دانلود ترجمه مقاله بررسی عملکرد ستون های بتن مسلح روکش شده با بتن معمولی و بتن ژئوپلیمری (ساینس دایرکت – الزویر 2022)

بررسی عملکرد ستون های بتن مسلح روکش شده با بتن معمولی و بتن ژئوپلیمری

Investigation on the performance of reinforced concrete columns jacketed by conventional concrete and geopolymer concrete

چکیده
1. مقدمه
2. تحقیقات تجربی
3. بررسی تحلیلی
4. نتایج و بحث
5. نتیجه گیری
منابع

چکیده

هدف این تحقیق این است که مطالعه ای تجربی از رفتار ستون های بتن مسلح (RC) تقویت شده با استفاده از RC و پوشش بتن ژئوپلمیری (GPC) از طریق قرار دادن آنها در معرض بارگذاری محوری انجام دهد. نتایج تجربی با استفاده از مدل اجزای محدود (FEM) اعتبارسنجی تحلیلی می شوند. برای این بررسی، شش ستون بتن معمولی درجه M25 در معرض بیش از 75% بار نهایی قرار می گیرند. سپس سه ستون با استفاده از RC درجه M40 پوشش داده می شوند و سه ستون دیگر با استفاده از GPC درجه M40 پوشش داده می شوند. رفتار سطحی ستون RC معمولی و ستون های GPC پوشانده شده بررسی و مقایسه می شوند. از خطی سه بعدی و FEM برای اندازه گیری اثر ستون های RC معمولی و ستون های ژاکت GPC با در نظر گرفتن پلاستیسیته آسیب بتن (CDP) و مدلهای کشسانی-خمیری با سخت شوندگی ایزوتروپیک تحت افزایش بار استفاده می شود. نتایج معتبر در مقابل نتایج آزمایشی دقت 90% مدل تحلیلی را تایید کردند. 

2. تحقیقات تجربی
2.1. مصالح
سیمان پرتلند معمولی مطابق با BIS: 8112-1989 در این تحقیق استفاده می شود [20]. ماسه تولیدی به صورت سنگدانه ریز استفاده می شود و نیاز به ناحیه درجه بندی II از BIS:383-1970 را برآورده می کند. مقادیر وزن مخصوص و مدول نرمی به ترتیب 2.64 و 2.7 بودند [21]. شن محلی موجود با اندازه کمتر از 10 میلی متر برای مخلوط M40 و اندازه 20 میلی متر برای مخلوط M25 به صورت سنگدانه درشت استفاده می شوند. وزن مخصوص 2.75 بود و مدول نرمی 6.87 بود [21]. کنپلاست SP430 یک افزودنی فوق روان کننده و بدون کلرید تهیه شده از پلیمرهای نفتالین سولفونه شده منتخب است. این محلول قهوه ای است و فورا در آب پخش می شود [22]. در حالی که از فولاد تقویت کننده با قطر 8 میلی متر بعنوان خاموت استفاده می شود، فولاد تقویت کننده با قطر 12 میلی متر بعنوان آرماتور اصلی استفاده می شود. جدول 1 ویژگی های مکانیکی فولاد مسلح را نشان می دهد. مایع مولد واکنش برای بتن ژئوپلیمری برای واکنش های اولیه مواد شیمیایی در GSM موردنیاز است و متکشل از هیدروکسید سدیم (NaOH) یا هیدورکسید پتاسیم (KOH) و محلول سیلیکات سدیم (SSS) یا محلول سیلیکات پتاسیم (PSS) است. SSS/PSS در نسبت های مولی مختلف موجود است که ماهیت های شیمیایی آن براساس ملاحظات ژئوپلیمریزاسیون به شدت متغیر است. در این تحقیق، نسبت مولی در نظر گرفته شده SSS، 2 بود.

2.2. نمونه آزمایشی و طرح ترکیبی
شش ستون کوتاه RC با مقیاس یکسان تهیه شده با استفاده از نسبت بتن M25 با سطح مقطع 180 میلی متر × 180 میلی متر و ارتفاع 1500 میلی متر برای هر BIS 456:2000 ریخته گری و طراحی می شوند. شش ستون (C1,C2,C3,C4,C5 و C6) به صورت مصنوعی و با قرار دادن آنها در معرض بیش از 75 درصد بار نهایی تضعیف می شوند. سه نمونه (C1,C2 و C3) از شش نمونه به صورت معمولی با (بتن سیمانی) پوشانده می شوند و سه نمونه دیگر (C4,C5 و C6) با GPC با استفاده از هشت عدد میلگرد با قطر 12 میلی متر که با پیوندهای میلگرد با قطر 8 میلی متری محصور شده است، پوشانده می شوند. پوشش این شش ستون با استفاده از بتن معمولی با درجه M40 برای C1,C2 و C3 و بتن ژئوپلیمری برای مخلوط های C4,C5 و C6 انجام می شود. نسبت مخلوط بتن های M25 و M40 در جدول 2، درج می شوند [23]. نسبت مخلوط برای بتن GPC درجه M40 در جدول 3 نشان داده می شود.

2.3. آزمون مقاومت فشاری
آزمون مقاومت فشاری بتن بر روی نمونه های مکعب استاندارد با ابعاد 100×100×100 میلی متر پس از عمل آوری به مدت 3، 7 و 28 روز مطابق با BIS 516:1959 انجام می شود [24]. مکعب های بتنی با استفاده از یک دستگاه آزمایش جهانی با ظرفیت 1000 Kn به صورت دقیق در مرکز بلوک فوقانی کروی سر بارگذاری قرار می گیرند و بار فشاری با نرخ کنترل شده جابجایی 0.5 میلیمتر/دقیقه اعمال می شود تا زمانی که نمونه از کار بیفتد. این مقادیر ثبت می شوند و مقادیر فشاری محاسبه می شود. این نتایج در جدول 5 نشان داده می شوند. همانطور که از داده های ارائه شده در جدول 4 می توان مشاهده کرد، مکعب های بتنی GPC M40 هنگام مقایسه مقاومت فشاری مخلوط M40 معمولی و مخلوط GPC M40 باید مقاومت بهتری داشته باشند. نمونه های سیلندر به منظور یافتن مدول الاستیسیته با استفاده از یک دستگاه آزمایشی جهانی آزمایش می شوند. ظرفیت 1000 کیلونیوتن با جابجایی سرعت 0.5 میلی متر/دقیقه همانند شکل 1 نشان داده می شود. سطح مقطع سیلندر بتنی مورد استفاده دارای قطر 100 میلی متر و ارتفاع 200 میلی متر بود. سیلندرهای بتنی به صورت دقیق در بلوک بالایی سر بارگیری قرار می گیرند و بار فشاری تا زمان شکست نمونه اعمال می شود. این مقادیر ثبت می شوند و مدول الاستیسیته محاسبه می شود. این مقادیر در جدول 5 ارائه می شوند. شکل 2 نمودار تنش-کرنش درجات مختلف بتن را نشان می دهد.