-
بتن به دلایل مختلفی مستعد ترک خوردگی است و رویکردهای خودترمیمی در بتن، راهکاری مناسب برای رفع آن به نظر می رسند. در میان روش های مختلف خود ترمیمی که اساس شیمیایی دارند، رسوب کلسیم کربنات ناشی از فعالیت متابولیک میکروارگانیسم ها، رویکردی دوست دار محیط زیست است. در نوشتار حاضر، با هدف ایجاد بینشی موثر و در راستای حفظ محیط زیست، به ارزیابی رویکردهای مختلف استفاده از باکتری در بتن، پتانسیل باکتری برای ترمیم ترک ها و تاثیر باکتری های مختلف در ویژگی های مهندسی بتن پرداخته شده است. تصاویر به دست آمده از ریزساختار بتن، نشان دهنده ی تشکیل بلورهای کلسیم کربنات در نمونه ها و تاییدی بر عملکرد امیدبخش باکتری در کاهش خلل وفرج، ترمیم ترک ها و بهبود خواص مهندسی بتن است. مشارکت باکتریایی در غلظت های {(10^{5}-10^{7},Cells/ml) منجر به افزایش مقاومت فشاری تا 49٪ و کاهش نفوذ یون کلر و جذب آب به ترتیب تا 69 و 94 درصد شده است. همچنین در غلظت های $rm{(10^{7}-10^{9},Cells/ml)}$، بیشینه ی عرض ترمیم ترک $rm{1.2 mm}$ بوده است.
کلید واژگان: خودترمیمی, رسوب کلسیم کربنات, باکتری, بهبود دوام, ترمیم ترکConcrete is one of the most widely used constructional materials which is disposed to cracking for various reasons. Cracking is one of the unavoidable defects in concrete. When micro-cracks develop and join together, a continuous network of cracks is formed inside the concrete. Cracks increase the permeability and reduce the impermeability against moisture and aggressive substances such as sulfate ions, chloride ions, and acids. These factors affect the structure durability and reinforcement corrosion and destroy the concrete matrix. The concrete self-healing approaches appear to be an appropriate idea to remove this damage. Among the different self-healing ways which are basically chemical, the Calcium Carbonate precipitation, resulting from the micro-organisms metabolic activities, is a new environmentally friendly strategy. Their ecological variety is high and can be found in different natural settings. In this way, to treat damaged structures, a microbial process is applied wherein the combination of bacteria, urea, and a calcium source forms calcium carbonate crystal that results in crack reduction, impermeability, and improved concrete mechanical properties. Biologically, the calcium carbonate precipitation helps heal the small cracks, fill pores, and bind other materials such as sand and gravel in concrete. These precipitations are the byproducts of the usual metabolic processes such as photosynthesis, urea hydrolysis, and sulfate reduction. To obtain a useful insight in this important researching area and to protect the environment, this article investigates different approaches of using bacteria in concrete, the bacteria potential to heal the cracks. Improving the properties of concrete was examined, and the laboratory results were interpreted. Investigation of the concrete micro-structure indicated the formation of the calcite crystals in the samples and confirmed the promising performance of bacteria in healing micro-cracks, improving the mechanical properties, and the concrete durability in the destructive environments. By reducing structural pores, bacterial participation at a concentration of 105-107 cells/ml led to an increase in compressive strength by and a decrease in the penetration of chloride ions and water absorption to and , respectively. Moreover, the maximum crack healing width at a concentration of 107-109 cells/ml about was mm.
Keywords: self-healing, Calcium Carbonate precipitation, Bacteria, crack healing, Mechanical properties, durability -
لایههای رسی متراکم به عنوان یکی از متداولترین لایههای نفوذناپذیر در اکثر سازههای ژیوتکنیکی مانند سدهای خاکی و مراکز دفن زبالههای شهری و رادیواکتیو کاربرد دارند. به دلیل خصوصیات ژیوتکنیکی خاص، این لایهها در طول عمر خود بهوسیله ترک-خوردگی دچار آسیب میگردند این ترکها باعث افزایش نفوذپذیری لایه و کاهش کارایی آن میگردد. با توجه به لزوم آگاهی و شناخت عوامل موثر بر پایداری سازههای ژیوتکنیکی ساخته شده با این لایهها در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از خاصیت خودترمیمی خاکهای رسی گامی در جهت بهبود عملکرد خاکها در شرایط مختلف برداشته شود. در تحقیق حاضر با انجام آزمایشات متعدد نشان داده شده است که میتوان با افزایش دامنه خمیری خاکهای رسی، سرعت ترمیم ترک را افزایش داد. نتایج بدست آمده نشان میدهد که افزودن نانورس مونتموریلونیت به خاک باعث افزایش فرآیند خودترمیمی ترکها میشود؛ گذشت زمان تاثیر این افزایش را در روند ترمیم ترکهای ایجاد شده در نمونه ها را کاملا آشکار می کند. میزان دبی خروجی نمونهها نسبت به زمان سپری شده در طی خودترمیمی اندازهگیری میشوند و با توجه به نمودارها مورد بررسی قرار میگیرند. آزمایشات نشان دادند که میزان درصدهای نانورس مونتموریلنیت بیتاثیر نبوده و باعث کاهش میزان جریان در نمونهها هستند، که این نشانهی خود ترمیمی ترک بوسیله افزودنی نانورس است. میزان کل دبی خروجی در نمونههای حاوی نانورس از نمونههای غیرافزودنی بسیار کمتر بود و میتوان از نانورس به عنوان ترمیم کننده ترکها بهوجود آمده در خاکهای رسی با عمق 5 سانتی متر استفاده کرد.
کلید واژگان: آبشستگی, ترک, دامنه خمیری, مونت موریلنیت, نانورسDense clay layers are one of the most common impermeable layers in most geotechnical structures such as earth dams and urban and radioactive waste landfills. Due to the specific geotechnical properties, these layers are damaged by cracking over their lifetime. These cracks increase the permeability of the layer and reduce its efficiency. Considering the necessity of knowledge and understanding of factors affecting the stability of geotechnical structures made with these layers, in this research, it has been tried to use a self-resilient property of clay soils to improve soil yield in different conditions. In the present study, it has been shown by numerous experiments that increasing the plasticity index's clay soils can increase the crack restoration rate. The results show that the addition of nanomorillonite to soil improves the self-healing process of the cracks; the time elapses the effect of this increase in the process of repairing cracks created in the specimens. The discharge rate of the samples is measured relative to the time elapsed during the self-repair and are examined according to the graphs. The experiments showed that the percentage of nano-clay montmorillonite is unaffected and reduces the amount of flow in the specimens, which is the self-restorative symptom of cracking by the addition of nano-clay. The total amount of discharge outflow in nano-clay samples from the non-additive samples was much lower, and nano-clay can be used as repairing cracks in clay soils at a depth of 5 cm.
Keywords: Scouring, Cracking, self resurfacing, montmorillinite, Nano Clay -
برای بهبود خواص مکانیکی و افزایش عمر مفید قطعات فلزی از روش های مختلف جوشکاری برای ترمیم ترک سطحی قطعات فلزی استفاده می شود. در این پژوهش برای ترمیم شیار های سطحی فولاد ساختمانی، کارآیی دو روش جوشکاری به نامهای جوشکاری شعله ای با پاشش پودر آهن خالص و جوشکاری نفوذی با پودر آهن خالص از طریق القای مغناطیسی مورد ارزیابی قرار گرفته است. ابتدا 8 دسته نمونه شامل 2دسته نمونه به عنوان نمونه شاهد و 6دسته دیگر شامل نمونه های شیاردار به عمق 1 میلیمتر و به طول 5/12 میلیمتر و با دهانه شیار به اندازه های 5/0، 75/0 و 1 میلی متر تهیه شد. سپس فرآیند ترمیم انجام شد. نتایج نشان داد که بعد از ترمیم شیار سطحی، استحکام کششی نمونه های ترمیم یافته به روش جوشکاری شعله ای و جوشکاری نفوذی به ترتیب با اختلاف 5/2 و 5/7 درصد به استحکام کششی فلز پایه رسیده است. بنابراین برای تعمیر ترک سطحی فولاد ساختمانی، روش جوشکاری شعله ای مطمئن تر از روش جوشکاری نفوذی است.کلید واژگان: استحکام کششی, اکسی استیلن, القای مغناطیسی, شعله احیاییTo improve mechanical properties and increasing useful life of metal parts, different methods of welding are used for repairing surface crack of metal parts. In this research, performance of flame welding by spraying pure iron powder and diffusion welding of pure iron powder through magnetic induction evaluated for repairing surface cracks of structural steel. First, eight specimens prepared including two control specimen and other six specimens grooved specimens in depth of 1mm and in length of 12.5mm and groove width in the sizes of 0.5, 0.75 and 1mm. then, two methods of repairing had done. Results showed that after repairing surface groove by using flame welding method and diffusion welding method, tensile strength of the repaired specimens reached to the tensile strength of control specimen with the margin of 2.5% and 7.5%, respectively. Therefore, flame welding method was safer than diffusion welding method for repairing surface groove of structural steel by using pure iron powder.Keywords: Tensile Strength, Oxyacetylene, Magnetic Induction, Reducing Flame
-
روسازی های آسفالتی به مرور زمان دچار پیرشدگی می شوند که این امر موجب کاهش سطح خدمت دهی و انعطاف پذیری این روسازی ها می گردد. ترک خوردگی در اثر پیرشدگی یکی از شایع ترین علل خرابی در روسازی های آسفالتی است. عدم ترمیم به موقع روسازی های ترک خورده می تواند باعث گسترش ترک و ایجاد سایر خرابی ها در روسازی گردد. برخی از ترک ها می توانند با استفاده از اعمال گرمایش به روش تابش امواج الکترومغناطیس ترمیم شوند. استفاده از روش گرمایش به روش تابش امواج الکترومغناطیس یکی از روش های نوین در ترمیم ترک ها در روسازی ها است. القای گرمایش از طریق امواج الکترومغناطیس موجب افزایش دمای قیر درون مخلوط های آسفالتی شده و موجب حرکت کردن قیر و پر کردن ترک ها می شود. در این تحقیق، تاثیر سطوح مختلف پیرشدگی مخلوط های آسفالتی روی گرمایش و ترمیم القایی روسازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور اعمال شرایط پیرشدگی، مخلوط های آسفالتی به مدت های 3، 5، 7 و 9 روز در گرمخانه در دمای °C85 نگهداری شدند. در این تحقیق، قیر خالص با استفاده از کربن فعال اصلاح شد. علاوه براین، تاثیر کربن فعال در خصوصیات مکانیکی و نرخ گرمایش آن به روش تابش امواج الکترومغناطیس در مخلوط های آسفالتی مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی تاثیر سطوح مختلف پیرشدگی در نرخ ترمیم القایی، آزمایش خمش نیم دایره ای در دماهای میانی و پایین انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزودن کربن فعال به قیر نه تنها موجب کاهش مقاومت آن نمی شود، بلکه می تواند موجب افزایش مقاومت نمونه ها در برابر ترک خوردگی نیز شود. نتایج بدست آمده نشان داد که افزایش سطح پیرشدگی موجب کاهش نرخ گرمایش نمونه های آسفالتی به روش تابش امواج الکترومغناطیس می شود. علاوه براین نتیجه گردید که، افزایش سطح پیرشدگی در مخلوط آسفالتی و افزایش طول شیار در نمونه های خمش نیم دایره ای موجب کاهش نرخ ترمیم القایی می گردد. علاوه براین، نتایج نشان داد که میزان ترمیم القایی در مخلوط های آسفالتی ترک خورده در دماهای پایین بیشتر از مخلوط های آسفالتی می باشد که در دماهای میانی ترک خورده اند.
کلید واژگان: گرمایش و ترمیم القایی, پیرشدگی, کربن فعال, آزمایش خمش نیم دایره ای, امواج الکترومغناطیسAging in asphalt pavements results in reduced serviceability and flexibility of pavements. Aging is not commonly considered as distress, but it substantially effects the rate of evolution of various distresses. One of the common distress observed in aged asphalt pavements is cracking. If cracks/micro-cracks are healed during their initial formation, the service life of the pavement will be increased. Otherwise, there will be the risk of crack propagation that results in more cracking and loss of pavement strength. It is well known that asphalt mixes have capability of self-healing their cracks/micro-cracks when they are exposed to high temperatures. Cracks/micro-cracks in asphalt mixes can be healed through an induced healing process. Induced healing of asphalt mixes by applying external electromagnetic radiation is an innovative technique to repair cracks/micro-cracks. Applying external energy through electromagnetic radiation increases the temperature of the asphalt binder in mixes, allowing it to move and fill the cracks/micro-cracks. Flowing and crack filling of asphalt binder play a significant role in induced healing characteristics of mixes. As temperature of the asphalt binder is increased, its viscosity will be decreased drastically. When asphalt binder gets to Newtonian fluid temperature or higher, the melted binder moves inside the cracks and micro-cracks and subsequently, the cracks will be healed. The aim of this research was to evaluate the effects of different aging levels on induced heating-healing of asphalt mixes. In order to impose different aging levels, asphalt mixes were aged in oven for 3, 5, 7 and 9 days at 85 ºC. Activated carbon was added to mixes so that to enhance electromagnetic sensitivity of mixes. In addition, effects of activated carbon on mechanical properties and microwave heating rate of mixes were determined. Results indicated that activated carbon, as a powder-based additive, improves electrical conductivity, induced heating-healing rate of asphalt mixes. In addition, it was shown that aging phenomenon in asphalt mixes decreases their heating rate, which was more pronounced in higher aging level. Lower heating rate of asphalt mixes resulting in lower efficiency of induced healing of mixes. For evaluating healing capability of mixes that were subjected to different aging levels, Semicircular Bending tests (SCB) was conducted at intermediate and low temperatures. It presented that induced healing efficiency of mixes decreased as the aging level and the notch length in SCB testing were increased. The adverse effects of aging on induced healing process can be attributed to increased viscosity of the asphalt binder in mixes, which limits moving capability of melted asphalt binders to move through damages and properly heal the cracks. Moreover, it resulted that, lower heating rate of aged mixes can be considered as another reason of reduction in induced healing efficiency. The results indicated that increased notch lengths not only affects load at fracture and fracture energy of mixes, but also it plays a significant role in induced healing efficiency of mixes. For further evaluation of the healing ability of asphalt mixes, combination effects of aging, notch lengths and testing temperature parameters were also investigated. Notch length and testing temperature was found to have significant effects on induced healing efficiency of mixes. In addition, the results indicated that induced healing efficiency of low temperature cracked asphalt mixes were more than that of asphalt mixes that were cracked at intermediate temperatures. The results suggest that the necessity of considering aging level in analyzing induced heating-healing process of asphalt mixes.
Keywords: Induced heating-healing, Aging, Activated carbon, Semicircular Bending test (SCB), Electromagnetic radiation -
فصلنامه نانو مواد، پیاپی 40 (زمستان 1398)، صص 211 -223در این تحقیق، برای سنتز نانوکامپوزیت پودر آلومینا (میکرونی/نانو) با 90 درصد حجمی، به همراه 10 درصد حجمی نانوذرات کاربید سیلسیم مخلوط گردید. ترکیب بدست آمده داخل آسیاب پرانرژی همگن شده سپس این ترکیب خشک شده و با استفاده از پرس سرد شکل دهی گردید. سپس قطعات خام حاصل به روش پرس گرم به مدت h 2 در دمای °C 1650 و فشار MPa 20 در اتمسفر گاز آرگون تحت زینتر قرار گرفت. در ادامه، عملیات حرارتی نمونه ها در دماهای 1200، 1400، 1500 و °C 1600 و در زمان های یک و دو ساعت تحت اتمسفر هوا انجام شد. بعد از عملیات حرارتی، نمونه های نانوکامپوزیتی توسط آنالیز XRD و SEM قبل و بعد عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز فازی نشان داد، که فازهای قبل و بعد از عملیات حرارتی فازهای دلخواه بوده اند.با بررسی تصاویر SEM، ترمیم ترک و رفتار ترک مورد بررسی قرار گرفت و با بررسی این نتایج، بعد از عملیات حرارتی خواص ترمیم ترک نانوکامپوزیت، کاملا متحول گردید و شرایط مطلوبتری نسبت به قبل از آن حاصل شد. همچنین با بررسی سختی نمونه های عملیات حرارتی شده، تغییر زیادی در سختی حاصل نگردیده است. دستاورد مهم این تحقیق در مورد چقرمگی شکست کامپوزیتنانوآلومینا- نانوکاربید سیلسیم بود کهحدود MPa.m1/2 56/5 حاصل شد .همچنین، چقرمگی شکست برای نمونه میکرو- نانو در بهترین حالت، مقدار MPa.m1/2 753/4 بدست آمد.کلید واژگان: آلومینا, کاربید سیلسیم, نانوکامپوزیت, چقرمگی شکست, ترمیم ترک
-
در این تحقیق، اثر افزودن مقادیر مختلف سیلیسیم (1، 2، 3 و 5 درصد وزنی) بر ریزساختار و قابلیت ریخته گری آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-4.5Cu-Si مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده، افزودن سیلیسیم موجب افزایش ابعاد و کسر حجمی تیغه های سیلیسیم یوتکتیک در ساختار آلیاژ می شود. افزودن سیلیسیم همچنین موجب بهبود سیالیت ریخته گری، کاهش میزان تخلخل های ساختاری و ارتقای مقاومت آلیاژ در مقابل پارگی گرم می شود. نتایج آزمون ریخته گری میله محدود حاکی از آن است که شاخص حساسیت به پارگی گرم آلیاژ پس از افزودن 1، 3 و 5 درصد وزنی سیلیسیم به ترتیب حدود 48، 78 و 88 درصد کاهش می یابد. در توافق با نتایج آزمون پارگی گرم، حضور گسترده بازوهای دندریتی و تخلخل های انقباضی بر روی سطح شکست پارگی گرم آلیاژ A206 حاکی از توانایی اندک مذاب این آلیاژ در تغذیه انقباضات انجمادی و ترمیم ترک های گرم ایجاد شده است. با افزایش غلظت سیلیسیم میزان تخلخل های انقباضی روی سطح شکست پارگی گرم کاهش یافته و به واسطه افزایش سیالیت و میزان فاز یوتکتیک سه تایی Al-Si-Cu و در نتیجه بهبود شرایط تغذیه و ترمیم ترک های گرم شکل گرفته هنگام انجماد، میزان دندریت های آزاد روی سطح تا حد چشم گیری کاهش می یابد و فضای مابین دندریت ها به نحو موثری توسط مذاب تغذیه می شود. با این حال در نمونه حاوی 5 درصد وزنی سیلیسیم میزان ذرات سیلیسیم یوتکتیک روی سطح شکست افزایش یافته و علایم شکست ترد روی سطح شکست پارگی گرم پدیدار می شود.
کلید واژگان: آلیاژ A206, سیلیسیم, قابلیت ریخته گری, پارگی گرم, سیالیتThis study was conducted to investigate the effect of Si addition (1, 2, 3, and 5 wt. %) on the microstructure and castability of hypoeutectic Al-4.5Cu-Si alloys. According to the results, Si addition increased the average size and volume fraction of eutectic Si platelets in the microstructure. Adding Si also improved the fluidity and decreased the porosity content of the alloy, and enhanced its resistance against hot tearing. According to the constrained rod test results, the hot tearing sensitivity index (HTS) of the alloys containing 1, 3, and 5 wt. % Si, was decreased by 48, 78, and 88%, respectively. In agreement with hot tearing testing results, the extensive existence of dendrites and shrinkage micropores on the hot torn surface of the alloy without Si implies on its low potential in feeding the solidification shrinkages and healing hot cracks. Adding Si decreased the amount of shrinkage micropores on the hot torn surface and due to improving the fluidity as well as increasing the amount of Al-Cu-Si ternary eutectic at the last stage of solidification, improved the feeding characteristics of alloy. Therefore, the amount of free dendrite arms was significantly decreased on the fracture surface. However, adding 5 wt. % Si increased the amount of eutectic Si on the hot torn surface giving rises to a more brittle fracture mode.
Keywords: A206 alloy, Silicon, Castability, Hot tearing, Fluidity -
ترک خوردگی روسازی آسفالتی پدیده ای اجتناب ناپذیر و مد اصلی خرابی در این روسازی ها است که در صورت عدم توجه هزینه گزافی را به دنبال دارد. این در حالی است که می توان با اقدامات پیشگیرانه، به نحو بسیار موثری هزینه های مذکور را کاهش داد. درزگیری ترک یکی از روش های نگهداری پیشگیرانه و ساده ترین و اقتصادی ترین راه برای ترمیم سطوح به تازگی ترک خورده روسازی آسفالتی است. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر ابعاد ناپیوستگی و تعمیر آن بر رفتار مکانیکی آسفالت انجام شده است. از این رو، نمونه های آسفالتی دارای ناپیوستگی تعمیرشده و تعمیرنشده ساخته شد و سپس آزمایش های خزش دینامیک، مدول برجهندگی، خستگی و دوام به روش لاتمن روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که برای لایه ای با دانه بندی ریزتر، درزگیری ترک های کم عرض (تا عرض 20 میلی متر)، مقاومت در برابر شیارشدگی بتن آسفالتی را بهبود می بخشد و همچنین درزگیری ترک ها می تواند مقاومت بتن آسفالتی را در برابر خستگی، بدون توجه به ابعاد ترک، افزایش دهد. برای لایه ای با دانه بندی درشت تر نیز درزگیری ترک های عمیق تر نسبت به عرض باعث کاهش مقاومت بتن آسفالتی در برابر شیارشدگی می شود و درزگیری ترک هایی که مجموع ابعاد عرض و عمق آن ها برابر با 20 میلی متر باشد، کاهش عملکرد خستگی را در پی خواهد داشت. برای لایه ای با دانه بندی ریزتر و لایه ای با دانه بندی درشت تر، درزگیری ترک به ترتیب باعث افزایش 7/7 و 9/8 درصدی مدول برجهندگی بتن آسفالتی می شود. همچنین، یافته ها حکایت از نقش پررنگ تر عرض ناپیوستگی نسبت به عمق آن بر رفتار شیارشدگی و دوام دارد. دستاوردهای این پژوهش می تواند در تصمیم گیری زمان مناسب درزگیری ترک ها و بهبود برخی خصوصیات روسازی، به موازات ترمیم ترک ها، کلیدی باشد. اما به طور کلی، اثر مطلوب درزگیری بر شیارشدگی، خستگی و دوام رویه های آسفالتی، جزیی و عمدتا قابل صرف نظر است. با این وجود، می توان درزگیری را یکی از راه های افزایش مدول برجهندگی رویه های ترک خورده در نظر گرفت.
کلید واژگان: ابعاد ناپیوستگی, روسازی آسفالتی, درزگیری, خصوصیات مکانیکی, دوامAsphalt pavement cracking is an unavoidable phenomenon and the main factor of failure in pavement, which if followed, will lead to high costs and yet, with preventative measures, these costs can be reduced very effectively. Crack sealing is one of the preventive maintenance methods and the simplest and most economical way to repair recently cracked surfaces of asphalt pavement. This study was conducted to investigate the effect of discontinuity dimensions and their repair on the mechanical behavior of asphalt. Therefore, asphalt samples with treated and untreated discontinuities were made. Then dynamic creep, resilient modulus, fatigue, and durability testing were performed by the Lottman method on the samples. The results show that for a layer with finer granulation, sealing of narrow cracks (up to 20 mm wide) improves the corrosion resistance of asphalt concrete. Also, sealing cracks can increase the resistance of asphalt concrete to fatigue, regardless of the dimensions of the cracks. For a coarser-grained layer, sealing cracks deeper than width also reduces the resistance of asphalt concrete to sealing. Sealing cracks with overall width and depth of 20 mm reduces fatigue performance. Regarding resilience modulus for a layer with finer granulation and a layer with coarser granulation, crack sealing increases the modulus of resilience of asphalt concrete by 7.7% and 8.9%, respectively. The findings also indicate a more prominent role of discontinuity width than its depth on rutting behavior and durability. The results of this study are key in deciding the appropriate time to seal the cracks after their formation and improving some pavement properties in parallel with the treatment of cracks. Even though, generally, the desired effects of treatment on rutting, fatigue, and durability of pavements are partial and mostly negligible. However, sealing can be considered as a way to increase the resilient modulus of cracked pavements.
Keywords: Discontinuity dimensions, Asphalt Pavement, crack treatment, Mechanical properties, Durability -
بتن یکی از پرکاربردترین مصالح تولیدی در دنیا است. ترک خوردگی در بتن مسیله ی شایعی است که در اثر مقاومت کششی نسبتا کم آن رخ می دهد. ترک های ایجاد شده در بتن، دلیل اصلی کاهشدوام و عمر مفید سازه های بتنی هستند. ترمیم مناسب و به موقع ریزترک های اولیه به منظور جلوگیری از گسترش آنها در بتن و کاهش هزینه های زیاد تعمیر و نگهداری، امری ضروری است. به همین منظور، روش های خودترمیمی توسعه یافته اند. افزودن میکروارگانیسم ها در نسبت های اختلاط بتن و تولید بتن زیستی یک استراتژی هوشمند و سازگار با محیط زیست برای ترمیم ترک های بتن است ویک موضوع جدید و نوآوری در صنعت بتن محسوب می شود. گونه های باکتریایی مقاوم در شرایط محیطی سخت و خشن بتن، نظیر باسیلوس ها، با تولید رسوب کربنات کلسیم طی یک فرآیند هیدراتاسیون مستمر، می توانند با پر کردن ریزترک های تازه تشکیل شده، بتن را ترمیم نمایند.هدف مقاله حاضر، شناسایی گونه ی باکتری موثر، و میزان تاثیر آن بر خواص مقاومتی بتن، به عنوان یک عامل ترمیم کننده است. نتایج حاکی از آن است که تغییرات ایجاد شده در خصوصیات مقاومتی بتن زیستی با افزودن باکتری باسیلوس سوبتیلیس در غلظت ، مقاومت فشاری را 24/24 درصد افزایش داده و همچنین، دوام بتن را به کمک فرآیند خودترمیمی باکتریایی بهبود می بخشد.
کلید واژگان: خودترمیمی, بتن زیستی, ریز ترک, رسوب کربنات کلسیمConcrete is one of the most used materials in the world. Cracking in concrete is a common problem that occurs due to its relatively low tensile strength. The cracks created in concrete are the main reason for the reduced durability and useful life of concrete structures. Proper and timely repair of primary cracking is necessary in order to prevent its expansion in concrete and reduce the high cost of maintenance. For this purpose, self-healing methods have been developed. Adding microorganisms to concrete mixing and bio-concrete production is an intelligent and environmentally friendly strategy for the repair of concrete cracks. Bacterial species resistant to hard and rough concrete environment such as bacillus, with the production of calcium carbonate precipitation, can be repaired in a continuous hydration process by filling freshly formed fine cracks. The aim of this study was to identify the effective bacterial species and its effect on the strength properties of concrete as a restorative agent.The results show that the changes in the strength properties of bio-concrete by adding Bacillus subtelius at a concentration of 〖10〗^8 (Cells⁄ml), increase the compressive strength by 24.24% and also improve the durability of concrete by bacterial self-healing process.
Keywords: Self-healing, bio concrete, micro crack, Calcium Carbonate Precipitation -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 1 (پیاپی 106، بهار 1401)، صص 13 -25در تحقیق حاضر با اضافه کردن سیمان های درشت دانه با قطر بزرگ تر از 75 میکرون به بتن به عنوان عامل خودترمیمی سعی به ترمیم و بهبود ترک ها شده است. در این فرایند به علت کاهش سطح مخصوص سیمان های درشت دانه و همچنین پایین بودن نسبت آب به سیمان، ذرات سیمان به طور کامل هیدراته نشده و قسمت داخلی ذرات سیمان به صورت کپسول سیمان هیدراته نشده باقی می ماند. با شکست و ایجاد ترک در بتن، کپسول های سیمانی حاوی سیمان های هیدراته نشده، شکسته شده و با آب عمل آوری واکنش نشان داده و به علت افزایش حجم حاصل از تولید محصولات هیدراتاسیون (hydration) مجدد ذرات سیمانی، باعث بسته شدن و ترمیم ترک می شوند. در این تحقیق ابتدا به کمک آزمایش مقاومت کششی به روش دو نیمه شدن در نمونه های استوان ه ای ترک ایجاد شده و پس از ثابت نگه داشتن عرض ترک با استفاده از بست های فلزی به میزان 200 میکرون و عمل آوری مجدد، خودترمیمی در خصوصیات مکانیکی با تعیین مقاومت کششی ثانویه و خودترمیمی در خصوصیات نفوذپذیری با آزمایش نفوذ آب بررسی شد. نتایج نشان داد که اولا در بتن های ساخته شده قابلیت خودترمیمی وجود دارد و ثانیا تاثیر سیمان درشت دانه در این عملکرد به مراتب بیشتر از تاثیر نسبت آب به سیمان می باشد. همچنین با استفاده از سیمان درشت دانه به عنوان عامل بهبودی، نمونه ها 12 تا 29 درصد بهبودی در مشخصات مکانیکی و 41 تا 100 درصد بهبودی در نفوذپذیری بتن ترک خورده از خود نشان دادند.کلید واژگان: خودترمیمی ذاتی, بتن با مقاومت بالا, عرض ترک, سیمان درشت دانه, هیدراتاسیون مجددJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 1, 2022, PP 13 -25IntroductionConcrete elements can be easily cracked due to several reasons, such as tensile stresses. When these cracks are connected to each other, permeability will increase and bearing capacity will decrease. Therefore, cracks may decrease the durability of concrete structures. Repair of cracked concrete structures is often expensive and sometimes impossible. Therefore, researchers by inspiration from autogenous recovery of small scratches in the body of live creatures, have presented self-healing concrete based on concrete characteristics. Utilization of such concretes may increase the durability of concrete structures and minimize repair and rehabilitation costs. Self-healing phenomenon is not new; Academy of science in France has observed the healing of micro cracks in 1836 (Hearn, N, Morley, 1997). The self-healing refers to the reduction of crack width itself. Systematic investigation of self-healing was started by Glanville in 1926. Autogenous self-healing is a case of healing that happens without using external agents (Glanville, 1931). Cementitious materials have such ability, because rehydration of cement particles may be continued and reaction products such as C-S-H and Portlandite will fill the cracks. Of course, when the unhydrated cement particles and water are available in the cement paste, this type of self-healing will occur. Parameters such as crack width, pH of curing water, temperature, the chemical composition of cement and etc. may influence on the self-healing process.Keywords: Autogenous self-healing, High strength concrete, crack width, Coarse cement particles, Rehydration
-
با گسترش شهرنشینی، کاربرد بتن و مصالح ساختمانی به صورت گسترده در سراسر دنیا در حال افزایش است. بنابراین استفاده از مکانیزمی که بتواند در افزایش طول عمر سازههای بتنی موثر باشد، ضروری است. دوام سازههای بتن آرمه عموما تحت تاثیر ترک قرار دارد. ترک در بتن به علتهای مختلف مثل حملات زیست محیطی، اضافه بار، دورههای یخ ذوب، یا آسیبهای تصادفی ایجاد میشود. ترکهای سطحی بتن، ورود مواد شیمیایی و خورنده مثل کلر را فراهم کرده که در اثر این عوامل، آرماتورهای داخل سازههای بتنآرمه خورده شده و موجب ازبین رفتن سازههای بتنی میشود. رسوبات آهکی میکروبی به عنوان یک درزگیر، توانمندی بالایی در پرکردن ترکها و شکافهای ریز در گرانیت، سنگ و ماسه دارد. در این روش اوره توسط آنزیم اورهآز ترشح شده از باکتری، هیدرولیز شده و کربنات کلسیم در حضور یون کلسیم تشکیل میشود و موجب بهبود پایداری و خواص بتن در طولانی مدت میشود. بنابراین مبحث استفاده از رسوبات زیستی در ترمیم ترک بتن میتواند به عنوان یک روش طبیعی و سازگار با محیط زیست مورد توجه قرار گیرد. این مقاله به بررسی پیشرفتهای اخیر و پتانسیل بالقوه این فناوری پرداخته است.
کلید واژگان: سیمان زیستی, مقاومت کششی, پایداری, ترسیب کربنWith urbanization expansion, application of concrete and construction materials is widely increasing throughout the world. Therefore, the use of a mechanism that can effectively extend the life of concrete structures is essential. Durable reinforced concrete structures are generally affected by the crack. Cracks in concrete are caused due to various reasons such as an environmental attack, overloading or accidental damage. Surface cracks in concrete facilitate the penetration of chemicals and corrosive chlorine, so as a result of these factors steel rebars corroded and caused the destruction of concrete structures. Calcium carbonate precipitates have proved their ability as a microbial sealant to fill the cracks and the gaps in Granites and sand. In this method, urea is hydrolyzed by the urease secreting bacteria and calcium carbonate is formed in the presence of calcium ion, which improves the stability and properties of concrete in the long term. Therefore, the use of microbial precipitation in concrete restoration can be considered as a natural and environmentally friendly strategy. This paper reviews current progress and potential of this technology.
Keywords: Biocement, Strength, Durability, Carbon sequestration
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر