MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE OF HIGH-STRENGTH ALKALI-ACTIVATED CONCRETE INCLUDING HIGH-VOLUMES OF WASTE BRICK POWDER USING RESPONSE SURFACE METHODOLOGY

The current study aims to produce and design high-strength alkali-activated concrete (AAC), containing carbon fiber (CF) and the optimum content of waste brick powder (WBP) as source materials. A response surface method (RSM) was empolyed to design and optimize the properties of AAC. Three main parameters selected for this study were WBP content, Na₂SiO₃/KOH ratio, and CF content. Seventeen AAC mixtures were generated by activating the source materials with an alkaline-activation solution of KOH and Na₂SiO₃. The fresh properties, compressive, flexural strengths and density of the AACs were evaluated. The fresh AAC mixtures containing less than 40% WBP were highly workable with a diameter of 195–215 mm. The compressive, flexural strengths and density responses ranged from 22 and 121.22MPa, from 2.10 and 9.6MPa and from 2116 to 2366 kg/m³. From expermental work, the optimum mix of WBP (5%), Na₂SiO₃/KOH ratio (1.90), and CF (1.0%) was found to develop the AAC with the optimum of WBP. According to microscopic investigation, the optimum mixture had a nonporous and dense microstructure compared other mixtures incorporated with WBP, which had best mechanical properties (111.15MPa, 8.3MPa and 2316kg/m³). Finaly, it is possible to produce high strength AAC (70 MPa) with 40% waste brick powder content
تهدف الدراسة الحالية إلى إنتاج وتصميم الخرسانة المنشطة  القلوية عالية المقاومة والتي تحتوي على ألياف الكربون والمحتوى الأمثل من مسحوق مخلفات الطوب كمواد أولية. تم استخدام منهجية  سطح الاستجابة لتصميم وتحديد الخواص المثلي للخرسانة المنتجة. تم اختيار ثلاثة معايير رئيسية لهذه الدراسة وهي محتوى بودرة كسر الطوب ونسبة سيليكات الصوديوم الي هيدروكسيد البوتاسيوم ومحتوى الياف الكربون. تم تصميم وتنفيذ سبعة عشر خلطة خرسانية عن طريق تنشيط مواد المصدر بمحلول من هيدروكسيد البوتاسيوم وسيليكات الصوديوم. تم تحديد الخواص الطازجة ومقاومة الضغط والانحناء وكثافة الخرسانة المنتجة. أظهرت النتائج التجريبية أن خلطات الخرسانة المنتجة الطازجة المحتوية على أقل من 40٪ WBP كانت فعالة للغاية بقطر 195-215 مم. تراوحت مقاومة الضغط ومقاومة الانحناء وكثافة الخلطات من 22 و122 ميجا باسكال، من 2.1 و9.6 ميجا باسكال ومن 2116 إلى 2366 كجم / م³ على التوالي. وقد وجد أن المزيج الأمثل مكون من (5% مسحوق مخلفات الطوب) ، ونسبة سيليكات الصوديوم الي هيدروكسيد البوتاسيوم (1.90)، ونسبة الياف الكربون (1.0%). ووفقا للفحص المجهري، فإن الخليط الأمثل له بنية مجهرية كثيفة وغير مسامية مقارنة بالخلطات الأخرى والتي كانت لها أفضل الخواص الميكانيكية ( مقاومة الضغط   111.15 ميجاباسكال ومقاومة الانحناء 8.3 ميجاباسكال  وكثافة الخرسانة   2316 كجم/م³). اثبتت النتائج انه يمكن انتاج خرسانة منشطة قلويا باستخدام بودرة كسر الطوب بنسبة 40% واعطت مقاومة ضغط 70 ميجاباسكال. هذ النوع من  الخرسانة يخدم قطاعي البناء والتشييد والهندسة المدنية بشكل كبير ويقلل من المشاكل البيئية عن طريق إعادة تدوير مخلفات البناء.