Journal of Engineering Sciences, Assiut University, Vol. 38, No. 2, pp. 343-353, March, 2010. EFEECT OF FINE AGGREGA TYPE ON MECHANICAL PROPERTIES OF ADMEXTURED/NON-AMIXTURED CONCRETE Civil Engineering Dept., Faculty of Engineering, Sana'a University, Sana a, Yemen (Received November 24, 2009 Accepted December 18, 2009). This paper reports the results of a study conducted to evaluate the effects of three types of fine aggregates on the compressive and tensile strength of concrete. The three fine aggregates used here are Saddah, Thelaa, and Mareb sands which were named after their sources and they represent the common types being used in broad regions in Yemen. A number of concrete mixes were prepared and tested at the curing ages of 1, 7, 14 and 28 days. Two types of superplasticizers were used with some mixes, named F and G. The results showed that concrete containing Saddah sand had the highest strength capacities in both compression and tension while concrete made with Mareb sand had the lowest strength. On the other hand, it was observed that concrete mixes made with superplasticizers showed higher strengths compared to those made without admixtures. تأثير نوع الركا الناع ع ى خواص الخرسان الحاوي وغير الحاوي ع ى المضافا د. حسان سعد محمد عبد المغني أستاذ مشارك الهندسة اإنشائية - كلية الهندسة جامعة صنعاء اليمن E-mail has_mogni@maktoob.com 343 الم خص: في ه ال اس تم اس ا ثاث أن ا م من ال ك ال عم ال ئع مح ي تع ف ب مل مأ ه فت ال اس ل ت ييم تأثي ال م الس ب ع بعض خ ا ال س ن م ل م م اان غ ال تم اس ا ن عين من م ف ال ن ال ق ك نت ج يع العي تع لج ح م ع ال حص ع اأع 7 1 ي م. 28 11 ا ضحت ال ئج ال س ن ال ن من مل ق أ اع م م ان غ ش بي ال س ن ال ن من مل مأ أب أقل م م. من ن حي أخ أ ال ئج ف ض ال ن ال ق ل ال س ني أ ل ي م م اان غ م م ال م ن ب ل س ن ال جعي الغي ح ي ع ال ف. ال ال ال : ال ك ال عم م م اان غ م م ال ال ن ال ق مقدم : ال الح صل في اس ع ا ال س ن الح ج ال س إن ك ي ك ي م م ب ل يع اإن ئي ب ل ج ا ال ب ل ا أ ل ي ال ب ع م ا ه اأ لي من ض ال ك ال اخل في ص ع ال س ن. ال ك ه مج ع الح ي ال ي ال ج ب لحجم ف ح ي صغي تس ك ن عم أ مل تع ف مح ي ب سم ال يس أخ ح ي ك ي تس ك خ ن أ ح تع ف مح ي ب سم ال مج ع الح ي ت ك في جسم ال س ن ت سك مع بع ب اس م ا اص م ل عجي اأس ت
344 ال س ن ك يع ي ال ك أ ك الحج ي ال غي ا ت يل ع أنه يع ل في ال س ن في ال ك أه ي ت ل اس ا ي م م ل ال جي. ل ك ال ك ي ل ح الي %75 من حجم ال س ن فا عجب ا ق أ ن عي ال ك ال اخل في ص ع ال س ن ع ج نب ك ي من اأه ي ك خ ا ال س ن ت أث تأثي ا ك ي ا ب ا ال ك ال س ق 2). )1 أش ال حث ج ع ه Donza )3) ل أ ل ل م س ح ي ال مل ال تج من ال س ا تأثي ا ك ي ا ع ق تاصق عجي اأس ت مع ح ي ال ك ب ل لي ع م م ال س ن ق ج ال حث أ ال ن ال ن من ال مل ال تج من ال س ا ت م م أع من ال ن ال ن من ال مل ال يعي أ جع ال حث لك ل خ ن س ح ال مل ال تج من ال س ا تع ي ت ابط ق مع عجي اأس ت أض ف ال ح ه ا ال أثي ي ف ط في ح ل ال س ن ع لي ال م ا ي ع ال س ن ا ال م ااع ي ي حيث أ ال س الس حي ل ك ال عم ليس له تأثي ك ي ع م م ال س ن ع ي ال م أم ال حث ج ع ه) 1 ) Guineaa ف أش ا ل أ م م اان غ ال أش اأس ت عجي ال ك بين ال ي ي ال ا خ ب عي ك ي ا تأثي ا ت أث ااس تي ي ال ن مع ي ال ح أ ال ال ي ي ال عي ق تس ب ان ب م اان غ ب ا مع مل %70 ال ن اأس تي ي ب ا في %50. اس أخ تم اس ثاث أن ا م من ال ك ال عم ثا نسب خ ط م ت ص ت ال اس ل أ ال ال ي ل مح / ك أس ت م ض ت م م ل غط ال أع من ال ا ال ح الع لي من ال ك / اأس ت) 5 ). من خا م اجع ال اس الس ب تم ماح ج اخ اف في ن ئج ال عض م ح تأثي ال ا ال ع ال اج ب ل ك ع خ ا ال س ن ف ي ال أثي ض ا ع ال م ق ي ال أثي ع س لك أ ي ب ل م ن يج ال ا ال ع تع ل ع م ئ ال اغ ال اخ ي ب ل س ن ب ع م ي ن ال تأثي ال ا ال ع ع خ ا ال س ن يع ع نس ه ج ع مح اأ ي في 6( ). اس ا من خا لك ااس ت عجي ال ك بين ال ي ي ب ل ااه يجب ال ج ال س ن ك ء ل فع خ خ س ني ا مح م ئي م ض ي ن ال ص ل لك ب س ا م ف خ س ني م ل ال ن ال ق ال ي ب أ اس ع ل كإض ف خ س ني في الي ب أل ني في ب اي الس ي من ال ال ضي, ثم ان اس ام ب ل ك ي بع لك في مع م الع لم. تس ع ل ال ن ال ق أم ل ح ع ق ب ي ت غيل ع لي ب ي م ء ال ط أ ت يل نس م ء ال ط ب ل لي ي ال م أ ق تس أغ ا اق ي م ل ت يل ك ي اأس ت ب ل يط ال س ني )7). ه ال ي من اأبح ال اس ال ي ت لت ال أثي ا ال إض ف ال ن ال ق ل ال س ني ف ي اس ق ب ال ح )8) Mangat & Khatib أش ا ل أ ف ض ال ن ال ق ل عجي اأس ت يع ل ع ت يل حجم ال س م أ غ ن يج س ح ب يل W ك ي ب ل لي ت ال س ن ال ج أك ك ف أع م م. ك ي ي ال ح Sarvahi & Singh C )9) أ س ب ال ي في م م ال س ن الح ي ع ال ال ه ق ال س م ال ع ي ال ي ال ج في عجي اأس ت ف ض ل اان الجي لح ي اأس ت ال ي ي من مع اإم ه ب ل لي ي ال م في اس ق ب )10) Aigness & Kern أش ا ل م ني ت يل ال ح ال ئي أك من %30 ع ف ض ال ن ال ق ب ل لي الح ع خ س ن ا م م ع لي ص خ في اأع ال. ق تم اس ا ال ن ال ق في أح اأبح أغ ا اق ي حيث تم ال صل ل ت يل مح اأس ت في ال ال س ني ب ا %33 ع اس ا ال ال بج ع %1 ك س من اأس ت مع ال ح ف ع ن س ق ب ي ال غيل ال م )11). أهمي البحث: ن ا لع ت ف م اص قي سي ل ك ال ح ي تح اس ام ته ن يج ل ت ي به الي ن من ت جغ افي من ج س صح م ي ع لك من اخ اف جي ل جي ي ل ت خ ا ال ك ال عم ال س في ن ال ال س ني كل لك ي ل ض اس ه اأن ا ال ال ب ش ا ت ي في تح ي اس ا ال مل اأك ك ء اس امه في ن ال ال س ني الح ي ع ال ف الغي ح ي ع ال ف ل لك ف تم ع ل ه ال اس هي ت ل ج ء من اس م ع ت ف ل ص ل اس م م ح ال ك ال ح ي ب عي ال عم ال ن ال ائم إن خ خ س ني ت أك ك ء أك اق ي.
ASTM EFEECT OF FINE AGGREGA TYPE ON MECHANICAL. 345 اأعمال المختبري اأسمن : اس اأس ت ال تان ااع ي من ن م ع أس ت ع ا ال بق لح ال اص.C150 الركا الناع : تم اس ع ثاث أن ا م من ال م الج )1) ي ضح ال الح ي ي لأن ا ال اث ك ي ضح الج 2( ) ن ئج بعض ال ح ص اأخ ال م ال س م في ه ال اس هي: أ- مل : ه ع عن مل ن تج من ت س اأحج ال م ي ال ج ب. ياحظ ع ه ا ال من ال م ه أ ح ي ته ع ت ي ب ل ء فإن ت ح ل ح ي ن ع ج ا. السي مج ال ي من اسب ن تج يعي مل ه مأ ل م س : مأ مل - ع ال احظ ال ت ت اكي ع ح ي ته حيث تح فظ الس بق من ال ث ت أك يع ه ا ال ه اح ائه ع نس ك ي من ال ا ال ع حيث ت ل ال س ل %9. ج- مل : م ه ا ال مل ه ا ع ف ب ياحظ ع ه ا ال أ ح ي ته تح فظ ع ت كي تح ص ع ف ك بأص بع الي. الركا الخشن: اس ا ال ك ال س من ال ال ل ي ك ك خ ن ب اق 12.5 م م. الم دنا المتف ق : تم اس ع ن عين من م ف ال ن ال ق هي ك ل لي: ن ه F ال ال ااع ي م افق ل ال اص.ASTM C494 Type F أ). ASTM C494 Type ال اصG ل م افق تج م ئ مع م م ه G ن ) ق اس مت ال ف الس ب بج ع %2 ك س من اأس ت. اس مت نس خ ط 1.6 : 1 : 3.2 اس ت : ك ن عم : ك خ ن ع ال الي مح اس ت 100 كجم/ 3 تم تح ي نس ال ء/ااس ت لج يع ال ال س م ل ع ي ه ا م س ي م ا ) 100 ة 20 )م م تم فحص م م اإن غ ل م ع 100( و 100 و 100 ) م م حيث س ت ع ي ق ع ي م اي ب اس م كي فحص ا سع 2000 كي ني تن بس ع تح يل 1.5 ميج ب س /ال ني ب جب ال اص ال ي ني ( B.S :1881 Part (4:1970. بي ل حص م م ال تم اس ا ن اس اني 150 مم. x300 ج )1) ال الح ي ي أن ا ال مل ال اث مل 79 92 81 60 26 8 2 ال % مأ مل 97 92 88 83 63 18 9 مل 96.3 91 92 89 71 21 3 م ال ل م م 10 5 2.5 1.25 0.63 0.31 0.123
ن ال مل مع ي ال ع م ال ال ااع ال ل ال س الس حي ال س مي ال س ح الس حي ال ال عي جم/سم 3 ال الحج ي جم/سم 3 نس ال اغ النتائج مناقشت ا مقا م اانضغاط: 346 ج )2) بعض خ ا ال م ال س م مل 2.33 ن عم مأ مل 2.37 ن عم- م سط ال ع م مل 2.60 10 5 ك غي م م خ ن ع لي ال س مي 97 سم 2 /ج ا خ ن 10 ك م ع ي 2.22 ن عم ق يل ال س مي 71 سم 2 /ج ا 2.5 ك م ع ي ن عم ق يل ال س مي 12 سم 2 /ج ا 2.55 1.62 % 29.8 1.53 % 29.8 1.55 % 29.13 تع م م اان غ من أهم خ ا ال س ن أن تع ي ص اضح م ش ل ع م ال ا اأخ م ل م م ال مع مل ال ن ااس تي ي ن م ال س ن لك أن ت ت ط ا ت ثي ب ي هي ل العجي اأس ي ك ا ال ال ي ي بين ح ي ال ك عجي اأس ت. من خا ال ئج ال ضح ب لج 3( ) اأش )6-1) ي ح أ ال ال س ني الح ي ع ال مل ال ع ق اك س ت أع م م ان غ لج يع اأع م ن ب ل عين اآخ ين. ياحظ أ ال الح ي ع ال مل ال ع مل ق أب م م م ب لج يع ال ب ف اأع, ل ن ت ك ال م ك نت ال ي في اضح ب ل ن مع م م ال ال س ني الح ي ع ال مل ال بي. م م في ال ي نس أ نج ال ف ) ع ح ي )الغي ال جعي ل 28 ي م بع ال م ب اح اان غ ل س ن الح ي ع مل هي %26.1 36.2 ع ال الي م ن ب ل س ن الح ي ع ال مل ال بي. ن س الس ل الح ي ع م ف ال ن ال ق حيث ياحظ أ م م اان غ بع 28 ي م ل س ن الح ي ع ن عي ال مل ال ع ق ا ب سب %21.1 29.2 %23 33.5 ع اس ا م م ن ن F G ع ال الي م ن مع ال س ن الح ي ع ال مل ال بي. ا ت اأ الي م م ان غ م م ت مأ مل ع الح ي ال ج يع أ ال ئج ت ت يجي مع م ال من ل ت ل مح بأقل م م ع ج يع اأع م ن مع ال ال س ني الح ي ع ال م اأخ. ق يع س ب لك ل س ء ال الح ي ي ل س ن الح ي ل مل مأ أ ل اح ائه ع ال ا ال ع حيث أ ل ك ال ا ال ع تأثي ض ف ج ه ت ا ال س ح الس حي ل مل م يع ي ي ك ي م ء ال ط م ي ل ج ال ج ا ال س م ال ي ت ل ت يل ال م. ك أ ال ا ال ع ق تع ل ع ت ين غاف خ جي ح ح ي ال ك م ي عف ال ابط بين ح ي ال ك عجي اأس ت ]6,12[. ال ال م ف ع الح ي ال س ن ياحظ أ ]6-1[ اأش في ال ضح ال ئج اس خا من ت ي اضح في م م اان غ ب ل ن مع ال س ن ال جعي ]غي الح ي ع ال ف [ لج يع أن ا ال مل ال اث ف ا ال س ن الح ي ع مل ياحظ أ نس ال ي في م م اان غ بع 28 ي م هي %21.8 10.2 ل الح ي ع ال ال ن F ن G ع ال الي م ن مع ال س ن ال جعي. بي ال س ن الح ي ع ال مل ال ع ياحظ أ نسب ال ي في م م اان غ ع ن س الع الس بق هي %25.3 31.8 ع اس ا م ف ال ال ن ن F G ع ال الي
EFEECT OF FINE AGGREGA TYPE ON MECHANICAL. 347 م ن مع ال س ن ال جعي ن س الس ال ف ي في ن ئج ال س ن الح ي ع مل مأ يع س ب ي م م اان غ ل الح ي ع م ف ال ال م ن ب ل ال جعي ل ف ض ال ن ال ق ل ال ال س ني ي ل ت ف ح ي اأس ت عن بع ال عض ب ل لي نس ب يل يس ح ب ه ا ال انسي بي ي ل ي م اأس ت ت ا بين ال ح ج ال ء ا ال ء/ اأس ت م ي ل ي ال م. ك ت ي ال ئج أ نسب ال ي ب م اان غ ت أع في اأع ال ي ل مع ال ي مع ي الع ق يع س ب لك ل أ اان الجي لح ي اأس ت في ال يط ع ف ض ال ال ت ل ي مع اإم ه ن يج ي ال س ح الس حي ال ع ض لإم ه لح ي اأس ت ب ل لي يح ل ي في ال م ال ن يج ي ن اتج اإم ه ال ي تع ل ع ل ال ء ص ي خ م ال ي ت ل ب ل لي غ أ ال ع ي ال س م ت غي ال س ن ك ف ي أج اء اأس ت ال ي ت ي ء ه ا ي س ان مع ال ي في ال م في اأع ال أخ م ن مع اأع ال ]11,13[. ج )3) ن ئج م م ال س ن لان غ م م اان غ (MPa) ل ع ) ي ) 28 11 7 1 W C ن ال ن ال ك ال عم 35.17 38.00 26.20 29.37 20.60 21.70 9.13 10.77 0.60 0.55 م جعي )ب م ف ) 27.90 23.20 17.83 6.03 مأ 0.60 19.31 51.23 10.10 13.71 33.13 38.13 16.12 18.50 0.16 0.13 ح ي ع ال ال ن F 39.61 33.11 29.12 1.32 مأ 0.17 13.88 17.60 38.19 10.68 31.69 33.77 6.88 9.03 0.16 0.11 ح ي ع ال ال ن G 35.67 30.11 28.62 5.16 مأ 0.17 مقا م الشد: ي ضح الج اأش )1) )12-9) تأثي اأن ا ال اث من ال ك ال عم ع م م ال ك لك تأثي ال ن ال ق ع ال ال س ني. ي ت ال ئج أ م م ال لج يع ال ال س ني الح ي ع ال م ال اث مأ ق س ت ن س الس ل م اان غ فياحظ أ ال س ن الح ي ع ع الح ي ب ل س ن %69 2.7 م ن ب ا 28 ي م بع ال في م م ي أب ق مل مل مأ ع ال الي. ك ت ي ال ئج أ م م ال ع ع 28 ي م ل س ن الح ي ع مل ق ا ب ا %65 عن م م ال ل س ن الح ي ع مل مأ. ك ت ضح ال ئج ي م م ال ل ال س ني الح ي ع ال ن ال ق م ن ب ل س ن ال جعي الغي ح ي ع ال ف حيث ب غت نسب ال ي ل ال ن من مل ع ع 28 ي م %15 53 ع اس ا ال ال ن ن F G ع ال الي م ن مع ال س ن ال جعي بي نج ال ال ن من مل مأ ع ن س الع الس بق ق ا ب ا %61 18 %81 57 ع اس ا ال ال ن F ن G ع ال الي م ن ب ل س ن ال جعي. يع س ب ال ي ك
348 W ال ن ال ق تع ل ع ت يل نسب ال ء/ اأس ت ( ( م ي ل تاشي ال ج ا ال ي يس ج C ال ء ال ائ ال ا ي في ع ي اإم ه م ي ي من مس ح ال ابط بين ال ك عجي اأس ت ب ل لي ت ا م م ال س ن ل )15). ج )1) ن ئج م م ال س ن ل 28 م م ال (MPa) ل ع ) ي ) 11 7 1 W C ن ال ن ال ك ال عم 2.60 2.67 2.50 2.59 1.89 2.00 0.60 0.61 0.60 0.55 م جعي )ب م ف ) 1.58 1.26 1.07 0.50 مأ 0.60 3.97 1.20 3.76 3.85 2.68 2.87 0.90 0.85 0.16 0.13 ح ي ع ال ال ن F 2.90 2.10 1.78 0.73 مأ 0.17 3.76 3.96 3.60 3.80 2.16 2.68 0.65 0.76 0.16 0.11 ح ي ع ال ال ن G 2.51 1.87 1.60 0.60 مأ 0.17 ش ل )1) تأثي اأن ا ال ل مل ع م م ان غ ال س ن ال جعي
EFEECT OF FINE AGGREGA TYPE ON MECHANICAL. 349 ش ل )2) تأثي اأن ا ال ل مل ع م م ان غ ال س ن الح ي ع ال ال ن F ش ل )3) تأثي اأن ا ال ل مل ع م م ان غ ال س ن الح ي ع ال ال ن G ش ل )1) تأثي اض ف ال ال ع م م ان غ ال س ن ال ن من مل
350 ش ل )5) تأثي اض ف ال ال ع م م ان غ ال س ن ال ن من مل ش ل )6) تأثي اض ف ال ال ع م م ان غ ال س ن ال ن من مل مأ ش ل )7) تأثي اأن ا ال ل مل ع م م ال ل س ن ال جعي
EFEECT OF FINE AGGREGA TYPE ON MECHANICAL. 351 ش ل )8) تأثي اأن ا ال ل مل ع م م ال ل س ن الح ي ع ال ال ن F ش ل )9) تأثي اأن ا ال ل مل ع م م ال ل س ن الح ي ع ال ال ن G ش ل )10) تأثي اض ف ال ال ع م م ال ل س ن ال ن من مل
352 ش ل )11) تأثي اض ف ال ال ع م م ال ل س ن ال ن من مل ش ل )12) تأثي اض ف ال ال ع م م ال ل س ن ال ن من مل مأ النتائج الت صيا : من خا ه ال اس ال ي اح ع ثاث أن ا م من ال ك ال عم ال س م ب ل ال س ني ي ن اس ال لي:- اع ال اث اأن ا من ال ك ال عم ال س م في ه ال اس ص لح لاس ا ب ل ال س ني. 1- ال س ن ال ن من مل أب أع ي في م م اان غ ال م ن ب ل عين اآخ ين. 2- ال س ن ال ن من مل أ م م ق ي من م م ال س ن ال ن من مل. 3- ال س ن ال ن من مل مأ أ ان م ح ب م اان غ ال. 1- ال س ن الح ي ع ال ن ال ق ن ن F G أ ي م ح ب م اان غ ال 5- م ن ب ل س ن ال جعي الغي ح ي ع ال ف. المصادر: 1. Neville, A.M., and Brooks, J.J., Concrete technology", 1 st Edition, John Wiley, New York, 1987. 2. Bing Chen, and Juanyu Liu " Effect of Aggregate on the Fracture Behavior of High Strength Concrete" Construction and Building Materials 18, 2004, pp.585 590
EFEECT OF FINE AGGREGA TYPE ON MECHANICAL. 353 3. Donza, H., Cabrera, O., and Irassar, E.F., High-Strength Concrete with Different Fine Aggregate, Cement and Concrete Research 32, 2002, pp.1755-1761 4. Guineaa, G.V., El-Sayedb, K., Roccoc, C.G., Elicesa, M., and Planasa, J., the Effect of the Bond between the Matrix and the Aggregates on the Cracking Mechanism and Fracture Parameters of Concrete, Cement and Concrete Research 32, 2002, pp. 1961 1970 5. Zingoni A., A Comparative Study of Normal Concrete with Concretes Containing Granite and Laterite Fine Aggregates, Structural Engineering, Mechanics and Computation, Vol. 2, 2001. 6. Al-kass M.R, & Al-Zaiwary, M. A., The influence of Clays Inclusion in the Fine Materials of Sand on Workability and Compressive Strength of Concrete Journal of Building Research, Building Research Centre, Baghdad, Vol. 5, No., 2, November 1986. 7. Papayianni, I., Tsohos, G., Oikonomou, N., Mavria, P., Influence of Superplasticizer Type and Mix Design Parameters on the Performance of them in Concrete Mixtures Cement & Concrete Composites 27, 2005, pp. 217 222 8. Khatib, J.M., and Mangat, P.S., Influence of Superplasticizer and Curing on Porosity and Pore Structure of Cement Paste, Cement & Concrete Composites 21, 1999, pp. 431-437 9. Singh, N.B., and Sarvahi, R., Effect of Superplasticizers on Hydration of Cement, Cement and Concrete Research, vol. 22, No. 5, 1992, pp.725-735. 10. Aigness, B., and Kern, A., Use of Melament-Based Superplasticizers Water Reducer, ACI, Sp(68-4), 1981, pp. 67-77. 11. Hassan S. A., Using of Superplasticizers to Reduce Cement Content in Coneret Mixes A Feasibility Study, Journal of Engeneering Scince, Assiut Universty, Vol.2, pp. 901-913, April 2004. 12. Rocco, C.G., Elices, M., Effect of Aggregate Shape on the Mechanical Properties of A Simple Concrete, Engineering Fracture Mechanics 76, 2009, pp. 286 298. 13. Alhalf, M.N., and Yousif, H. A., Concrete Admixtures, University of Technology, Baghdad, 1982. 14. Ghosh, R. S., and Malhotra, V. M., Use of Superplasticizers as Water Reducers, Cement and Aggregate, Vol.1, No. 2, 1979, pp. 56-63. 15. Saricimen, H., Maslehuddin, M., Al-Tayyib, A., and AL-Mana, A., Permeability and Durability of Plain and Blended Cement Concrete Cured in Field and Laboratory Condation, ACI Material Journal, Vol.92, No. 2, March April 1995, pp. 111-116.