تاثیر استفاده از آب خاکستری به‎همراه زئولیت در ساخت و عمل‌آوری بتن غیرمسلح در عیارهای سیمان و سنین مختلف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران.

2 گروه عمران- سازه، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران

10.22112/jwwse.2019.189220.1161

چکیده

نظر به سهم قابل‎توجه صنعت بتن در مصرف آب و انتشار گازهای گلخانه­ای، بررسی امکان استفاده از آب­های نامتعارف و مصالح دوستدار محیط‎زیست در این صنعت ضروری است. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی برهم‎کنش سه نوع آب (شامل آب شهری، آب خاکستری و ترکیب آب شهری و آب خاکستری با نسبت برابر)، 4% جایگزینی سیمان با زئولیت (0، 10، 20 و 30 درصد)، دو سطح مصالح سیمانی (شامل 250 و 350 کیلوگرم بر مترمکعب) و پنج سن عمل­آوری (3، 7، 21، 56 و 90 روز) بر مقاومت فشاری بتن در سه تکرار با ساخت 360 آزمونه بتنی صورت‎گرفت. نظر ‎به تنوع قابل‎ملاحظه تیمارهای آزمایش در این پژوهش و با توجه به عدم تجزیه و تحلیل­های آماری در پژوهش­های قبلی، نتایج پژوهش حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی به‎صورت آزمایش فاکتوریل تحت آزمون­های تجزیه واریانس (ANOVA) و مقایسه میانگین­ها (LSD) قرارگرفت. نتایج نشان داد که استفاده از آب خاکستری و ترکیبی موجب افزایش مقاومت فشاری بتن شد. هم‎چنین، اگرچه کاربرد زئولیت در هر دو عیار سیمان عموماً منجر به کاهش مقاومت فشاری بتن شد، نرخ تغییرات در عیار سیمان 350 کیلوگرم بر مترمکعب به‎مراتب کمتر از عیار سیمان 250 کیلوگرم بر مترمکعب بود، به‎طوری‎که جایگزینی 10، 20 و 30 درصد زئولیت در مقایسه با تیمار عدم‎کاربرد زئولیت در عیار سیمان 250 کیلوگرم بر مترمکعب موجب کاهش مقاومت فشاری به­میزان به‎ترتیب 0/15، 1/26 و 0/34 درصد شد. ولی در عیار سیمان 350 کیلوگرم بر مترمکعب، مقاومت فشاری آزمونه­ها را به­ترتیب 4/2-، 4/5+ و 7/13- درصد تغییر داد. با این‎حال، با توجه به برهم‎کنش معنی­دار این دو عامل با نوع آب، که به‎معنای اثرات متفاوت نوع آب و درصد زئولیت در عیارهای مختلف سیمان است. انتخاب بهترین سطح کاربرد زئولیت و نوع آب با توجه به عیار سیمان موردنظر باید براساس آزمون طرح اختلاط در کارگاه به‎دست آید.

کلیدواژه‌ها


 
احمدی، ج.، بیگدلو، ا.، و سلیمانی­راد، م.، (1396)، "تاثیر استفاده از زئولیت، میکروسیلیس و متاکائولین بر کارایی و مقاومت بتن خودتراکم"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، 47(3)، 1-7.
احمدی، ج.، عزیزی، ح.، و کوهی، م.، (1394)، "بررسی تاثیر زئولیت در عیارهای مختلف سیمان بر روی مقاومت و نفوذپذیری بتن"، تحقیقات بتن، 8(2)، 5-18.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1371)، تعیین مقاومت فشاری آزمونه­های بتن، استاندارد ملی ایران شماره 3206.
اسراری، ا.، و شجاع­پور، ف.، (1395)، "بررسی کیفیت بتن سیمان سفید تهیه شده با پساب بهداشتی تصفیه­خانه فاضلاب (مطالعه موردی: شرکت سیمان سفید نی­ریز)"، تحقیقات بتن، 9(2)، 123-130.
اسماعیل­نیا عمران، م.، و فریدی، م.، (1393)، "رابطه مقاومت فشاری با مقاومت کششی و ضریب کشسانی در بتن خودتراکم حاوی سنگدانه بازیافتی و زئولیت طبیعی"، تحقیقات بتن، 7(1)، 7-22.
رنجبر، م.م.، مدندوست، ر.، و موسوی، س.ی.، (1392)، "بررسی تاثیر استفاده ترکیبی از دوده زئولیت بر خواص بتن تازه و سخت شده خودتراکم"، تحقیقات بتن، 6(1)، 53-71.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1371)، تعیین مقاومت فشاری آزمونه­های بتن، استاندارد ملی ایران شماره 3206.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1388)، بتن تازه- قسمت 1: نمونه­برداری، استاندارد ملی ایران شماره 3201-1.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1391)، استاندارد آب اختلاط بتن، استاندارد ملی ایران شماره 14748.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1393)، سنگدانه­ها- دانه­بندی سنگدانه­های ریز و درشت- روش آزمون، استاندارد ملی ایران شماره 4977.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1393)، ساخت و عمل­آوری آزمونه­های بتن در آزمایشگاه- آیین کار، استاندارد ملی ایران شماره 581.
سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، (1394)، سنگدانههای بتن- ویژگی­ها، استاندارد ملی ایران شماره 302.
سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور، (1383)، آیین­نامه بتن ایران (آبا)، نشریه شماره 120، 434ص.
سلطانی، ا.، طریقت، ا.، و رستمی، ر.ا.، (1396)، "تاثیر رس­های کلسینه شده و میکروسیلیس بر مقاومت فشاری بتن"، مهندسی سازه و ساخت، 4(1)، 33-50.
قویدل­شهرکی، م.، میری، م.، و رخشانی­مهر، م.ا.، (1395)، "بررسی آزمایشگاهی اثر استفاده از ترکیب زئولیت و متاکائولین بر دوام و خوردگی میلگرد در بتن خودتراکم"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، 46(1)، 49-58.
مهردادی، ن.، اکبریان، ا.، و حق­اللهی، ع.، (1388)، "استفاده از پساب تصفیه‎شده فاضلاب شهری در تهیه و نگهداری بتن"، محیط­شناسی، 35(50): 29-136.
وزارت نیرو، (1389)، ضوابط زیست محیطی استفاده مجدد از آب­های برگشتی و پساب­ها. نشریه شماره 535، 135 ص.
Amadi, B., and Shekarchi, M., (2010), "Use of natural zeolite as a supplementary cementitious material", Cement and Concrete Composites, 32, 134-141.
Al-Ghusain, I., and Terro, M.J. (2003), "Use of treated wastewater for concrete mixing in Kuwait", Kuwait Journal of Science and Engineering, 30(1), 213-228.
Al-Jabri, K.S., Al-Saidy A.H., Taha R., and Al-Kemyani, A.J., (2011), "Effect of using wastewater on the properties of high strength concrete", Procedia Engineering, 14, 370-376.
Al-Joulani, N.M.A., (2015), "Effect of wastewater type on concrete properties", International Journal of Applied Engineering Research, 10(19), 39865-39870.
Alqam, M., Jamrah, A., Al-Hafith, B.A., Al-Zubi, R., and Al-Shamari, N., (2014), "Fresh and hardened properties of sustainable concrete using recycled household greywater", Arabian Journal of Science and Engineering, 39, 1701-1708.
Alradhawi, H., and Angalekar, S.S., (2016), "Study the feasibility of use of grey water in concrete", International Journal of Science and Research, 5(6), 493-498.
APHA, (2012), Standard methods for examination of water and wastewater, American Public Health Association, 18th Edition, Washington DC.
Asadollahfardi, G, Asadi, M., Jafari, H., Moradi, A., and Asadollahfardi, R. (2015), "Experimental and statistical studies of using wash water from ready-mix concrete trucks and a batching plant in the production of fresh concrete", Construction and Building Materials, 98, 305-314.
Asadollahfardi, G., Delnavaz, M., Rashnoiee, V., and Ghonabadi, N., (2016), "Use of treated domestic wastewater before chlorination to produce and cure concrete", Construction and Building Materials, 105, 253-261.
ASTM C1602, (2012), Standard specification for mixing water used in theproduction of hydraulic cement concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org
Babu, G.R., and Ramana, N.V. (2018), "Feasibility of wastewater as mixing water in cement", Materials Today: Proceedings, 5, 1607-1614.
Babu, G.R., Reddy, B.M., and Ramana, N.V., (2018), "Quality of mixing water in cement concrete: A review", Materials Today: Proceedings, 5, 1313-1320.
BS EN1008, (2002), Mixing water for concrete: Specification for sampling, testing and assessing the suitability of water, including water recovered from processes in the concrete industry, as mixing water for concrete, British Standard Institution, www.bsigroup.com
BS EN3148, (1980),Method of test for water for making concrete (including notes on the suitability of the water). British Standard Institution.
Chatveera, B., and Lertwattanaruk, P., (2009), "Use of ready-mixed concrete plant sludge water in concrete containing an additive or admixture", Journal of Environmental Management, 90, 1901-1908.
El-Nawawy, O.A., and Ahmad, S., (1991), "Use of treated effluent in concrete mixing in an arid climate, Cement and Concrete Composites, 13, 137-141.
EPA, (2012), Guidelines for water reuse, EPA/600/R-12/618, Washington, D.C.
Ghrair, A.M., Al-Mashaqbeh, O.A., Sarireh, M.K., Al-Kouz, N., Farfoura, M., and Megdal, S.B., (2018), "Influence of grey water on physical and mechanical properties of mortar and concrete mixes", Ain Shams Engineering Journal, 9(4), 1519-1525.
ISO 12439, (2010), Mixing water for concrete, Last update: (2015).
Jana, D., (2007), "A new look to an old pozzolan: Clinoptilolite, A promising pozzolan in concrete", Proceedings of the 29th Conference on Cement Microscopy, Quebec City, Canada, May 20-24.
Khoshroo, M., Shirzadi Javid, A.A., and Katebi, A., (2018a), "Effect of chloride treatment curing condition on the mechanical properties and durability of concrete containing zeolite and micro-nano-bubble water", Construction and Building Materials, 177, 417-427.
Khoshroo, M., Shirzadi Javid, A.A., and Katebi, A., (2018b), "Effects of micro-nano bubble water and binary mineral admixtures on the mechanical and durability properties of concrete", Construction and Building Materials, 164, 371-385.
Madandoust, R., Sobhani, J., and Ashoori, P., (2013), "Concrete made with zeolite and metakaolin: a comparison on the strength and durability properties", Asian Journal of Civil Engineering (BHRC), 14(4), 533-543.
Markiv, T., Sobol, Kh., Franus, M., and Franus, W., (2016), "Mechanical and durability properties of concretes incorporating natural zeolite", Archives of Civil and Mechanical Engineering, 16, 554-562.
Nagrockiene, D. and Girskas, G., (2016), "Research into the properties of concrete modified with natural zeolite addition", Construction and Building Materials, 113, 964-969.
Najimi, M., Sobhani, J., Ahmadi, B., and Shekarchi, M., (2012), "An experimental study on durability properties of concrete containing zeolite as a highly reactive natural pozzolan", Construction and Building Materials, 35, 1023-1033.
Raggiotti, B.B., Positieri, M.J., and Oshiro, Á., (2018), "Natural zeolite, A pozzolan for structural concrete", Procedia Structural Integrity, 11, 36-43.
Sabet, F.A., Libre, N.A, and Shekarchi, M., (2013), "Mechanical and durability properties of self consolidating high performance concrete incorporating natural zeolite, silica fume and fly ash", Construction and Building Materials, 44, 175-184.
Valipour, M., Pargar, F., Shekarchi, M, and Khani, S., (2013), "Comparing a natural pozzolan, zeolite, to metakaolin and silica fume in terms of their effect on the durability characteristics of concrete: A laboratory study", Construction and Building Materials, 41, 879-888.
Valipour, M., Yekkalar, M., Shekarchi, M., and Panahi, S., (2014), "Environmental assessment of green concrete containing natural zeolite on the global warming index in marine environments", Journal of Cleaner Production, 65, 418-423.
Vejmelková, E., Ondráček, M., and Černý, R., (2012), "Mechanical and hydric properties of high performance concrete containing natural zeolites", International Journal of Materials and Metallurgical Engineering, 6(3), 186-189.