DURABILITY STUDY AND CHARACTERIZATION OF SELF-COMPACTING CONCRETE DEVELOPED UTILIZING SILICO-MANGANESE FUME. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF final thesis Mazen Abdullah 2022.pdf Restricted to Repository staff only until 17 August 2023. Download (5MB)

Arabic Abstract

حظيت الخرسانة ذاتيك الدمك مؤخرا باهتمام كبير من قبل العديد من الباحثين والمهندسين الإنشائيين نظراً لمزاياها وخصائصها الاستثنائية الطازجة والمتصلبة. للتغلب على المشكلات الفنية والبيئية والاقتصادية المتعلقة باستخدام نسبة عالية من الأسمنت في الخرسانة ذاتية الدمك، يتم السعي وراء الأساليب الحديثة لاستبدال الأسمنت جزئيًا بمواد النفايات الصناعية مثل الطين الأحمر، والخبث، ورماد وقود زيت النخيل، ومسحوق الزجاج، إلخ. محليًا، هناك طلب متزايد على إنتاج السبائك الصلبة وبالتالي تولد كميات هائلة من المنتجات الثانوية مثل الخبث وبودرة السيلكو منغنيز. في هذا البحث، تم إجراء تحقيق تجريبي لتقييم الأداء الطازج والديمومة لخلائط الخرسانة ذاتية الدمك المطورة من خلال دمج بودرة السيلكو منغنيز بنسب وزن 10-70%. لقد استوفت جميع الخلائط الخرسانية معايير الانسيابية الأوروبية المطلوبةEFNARC مع قدرة تمرير جيدة وملء مقاومة الفصل. إضافة بودرة السيلكو منغنيز ساهم في زيادة وقت الإعداد وكذلك حرارة الإماهة للخلائط الطازجة. كانت الخلائط الخرسانية المحتوية على ما يصل إلى 20٪ من بودرة السيلكو منغنيز متفوقة على مزيج التحكم في جميع أعمار المعالجة في مقاومتهم للانضغاط. علاوة على ذلك، تؤكد تقنية SEM لهذه العينات البنية المجهرية المكثفة بسبب التفاعل البوزولاني المحدود لبودرة السيلكو منغنيز والتعبئة الدقيقة لجزئياتها الدقيقة. أدى تضمين بودرة السيلكو منغنيز حتى 30% في الخرسانة ذاتية الدمك إلى انخفاض نفاذية الكلوريد وارتفاع المقاومة الكهربائية مقارنة بعينة التحكم. تأخر بدء تأكل التسليح في عينات الخرسانة الممزوجة بنسبة 10% الى 40% من بودرة السيلكو منغنيز مقارنة مع الخلطات الأخرى. أظهرت جميع الخلائط الخرسانية تدهورا وتفككا عند غمرها في حامض الكبريتيك بنسبة 2% نتيجة تكون الجبس. علاوة على ذلك، أظهرت الخرسانة المحتوية على 20% و30% من بودرة السليكو منغينز انخفاضا اقل في القوة عند 3 و6 أشهر من التعرض للحمض. أظهرت نتائج التوصيل الحراري للخلطات ذات المحتوى العالي من بودرة السيلكو منغنيز قيمًا أقل مقارنةً من مزيج التحكم بسبب البنية المجهرية المسامية وانخفاض الكثافة. بالنسبة لنتائج انتشار الكلوريد، تم الحصول على قيم أعلى لمعامل الانتشار الظاهري، ولكن بمحتوى كلوريد سطح أقل بسبب الزيادة في محتوى بودرة السيلكو منغنيز.

English Abstract

Self-compacting Concrete (SCC) has recently received considerable attention from several structural engineers and researchers due to its exceptional fresh and hardened properties. To overcome the technical, environmental, and economic issues regarding the use of high cement content in SCC, modern approaches are endeavored to replace the cement partially with industrial waste materials such as red mud, slag, palm oil fuel ash, and glass powder. Locally, there is a growing demand to produce steel alloys and thereby generating an enormous amount of waste by-products like slag and silico-manganese fume (SMF). In this thesis, an experimental investigation has been conducted to evaluate the fresh and durability performance of SCC mixes developed by incorporating SMF in weight proportions of 10-70%. All concrete mixes have met the flowability criteria required by EFNARC with good passing ability, filling ability, and segregation resistance. The addition of SMF was reported to increase the setting times as well as retard the hydration reaction of paste samples. Concrete mixes containing up to 20% SMF were superior to the control mix at all curing ages in their compressive strengths. Moreover, SEM of these samples subsidizes the densified microstructure in these samples due to the limited pozzolanic reaction of SMF and the micro filling of its finer particles. The inclusion of SMF up to 30% in SCC has resulted in lower chloride permeability, and higher electrical resistivity compared to the control sample. The initiation of reinforcement corrosion was delayed in concrete specimens blended with 10% to 40% SMF compared to other mixes. All concrete mixes exhibited deterioration and disintegration when immersed in 2% sulfuric acid due to the formation of gypsum. Moreover, concrete containing 20% and 30% SMF showed lower strength reductions at 3 and 6 months of acid exposure. The results of thermal conductivity of mixes with high SMF content showed lower values compared to the control mix due to the porous microstructure and reduction in density. For the chloride diffusion results, higher values of apparent diffusion coefficient but with lower surface chloride content were obtained due to the increase in SMF content.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental Civil Engineering Civil Engineering > Structural Engineering Research > Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Khaled, Hammad Raza
Committee Members:	Alosta, Mohammed Ali and Maslehuddin, Mohammed
Depositing User:	MAZEN ABDULLAH (g201381730)
Date Deposited:	22 Aug 2022 05:01
Last Modified:	22 Aug 2022 05:01
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142203