تحلیل و بررسی رفتار و دوام بتن معمولی با افزایش پودرآهن

در عصر حاضر، با توجه به چالش های زیست محیطی ناشی از تولید سیمان و انباشت ضایعات صنعتی، یافتن راهکارهایی برای بازیافت و استفاده مجدد از این مواد، به یک ضرورت تبدیل شده است. پودرآهن (سرباره کوره بلند) به عنوان یک محصول جانبی صنایع ذوب آهن، حجم عظیمی از این ضایعات را تشکیل می دهد. این پژوهش با هدف بررسی امکانسنجی استفاده از پودرآهن به عنوان جایگزین بخشی از سیمان در بتن معمولی و تحلیل تاثیر آن بر خواص مکانیکی و رفتار مهندسی صورت پذیرفته است. در این مطالعه آزمایشگاهی، نمونه های بتن با درصدهای مختلف سیمان (۵، ۱۰ و ۲۰ درصد) و با سطوح جایگزینی وزنی پودرآهن (۰، ۵، ۱۰ و ۲۰ درصد) ساخته شدند. آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده بر روی نمونه های ۷ و ۲۸ روزه مطابق با استاندارد ASTM D۲۱۶۶ انجام شد و نمودارهای تنش-کرنش، مقاومت فشاری و چقرمگی (طاقت) مصالح استخراج و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که جایگزینی ۱۰ درصد سیمان با پودرآهن، بهینه ترین ترکیب است که علاوه بر حفظ مقاومت فشاری قابل قبول، منجر به بهبود چشمگیر شاخص های شکل پذیری می شود. به طوری که کرنش نمونه ها در نقطه حداکثر مقاومت، تا ۶۰ درصد افزایش یافت و رفتار بتن از حالت ترد به حالت الاستو-پلاستیک تغییر یافت. همچنین، چقرمگی نمونه های حاوی پودرآهن در مقایسه با بتن معمولی، بهبودی در حدود ۵ تا ۲۰ درصد را نشان داد. این پژوهش نشان می دهد که پودرآهن می تواند در مقیاس میکروسکوپی مانند ذرات بسیار سخت و ریز عمل کرده و با اصلاح ریزساختار بتن، همزمان به افزایش مقاومت و شکل پذیری کمک کند. استفاده از پودرآهن تا سقف ۱۰ درصد به عنوان جایگزین سیمان، نه تنها یک راهکار اقتصادی و زیست محیطی برای مدیریت ضایعات صنعتی و کاهش آلودگی های ناشی از تولید سیمان است، بلکه می تواند با بهبود خواص مکانیکی کلیدی از جمله شکل پذیری و چقرمگی، به تولید بتنی با عملکرد برتر و پایدار منجر گردد.

کلیدواژه ها:

بتن معمولی ، پودرآهن (سرباره) ، جایگزینی سیمان ، مقاومت فشاری ، شکل پذیری