KFUPM ePrints

A STUDY ON DURABILITY PROPERTIES OF ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE (UHPC) UTILIZING LOCAL FINE QUARTZ SAND

l A STUDY ON DURABILITY PROPERTIES OF ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE (UHPC) UTILIZING LOCAL FINE QUARTZ SAND. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
Restricted to Abstract Only until 15 January 2015.

5Mb

Arabic Abstract

يؤثر نقص تواجد الركام الخشن الجيد في كثير من أنحاء المملكة على القدرة على الحصول على خرسانة بمواصفات جيدة. بسبب الظروف البيئة المحيطة القاسية في منطقة الخليج العربي فإن هناك إهتمام بالغ في تطوير مادة اسمنتية جديدة تمتلك مواصفات ميكانيكية أعلى كما أنها تمتلك خصائص الديمومة. تم توثيق خرسانة المسحوق المتفاعل والتي تسمى أيضا بالخرسانة شديدة الصلابة حديثا على أنها خطوة متقدمة في المادة الخرسانية التي تصل قوتها إلى أكثر من 150 ميجا باسكال مع إمتلاكها خصائص الليونة والديمومة. تتكون الخرسانة شديدة الصلابة من محتوى عالي من الإسمنت بالاضافة إلى مادة ملدٌنة، ركام ناعم، وألياف صناعية، مع الحفاظ على مستوى قليل من نسبة الماء المضاف مقارنة مع كمية الإسمنت. يتم إستبدال الركام الخشن كليا بالركام الناعم والذي يعمل كعامل مساعد في تشغيل الخرسانة بخصائص ريولوجية ممتازة. من خلال الإبحاث السابقة، فإن هناك عدد محدود من الإبحاث الي تم إجرائها على الخرسانة شديدة الصلابة باستخدام مكونات محلية مع فحص أداء هذه الخرسانة في الظروف الجوية الموجودة، ومن أجل إستكشاف مدى إمكانية إنتاج هذا النوع من الخرسانة وفحص مدى فعالية هذه الخرسانه فإنه تم إجراء بحث متكامل على مرحلتين، يشمل الجزء الأول تحضير 27 عينة من الخرسانة شديدة الصلابة من خلال طريقة 33 تصميم التجربة ومن خلال تغيير العوامل الرئيسية الثلاثة التي تشمل نسبة الإسمنت وكمية السيليكا بالاضافة إلى نسبة الماء إلى المادة الاسمنتية، كما يشمل هذا الجزء فحص هذه العينات للحصول على الخصائص الميكانيكية. يشتمل الجزء الثاني من هذا البحث على فحص جميع العينات للحصول على خصائص الديمومة. تم القيام بهذه الإطروحة بناء على الجزء التاني من هذا المشروع والذي يركز على تطوير خصائص الديمومة للخرسانة شديدة الصلابة. تم إجراء هذه الفحوصات لدراسة خصائص الإستادة للخرسانة شديدة الصلابة والتي تشمل عمق إختراق الماء، نفاذية الكلورايد، التوصيل الكهربائي، الرقم الهيدروجيني، وهجوم الكبريتات، معامل نشر الكلورايد، ومعدل تآكل حديد التسليح. قيم قليلة من عمق نفاذ الماء ونفاذية الكلورايد بالإضافة إلى قيم عالية للتوصيل الكهربائي والارقم اليدروجيني تم الحصول عليها لجميه هذه العينات والتي توضح قدرة هذه النوع من الخرسانة على مقاومة تآكل حديد التسليح. كما أنه لا يوجد دليل على حدوث أي تآكل نشط لجميع هذه العينات وبوسائل مراقبة ومتابعة كهربائية كيميائية لمدة 15 شهرا فإن هذه دليل ومؤشر على قدرة هذه الخرسانة على الحد من تآكل حديد التسليح.

English Abstract

Lack of good quality of coarse aggregates in many parts of Kingdom of Saudi Arabia is a major concern in producing high performance concrete. For the aggressive environmental conditions prevailing in the Arabian Gulf, there has been a growing interest in developing a new cementitious material possessing superior mechanical and durability properties. Reactive powder concrete, which is also called as ultra-high performance concrete (UHPC), has been recently reported to be an advanced concrete material having strength more than 150 MPa with both high ductility and durability. UHPC is prepared with high cement content, high dosage of superplasticizer, fine quartz sand, and fibers, maintaining a very low water/binder ratio. The coarse aggregate is entirely replaced by fine quartz sand which behaves as a self-placing material with excellent rheological properties. It is found through literature review that a limited amount of research has been conducted on producing UHPC using locally available ingredients and evaluating performance of UHPC for local environmental conditions. In order to explore the possibility of producing UHPC using local fine quartz sand and evaluating the performance of the developed mixtures of UHPC, an integrated research work was conducted into two parts. First part consisted of preparing a set of 27 mixtures of UHPC according to 33 factorial experiment designs by varying the three key mix parameters (cement content, silica fume content and water/binder ratio) and testing the mixtures of the UHPC for mechanical properties. Second part of the work was to carry out tests on all mixtures for determining the durability properties. This thesis is based on the second part of the project focusing on durability properties of the developed UHPC mixtures. The tests conducted to study the durability properties of UHPC mixtures included water penetration depth, chloride permeability, electrical resistivity, pH, sulfate attack, chloride diffusion coefficient and reinforcement corrosion rate tests. Very low values of water penetration depths and chloride permeability and very high values of electrical resistivity and pH recorded for all the mixtures of UHPC are indicative of high resistance of UHPC mixtures against reinforcement corrosion. The lack of evidence of active corrosion in almost all the mixtures of UHPC, as revealed by gravimetric and electrochemical monitoring for an exposure period of 15 months, also indicates the high resistance of these mixtures against reinforcement corrosion.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Civil Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Committee Advisor:Ahmad, Shamshad
Committee Co-Advisor:Azad, Abul Kalam
Committee Members:Al-Amoudi, Omar Saeed Baghabra and Al-Dulaijan, Salah and Al-Gahtani, Ahmad Saad
ID Code:139067
Deposited By:SHAREEF AHMED YOUSUF (g201004740)
Deposited On:22 Jan 2014 15:38
Last Modified:22 Jan 2014 15:38

Repository Staff Only: item control page