3 این اختالف فقط و است شده استفاده 1 نوع بندیدانه با سیلیسی یماسه و2/0

ارائه مخلوط 3 هر یکنندهروانفوق میزان. است شده ارائه 6 جدول در اختالط هایطرح مشخصات. باشدمی هاآن یکنندهروانفوق

نیز. Mix 6 مخلوط مشخصات جدول در. است شده تنظیم مترمیلی 200±10 شدگی پخش قطر به رسیدن جهت 6 جدول در شده

میزان به است، شده استفاده 5 نوع پرتلند سیمان از آن در که اختالطی طرح که دهدمی تشان 6 جدول. است شده ارائه مقایسه جهت

طورهمان که نمود توجیه صورت این توانمی را مسئله این علت. دارد نیاز تریکم( SP/CM)سیمانی مواد به کنندهروانفوق نسبت

ثابت، W/CM با بتنی مخلوط یک در. است برخوردار تریکم مخصوص سطح از 5 نوع سیمان است، شده داده نشان 1 جدول در که

کنندهروانفوق مصرف میزان لذا و باشدمی الزم سیمان ذرات سطح پوشش جهت تریکم آب سیمان، ذرات مخصوص سطح کاهش با

داشتن دلیل به 5 نوع سیمان اند،نموده عنوان خود تحقیقات در نیز [2] چیرزی و ریچارد که طورهمان البته یافت؛ خواهد کاهش

A3C دارند نیاز تریکم آب میزان به ترکم .

فشاری مقاومت ترینبیش که دهدمی نشان است، شده ارائه 6 جدول در که بتنی هایمخلوط از گروه این فشاری مقاومت نتایج

مقدار بودن کم دلیل به امر این دلیل که ؛.(Mix 6) است شده استفاده 5 نوع پرتلند سیمان از آن در که است مخلوطی به مربوط

A3C چسبانندگی اثر باشدمی سیمان نوع این در A3C بتن در لذا و باشدمی کم RPC عدم است زیاد العادهفوق مقاومت با بتن که

A3C با سیمان از استفاده نیز [3] ایتسین و [36] همکاران و کوپوال. شودمی فشاری مقاومت افزایش باعث A3C کم مقدار یا وجود

.کنندمی توصیه RPC بتن ساخت برای را( %5 از ترکم) کم

ی.پرتلند بر مقاومت فشار مانینوع س تأثیر یبررس برای دوماختالط گروه یهاطرح: 6جدول

مقاومت فشاری (MPa)

SP/CM )%(

(3kg/m) های اختالطمیزان مصالح مورد استفاده برای طرح

طرحشماره

اختالطW SP S SF

C

1-525نوع 1-425نوع 2نوع 5نوع

132 2/3 206 35 940 220 880 0 0 0 Mix.6

111 0/4 5/202 75/43 940 220 0 0 0 880 Mix.13

119 5/3 5/204 75/38 940 220 0 0 880 0 Mix.14

104 3/3 6/205 36 940 220 0 880 0 0 Mix.15

C = مان،یس = SFسیلیسدوده، Sیسیلیس ی= ماسه، = SPروان کننده، فوق W آب و = CMیمانی= مواد س.

RPC فشاری مقاومت بر سیلیسدوده تأثیر -4-3

که شد ساخته.( Mix 18 تا. Mix 16) اختالط طرح RPC، 3 بتن فشاری مقاومت بر سیلیسدوده میزان تأثیر بررسی منظور به

ACCEPTE میزان از شده گرفته نظر در اختالط هایطرح در. گردید سیمانی مواد درصد 25 و 15 ،10 جایگزین سیلیسدوده هاآن در ترتیب بهD M

ANUSCRIPT

محصول 5 نوع پرتلند سیمان ،3kg/m 1100 برابر( CM) سیمانی مواد مقدار ،2/0 برابر( W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت

در که است. Mix 6 اختالط طرح مشابه که است شده استفاده 1 نوع بندیدانه با سیلیسی یماسه و شهرکرد سیمان یکارخانه

در. Mix 6 اختالط طرح همراه به گروه این اختالط هایطرح مشخصات. بود کرده کسب را فشاری مقاومت ترینبیش قبلی مطالعات

200±10 شدگیپخش قطر به رسیدن جهت 7 جدول در شده ارائه اختالط هایطرح یکنندهروانفوق میزان. است شده ارائه 7 جدول

.است شده تنظیم مترمیلی

.یسیلیس بر مقاومت فشارمقدار دوده تأثیر یبررس سوم برایاختالط گروه یهاطرح: 7جدول

شماره طرح

اختالط

مشخصات طرح (3kg/m)های اختالط طرحمیزان مصالح مورد استفاده برای مقاومت فشاری

(MPa) C SF S SP W SF/CM )%( SP/CM )%(

6Mix. 880 220 940 35 206 20 3/2 132

16Mix. 990 110 940 40 204 10 7/3 111

17Mix. 935 165 940 5/37 205 15 4/3 120

18 Mix. 825 275 940 40 204 25 3/7 5/130

Cمان،ی= س = SFسیلیسدوده، Sیسیلیس ی= ماسه، = SPروان کننده، فوق W آب و = CMیمانی= مواد س.

مقاومت %20 تا %10 از سیمان جای به سیلیسدوده جایگزینی درصد افزایش با که دهدمی تشان 7 جدول در شده ارائه نتایج

شده سیمانی مواد %20 جایگزین سیلیسدوده آن در که اختالطی طرح عبارتی به یابد؛می کاهش %25 تا %20 از و افزایش فشاری

فرآیند در سیلیس،دوده %20 از استفاده که دهدمی نشان مسئله این. باشدمی فشاری مقاومت ترینبیش دارای ،.(Mix 6) است

.دهدمی تشکیل بیشتری مقاوم بلورهای کلسیم، هیدروکسید ضعیف بلورهای تربیش حذف ضمن تواندمی سیمان هیدراسیون

RPC بتن فشاری مقاومت بر سیلیسی یماسه بندیدانه منحنی نوع تأثیر -4-4

. شد ساخته.( Mix 21 تا. Mix 19) دیگر اختالط طرح RPC، 3 بتن فشاری مقاومت بر بندیدانه منحنی تأثیر بررسی منظور به

هایمخلوط ساخت در استفاده مورد سیلیسی هایماسه بندیدانه منحنی شد، انتخاب خاص بندیدانه نوع یک اختالط طرح هر برای

،3kg/m 1100 برابر( CM) سیمانی مواد میزان شده گرفته نظر در اختالط هایطرح در. است شده داده نشان 1 شکل در بتنی

در 5 تیپ پرتلند سیمان و 2/0 برابر( SF/CM) سیمانی مواد به سیلیس دوده میزان ،2/0 برابر( W/CM) سیمانی مواد به نسبت آب

مشخصات. بود کرده کسب را فشاری مقاومت ترینبیش قبلی مطالعات در که است Mix. 6 اختالط طرح مشابه که شد گرفته نظر

ارائه اختالط هایطرح یکنندهروانفوق میزان. است شده ارائه 8 جدول درMix. 6 اختالط طرح همراه به گروه این اختالط هایطرح

که اختالطی طرح دهد،می تشان 8 جدول. است شده تنظیم مترمیلی 200±10 شدگی پخش قطر به رسیدن جهت 8 جدول در شده

ترکم( SP/CM) سیمانی مواد به کننده روانفوق نسبت میزان است، شده استفاده( 4منحنی) بندیدانه منحنی تریندرشت از آن در

جهت تریکم آب لذا و شده ترکم هادانه جانبی سطح ها،دانه یاندازه افزایش با ثابت، W/CM با بتنی مخلوط یک در زیرا است؛

.یافت خواهد کاهش کننده روانفوق مصرف میزان ثابت، روانی تامین برای بنابراین باشد؛می الزم هادانه پوشش

مقاومت ترینبیش شودمی مشاهده که طورهمان. است شده ارائه 8 جدول دز بتنی هایمخلوط از گروه این فشاری مقاومت نتایج

یاندازه شدن ریز با زیرا است؛ شده استفاده( 1منحنی) بندیدانه منحنی ریزترین از آن در که است اختالطی طرح به مربوط فشاری

.شودمی بتن فشاری مقاومت افزایش باعث مسئله این و شودمی تقویت هادانهسنگ و سیمان خمیر بین انتقال یناحیه هاسنگدانه ACCEPTED M

ANUSCRIPT

.یبر مقاومت فشار یسیلیس یماسه یبندنوع دانه تأثیر ی، جهت بررسچهارماختالط گروه یهاطرح: 8جدول

مقاومت فشاری (MPa)

(3kg/m) های اختالطمیزان مصالح مورد استفاده برای طرح مشخصات طرح

طرحشماره SP/CM (%) W SP

بندی ماسهمنحنی دانهSF C

4 3 2 1

132 2/3 206 35 0 0 0 940 220 880 6 Mix.

125 9/2 2/207 32 0 0 940 0 220 880 19 Mix.

5/120 8/2 9/207 3/30 0 940 0 0 220 880 20 Mix.

114 6/2 5/208 75/28 940 0 0 0 220 880 21 Mix.

C مان،ی= س = SF س،یلیکروسیم S یسیلیس ی= ماسه، SP= روان کننده، فوق W آب و =CM یمانی= مواد س.

گیرینتیجه -5

RPC بتنی مخلوط 21 بتن، فشاری مقاومت بر RPC بتن اختالط طرح گذارتأثیر پارامترهای تأثیر بررسی جهت حاضر تحقیق در

،900، 1000، 1200، 1300 ) (CM)سیمانی مواد مقدار 5 ،(23/0 و 17/0، 2/0) (W/CM) سیمانی مواد به آب نسبت 3 شامل که

سیمان نوع 4 ،(%25 و SF/CM( ) 10%، 15%، 20%)سیمانی مواد به سیلیسدوده نسبت 4 ،(مترمکعب بر کیلوگرم 1500 و 1400

این انجام از گام هر در. شد ساخته و طراحی بود، سیلیسی یماسه بندیدانه نوع 4 و( 5 نوع و 2 نوع ،525-1 نوع ،425-1 نوع)

از شده ساخته هاینمونه. گردید انجام تحقیق بعدی هایگام امده بدست نتایج اساس بر و شد بررسی موثر پارامترهای از یکی تحقیق،

.شودمی اشاره تحقیق این از آمده بدست اصلی و کلی نتایج به زیر در. شدند آوریعمل C 90 آب در روز 7 مدت به بتنی مخلوط هز

فشاری مقاومت ترینبیش بررسی، مورد( CM) سیمانی مواد مقدار و( W/CM) سیمانی مواد به آب هاینسبت بین در -1

مواد به آب نسبت از استفاده چنینهم. باشدمی 3kg/m1100= CM و W/CM= 2/0 آن در که است بتنی مخلوط به مربوط

دسترس در سیمان ذرات هیدراسیون جهت کافی آب حالت این در زیرا شودمی بتن فشاری مقاومت کاهش باعث 2/0 از ترکم سیمانی

نسبت افزایش با چنینهم. شودنمی انجام کامل آب، کمبود علت به نیز سیلیسدوده توسط پوزوالنی هایواکنش همچنین باشد؛نمی

که است این آن علت که کند،می پیدا کاهش RPC بتن فشاری مقاومت ،23/0 سیمانی مواد به آب نسبت به 2/0 سیمانی مواد به آب

بوده مضر بتن برای مقدار، این از بیش یاستفاده و کند هیدراته را سیمان ذرات بتواند که است الزم ایاندازه تا بتن در آب میزان اصوال

.گذاردمی منفی اثر فشاری مقاومت جمله از بتن خواص روی بر و

نوع درست انتخاب بنابراین دارد؛ کنندهروانفوق مصرف میزان و RPC بتن مقاومت بر زیادی تأثیر سیمان نوع اینکه به توجه با -2

مصرف میزان ترینکم و فشاری مقاومت ترینبیش که است داده نشان تحقیق این نتایج. است برخوردار ایویژه اهمیت از سیمان

.است شده استفاده 5 نوع پرتلند سیمان از آن در که است اختالطی طرح به مربوط کننده،روانفوق

در باشد،می RPC بتن فشاری مقاومت افزایش برای مناسب، پوزوالنی یماده یک عنوان به سیلیسدوده اینکه به توجه با -3

طرح به مربوط فشاری مقاومت ترینبیش ،C90آب در نمونه قرارگیری روز 7 یعنی تحقیق این در شده انجام آوریعمل شرایط

در سیلیسدوده درصد 20 زیرا ،(SF/CM= %20) است شده سیمانی مواد درصد 20 جایگزین سیلیسدوده آن در که است اختالطی

مقاوم بلورهای تشکیل افزایش و کلسیم هیدروکسید ضعیف بلورهای کاهش در را تأثیر ترینبیش تواندمی سیمان، هیدراسیون فرآیند

C-S-H باشد داشته .

به مربوط ،RPC بتن فشاری مقاومت ترینبیش. باشدمی گذارتأثیر ،RPC بتن مقاومت بر سیلیسی ماسه بندیدانه -5

ACCEPTE باشند، ریزتر هادانهسنگ چه هر زیاد، بسیار بامقاومت هایبتن در. است شده استفاده بندیدانه ریزترین از آن در که است مخلوطیD M

ANUSCRIPT

شدن ریزتر با همچنین. یابدمی افزایش بتن فشاری مقاومت نتیجه در و شودمی ترقوی دانهسنگ و سیمان خمیر بین انتقال یناحیه

.یابدمی افزایش کننده روانفوق مصرف میزان روانی تامین برای لذا و یابدمی افزایش هادانهسنگ مخصوص سطح ها،دانهسنگ

تشکر و قدردانی -6

کمال تشکر را ،های انجام شده برای انجام این تحقیقحمایت شهر به جهتنویسندگان مقاله از دانشگاه آزاد اسالمی واحد خمینی

دارند.

مراجع -7

[1] P. Richard, M. Cheyrezy, Composition of reactive powder concretes, Cement and concrete

research, 25(7) (1995) 1501-1511.

[2] P.-C. Aitcin, B.B. Stern, High-performance concrete, E & FN Spon, London, 1998.

[3] P.-C. Aïtcin, R.J. Flatt, Science and technology of concrete admixtures, Woodhead Publishing,

2015.

[4] M. Ipek, K. Yilmaz, M. Sümer, M. Saribiyik, Effect of pre-setting pressure applied to

mechanical behaviours of reactive powder concrete during setting phase, Construction and Building

Materials, 25(1) (2011) 61-68.

[5] A. Cwirzen, V. Penttala, C. Vornanen, Reactive powder based concretes: Mechanical properties,

durability and hybrid use with OPC, Cement and Concrete Research, 38(10) (2008) 1217-1226.

[6] S. Aydin, H. Yazici, M.Y. Yardimci, H. Yiğiter, Effect of Aggregate Type on Mechanical

Properties of Reactive Powder Concrete, ACI Materials Journal, 107(5) (2010).

[7] C.M. Tam, V.W. Tam, K.M. Ng, Optimal conditions for producing reactive powder concrete,

Magazine of Concrete Research, 62(10) (2010) 701-716.

[8] H. Yazıcı, M.Y. Yardımcı, S. Aydın, A.Ş. Karabulut, Mechanical properties of reactive powder

concrete containing mineral admixtures under different curing regimes, Construction and Building

Materials, 23(3) (2009) 1223-1231.

[9] H. Yazıcı, The effect of curing conditions on compressive strength of ultra high strength

concrete with high volume mineral admixtures, Building and environment, 42(5) (2007) 2083-2089.

[10] D. Mostofinejad, M.R. Nikoo, S.A. Hosseini, Determination of optimized mix design and

curing conditions of reactive powder concrete (RPC), Construction and Building Materials, 123

(2016) 754-767.

[11] S. Ahmad, A. Zubair, M. Maslehuddin, Effect of key mixture parameters on flow and

mechanical properties of reactive powder concrete, Construction and Building Materials, 99 (2015)

73-81.

[12] M. Helmi, M.R. Hall, L.A. Stevens, S.P. Rigby, Effects of high-pressure/temperature curing on

reactive powder concrete microstructure formation, Construction and Building Materials, 105

(2016) 554-562.

[13] J. Yang, B. Kong, C. Cai, J.S. Wang, Behavior of High-Speed Railway Ballastless Track Slabs

Using Reactive Powder Concrete Materials, Journal of Transportation Engineering, 142(8) (2016)

04016031.

[14] U. Mueller, N. Williams Portal, V. Chozas, M. Flansbjer, I. Larazza, N. da Silva, K. Malaga,

Reactive powder concrete for facade elements–A sustainable approach, Journal of Facade Design

and Engineering, 4(1-2) (2016) 53-66.

[15] G. Long, X. Wang, Y. Xie, Very-high-performance concrete with ultrafine powders, Cement

and concrete research, 32(4) (2002) 601-605. ACCEPTED M

ANUSCRIPT

[16] J. Ma, H. Schneider, Properties of ultra-high-performance concrete, Leipzig Annual Civil

Engineering Report (LACER), 7 (2002) 25-32.

[17] Y.-W. Chan, S.-H. Chu, Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive

powder concrete, Cement and concrete research, 34(7) (2004) 1167-1172.

[18] J. Kaufmann, F. Winnefeld, D. Hesselbarth, Effect of the addition of ultrafine cement and short

fiber reinforcement on shrinkage, rheological and mechanical properties of Portland cement pastes,

Cement and Concrete Composites, 26(5) (2004) 541-549.

[19] B.A. Graybeal, Material property characterization of ultra-high performance concrete, United

States. Federal Highway Administration. Office of Infrastructure …, 2006.

[20] H. Yazıcı, H. Yiğiter, A.Ş. Karabulut, B. Baradan, Utilization of fly ash and ground granulated

blast furnace slag as an alternative silica source in reactive powder concrete, Fuel, 87(12) (2008)

2401-2407.

[21] J. Liu, S. Song, L. Wang, Durability and micro-structure of reactive powder concrete, Journal

of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 24(3) (2009) 506-509.

[22] O. Mazanec, D. Lowke, P. Schießl, Mixing of high performance concrete: effect of concrete

composition and mixing intensity on mixing time, Materials and structures, 43(3) (2010) 357-365.

[23] K.M. Ng, C.M. Tam, V.W. Tam, Studying the production process and mechanical properties of

reactive powder concrete: a Hong Kong study, Magazine of concrete research, 62(9) (2010) 647-

654.

[24] X. Hou, S. Cao, Q. Rong, W. Zheng, G. Li, Effects of steel fiber and strain rate on the dynamic

compressive stress-strain relationship in reactive powder concrete, Construction and Building

Materials, 170 (2018) 570-581.

[25] H.G. Russell, B.A. Graybeal, H.G. Russell, Ultra-high performance concrete: a state-of-the-art

report for the bridge community, United States. Federal Highway Administration. Office of

Infrastructure …, 2013.

[26] L. Meraji, H. Afshin, K. Abedi, Investigation into the Effects of Fibers Type on the Properties

of Reactive Powder Concrete, J. Civil and Env. Eng, 46(44) (2017) 89-96.

[27] M. Ipek, K. Yilmaz, M. Uysal, The effect of pre-setting pressure applied flexural strength and

fracture toughness of reactive powder concrete during the setting phase, Construction and Building

Materials, 26(1) (2012) 459-465.

[28] V.G. Papadakis, Experimental investigation and theoretical modeling of silica fume activity in

concrete, Cement and Concrete Research, 29(1) (1999) 79-86.

[29] H. Zanni, M. Cheyrezy, V. Maret, S. Philippot, P. Nieto, Investigation of hydration and

pozzolanic reaction in reactive powder concrete (RPC) using 29Si NMR, Cement and Concrete

Research, 26(1) (1996) 93-100.

[30] http://www.shahrekordcement.com, in.

[31] http://ferroazna.com, in.

[32] ASTM C1240, Standard Specification for Silica Fume Used in Cementitious Mixtures, in,

2005.

[33] http://cfs.chirookco.ir, in.

[34] P. Hiremath, S.C. Yaragal, Investigation on Mechanical Properties of Reactive Powder

Concrete under Different Curing Regimes, Materials Today: Proceedings, 4(9) (2017) 9758-9762.

[35] M.-z. An, L.-J. Zhang, Q.-X. Yi, Size effect on compressive strength of reactive powder

concrete, Journal of China University of Mining and Technology, 18(2) (2008) 279-282.

[36] L. Coppola, R. Troli, T. Cerulli, M. Collepardi, The influence of materials on the performance

of reactive powder concrete, in: Proceedings of the International Congress on High-Performance

Concrete, and Performance and Quality of Concrete Structures, Florianopolis, 1996, pp. 502-513.

ACCEPTED M

ANUSCRIPT

Influence evaluation of key mix design parameters

of reactive powder concrete on compressive strength

Sayyed Jalal Mosavi Fard1, Mohammad Reisi21

1Department of Civil Engineering, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr/Isfahan,

Iran 2Assistant professor, Department of Civil Engineering, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University,

Khomeinishahr/Isfahan, Iran

ABSTRACT Reactive powder concrete (RPC) is a new type of high performance concrete (HPC) which due to using fine

powder and pozzolanic materials as well as high amount of materials which are hydraulically active, is known as

this name. RPC characteristics have a high sensitivity to type and characteristics of materials used in RPC;

therefore, in order to achieve desired physical and mechanical properties, it is necessary to carefully consider

selection of materials and mix proportions. The purpose of this research was to investigate the effect of water to

ementitious materials ratio (W/CM), amount of cementitious materials (CM), silica fume to cementitious

materials ratio (SF/CM), cement type and grading of silica sand on compressive strength of RPC. To do so, 21

RPC mixes were designed and made. In each step of this research, one of the effective parameters were studied

and accoding to obtained results, the next steps were performed. RPC specimens were cured in 90 oC water for 7

days. Results showed that by using cement type V, cementitious materials of 1100 kg/m3, water to cementitious

materials ratio equal to 0.2, silica fume to cementitious materials ratio equal to 0.2 and use of silica sand with the

the finest grading, the highest compressive strength can be achieved.

KEYWORDS Reactive Powder Concrete (RPC); Water to cementitious materials ratio; Silica Fume; Compressive stre

1 Corresponding Author: Email: mreisi@iaukhsh.ac.ir ACCEPTE

D MANUSCRIPT