اثر مدول نرمی مصالح سنگی بر خواص الکتروشیمیایی محصولات پایه سیمانی حاوی سنگدانه‌های طبیعی و بازیافتی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
1 استادیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2 دانش‌آموخته‌ی کارشناسی ارشد گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
10.48311/mcej.2026.119347.82906
چکیده
امروزه استفاده از مصالح بازیافتی به منظور حفظ منابع طبیعی برای نسل‌های آتی، یکی از ضرورت‌های اساسی در تمامی صنایع و به‌ویژه در صنعت ساختمان است. این پژوهش با هدف بررسی و مطالعه خواص الکتروشیمیایی محصولات پایه سیمانی حاوی سنگدانه‌های طبیعی و بازیافتی با مدول نرمی متفاوت (۲.۵، ۳ و ۳.۵) صورت پذیرفت. برای این منظور، شش طرح مخلوط ملات با نسبت آب به سیمان ثابت (برابر با 6/0) تهیه گردید که در آنها از سنگدانه‌های طبیعی(با منشأ آهکی) و بازیافتی استفاده شده بود. بر روی این نمونه‌ها، علاوه بر آزمایش مقاومت فشاری در سنین 28 و 90 روز، آزمایش‌های مربوط به پتانسیل نیم‌پیل، مقاومت پلاریزاسیون خطی و مقاومت پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نیز انجام شد. پس از انجام آزمایش‌ها و گردآوری داده‌ها، نتایج به وضوح نشان داد که خواص مورد بررسی کاملاً متأثر از نوع سنگدانه مصرفی (اعم از طبیعی یا بازیافتی) است. به‌طوری‌که در محصولات پایه سیمانی حاوی سنگدانه‌های بازیافتی، با افزایش مدول نرمی سنگدانه، میزان مقاومت فشاری افزایش یافت و شرایط برای وقوع فرآیند خوردگی میلگرد در ملات محدود و دشوارتر شد. این بهبود شرایط با افزایش مقادیر اندازه‌گیری‌شده برای پتانسیل نیم‌پیل و مقاومت خوردگی و همزمان، کاهش چگالی جریان خوردگی همراه بود. در مقابل، در محصولات پایه سیمانی حاوی سنگدانه‌های طبیعی، روندی کاملاً معکوس مشاهده گردید. با افزایش مدول نرمی سنگدانه‌ها، از مقاومت فشاری کاسته شد و شرایط برای وقوع خوردگی میلگرد تسهیل گردید. در این نمونه‌ها، همان شاخص‌ها، یعنی مقادیر پتانسیل نیم‌پیل و مقاومت خوردگی کاهش یافت و چگالی جریان خوردگی افزایش پیدا کرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Influence of Aggregate Fineness Modulus on the Electrochemical Properties of Cement-Based Materials Containing Natural and Recycled Aggregates

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Rastegar 1
Ebrahim Ghiasvand 1
Navid Ommi 2
Mohammad Hossein Ghasemi 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan. Iran
2 Master's Graduate, Department of Civil Engineering, Faculity of Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan. Iran
چکیده English

The utilization of recycled materials has become a fundamental necessity across all industries, particularly in construction, as part of global efforts to preserve natural resources for future generations. This research was conducted to investigate the electrochemical properties of cement-based products containing natural and recycled aggregates with varying fineness moduli of 2.5, 3.0, and 3.5. For this purpose, six mortar mix designs were prepared with a constant water-to-cement ratio, incorporating both natural and recycled aggregates according to the specified fineness moduli. In addition to compressive strength testing, the specimens were subjected to half-cell potential measurements, linear polarization resistance, and potentiodynamic polarization tests to evaluate the corrosion behavior of embedded steel reinforcements. The experimental results revealed completely contrasting behavioral patterns between mortars containing natural aggregates and those incorporating recycled aggregates. In mortars containing recycled aggregates, a decrease in the fineness modulus (finer sand particles) led to a reduction in compressive strength. This phenomenon was attributed to the weakened bond between the recycled aggregate particles and the new cement paste matrix. The highest compressive strength values were recorded for specimens with a fineness modulus of 3.5, while the lowest values were associated with a fineness modulus of 2.5. Conversely, mortars containing natural aggregates exhibited a completely opposite trend. As the fineness modulus decreased, the compressive strength showed a marked increase due to the increased surface area available for bonding between aggregate particles and cement paste. In this category, specimens with a fineness modulus of 2.5 demonstrated the highest compressive strength values, while those with a fineness modulus of 3.5 recorded the lowest performance. This contrasting pattern was consistently observed throughout the electrochemical investigations. Half-cell potential measurements showed that in recycled aggregate mortars, decreasing the fineness modulus resulted in more negative potential values, indicating an increased probability of corrosion. In recycled aggregate mortars with a fineness modulus of 2.5, the embedded reinforcements exhibited a 90% probability of corrosion after the first exposure cycle. In contrast, natural aggregate mortars with the same fineness modulus only reached similar corrosion probability conditions after the third exposure cycle. Linear polarization resistance measurements further confirmed these patterns. In recycled aggregate mortars, decreasing the fineness modulus was associated with reduced corrosion resistance. Specimens with a fineness modulus of 3.5 showed the highest corrosion resistance, while those with a fineness modulus of 2.5 exhibited the lowest values. This trend was completely reversed in natural aggregate mortars, where decreasing the fineness modulus led to improved corrosion resistance. Potentiodynamic polarization tests provided additional confirmation through analysis of electrochemical parameters. The anodic Tafel slope decreased with decreasing fineness modulus in recycled aggregate mortars, while increasing in natural aggregate mortars. The cathodic Tafel slope showed increasing values with decreasing fineness modulus in recycled aggregate mortars, whereas natural aggregate mortars showed decreasing cathodic Tafel slopes. In conclusion, a consistent behavioral pattern was observed across all experimental investigations. In mortars containing recycled aggregates, decreasing the fineness modulus consistently led to deterioration in both mechanical properties and corrosion resistance. However, in mortars containing natural aggregates, the same modification resulted in improved performance across all evaluated parameters. This fundamental difference in behavior is attributed to the inherently porous nature of recycled aggregates and their weaker bonding characteristics with the cement paste matrix compared to natural aggregates. These findings have significant implications for the practical application of recycled aggregates in sustainable construction.

کلیدواژه‌ها English

Recycled Aggregate
Compressive Strength
Half-Cell
Linear Polarization Resistance
Potentiodynamic Polarization Resistance

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 شهریور 1405