تاثیر مواد حباب زا بر نفوذ پذیري و دوام بتن
۳۱ شهریور

تاثیر مواد حباب زا بر نفوذ پذیري و دوام بتن

در این مقاله، نتایج بررسی آزمایشگاهی بر روي اثر حباب زا در جذب و نفوذ آب و یون کلرید در بتن ارائه میشود. به این منظور، نمونه ها با ۴ درصد هواي عمدي و دو نسبت آب به سیمان، ساخته شد. در سنین مختلف آزمایشهاي مقاومت فشاري، جذب آب حجمی، جذب آب مویینه، نفوذ آب تحت فشار، مقاومت و یژه الکتریکی، پروفیل یون کلرید و ضریب انتشار کلرید بتن انجام شد. بطور کلی مشاهده میشود با افزایش درصد هواي عمدي طرح، از مقدار مقاومت فشاري کاسته میشود و جذب آب و نفوذ پذیري بتن افزایش یافته و دوام بتن کاهش می یابد.

سوالات تحقیق:

در این تحقیق، عملکرد مواد حباب زا در خصوصیات مکانیکی و دوامی بتن، با اضافه کردن درصد هاي مشخصی از حبابهواي عمدي، مورد بررسی قرار گرفته است.

روش تحقیق:

در این مقاله با طرح اختلاطهایی مختلف و عیار سیمان ثابت ۳۷۵ کیلوگرم در متر مکعب، با دو نسبت آب به سیمان ۰٫۴۵ و ۰٫۵ با چهار درصد هوای عمدی مختلف ۰ , ۳ , ۵ , ۷   نمونه هاي مکعبی بتن ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفت.

عنوان مقاله:

تاثیر مواد حباب زا بر نفوذ پذیري و دوام بتن

نویسندگان:

مهندس محمد مهدي رستگار، دکتر محسن تدین ، دکتر فریدون رضایی

منتشر شده در سایت سیویلیکا

اولین کنفرانس یبن المللی بتن هاي ناتراوا ، مخازن ذخیره آب شرب، گیلان، ایران، بهمن ۱۳۸۹

مقدمه

مواد بر پایه سیمان پرتلند، موادي با تخلخل ریز و ریز ساختار حساس میباشند. این مواد شامل حفرات هوا، حفرات مویینه، و فضاهاي بین لایه اي در ژل C-S-H میباشند.  منافذ موجود در این مواد، در اندازه هاي مختلف میباشند که در کنار هم چیده شده، به هم متصل میگردند. به علت محدوده وسیع اندازه منافذ از منافذ نانومتري تا حفرات هواي میکرومتري، ریز ساختار خمیر سیمان بسیار پیچیده است.  ریز ساختار بتن بسیار پیچیده تر از خمیر سیمان است.  این پیچیدگی به علت ویژگی هاي ناحیه انتقالی  (گذر) (ITZ) بین ماتریس و سطح سنگدانه ها است. خواص مهندسی بتن مثل مقاومت، دوام، جمع شدگی و نفو ذپذیري مستقیماً متأثر از تعداد، نوع، اندازه و توزیع منافذ موجود در خمیر سیمان، اجزاي سنگدانه، و سطح مشترك بین خمیر سیمان و سنگدانه (ITZ) میباشد.  به عنوان مثال، مقاومت و مدول الاستیسیته بتن متأثر از کل حجم منافذ موجود در بتن است. در حالیکه نفوذپذیري وابسته به تخلخل و اتصال منافذ موجود در خمیر سیمان و ریز ترك هاي موجود در بتن، خصوصاً در سطح مشترك بین خمیر سیمان و سنگدانه میباشد. از این رو پی بردن به خواص بتن و پیش بینی مقاومت آن در برابر عوامل آسیب رسان خصوصاً عوامل ایجاد کننده خوردگی، با توجه به استفاده روزافزون آن در محیطهاي مهاجم، از اهمیت ویژ ه اي برخوردار است.  خوردگی میلگردهاي فولادي، به عنوان عامل اصلی آسیب دیدگی زودرس سازه هاي بتن مسلح، خصوصآً سازه هایی که در معرض محیطهاي دریایی و نمکهاي یخزدا قرارگرفته اند، به شمار می آید.  عوامل عمده آغازکننده خوردگی میلگردهاي فولادي، نفوذ یون هاي کلرید و دي اکسیدکربن تا سطح فولادها میباشد. عوامل متعددي بر دوام بتن در این محیطها تأثیر میگذارند که مهمترین آن ها ، نسبت آب به مواد سیمانی است.  در این میان، هواي عمدي موجود در مخلوط نیز، یکی از عواملی است که میتواند بر دوام بتن، و همچنین خواص فیزیکی و مکانیکی آن تأثیرگذار باشد که تا کنون پژوهشهاي نسبتاً کمی در رابطه با آن، خصوصاً در داخل کشور انجام گرفته است.  لذا در پژوهش حاضر سعی شده است که با ثابت نگه داشتن نسبت آب به سیمان، حداکثر اندازه سنگدانه، دانه بندي، نوع سیمان و سایر عوامل، از طریق مصرف ماده حبابزا، تأثیر آن بر مقاومت و دوام بتن، خصوصاً دوام آن در برابر خوردگی میلگر دهاي مدفون، مورد مطالعه قرار گیرد. در این مقاله اثر درصد هواي عمدي طرح درجذب و نفوذ آب و یون کلرید و دوام بتن مورد بررسی قرار گرفته است.

 

روش آزمایش و عمل آوري

 

آزمایش مقاومت فشاري:

طبق استاندارد ایران ISIRI 3206 نمونه هاي مکعبی با ابعاد ۱۰ سانتیمتر ساخته و تا سن آزمایش در آب در دماي ۲۲ درجه نگهداري شده اند. آزمایش در سنین ۷ و ۲۸ و ۹۱ روز بر روی نمونه ها در آزمایشگاه انجام شده است.

آزمایش جذب آب حجمی:

جذب آب بتنها با الگو برداري از دستور تغییریافته BS 1881–Part 122  به صورت درصد وزنی با استفاده از میانگین گیري نتایج ۳ آزمونه مکعبی ۱۰۰ میلیمتري به دست آمد.

آزمایش جذب آب مویینه:

آزمایش جذب آب مویینه طبق دستور RILEM CPC 11.2, TC 14-CPC  انجام گردید. تعداد آزمونه هاي استفاده شده در این آزمایش، نحوه عمل آوري و خشک شدن آنها در گرمخانه مطابق با آزمایش تعیین جذب آب بود. اندازه گیري جذب آب مویینه در فواصل زمانی ۳ و ۶ و ۲۴ و ۷۲ ساعت از زمان قرار دادن آزمونه ها در آب صورت گرفت.

آزمایش نفوذ آب تحت فشار:

این آزمایش مطابق استاندارد EN 12390- 8بر روي نمونه هاي مکعبی ۱۵ سانتیمتري صورت گرفت. به کمک این آزمایش عمق نفوذ آب تحت فشار بدست می آید.  (در این آزمایش به نحوه خشک کردن آزمونه ها اشاره اي نشده است (در این تحقیق آزمونه ها به مدت ۷۲ ساعت در دماي ۱۰۵ درجه سانتیگراد خشک شده اند.

 

آزمایش تعیین ضریب انتشار یون کلرید:

آزمایش تعیین ضریب انتشار یون کلرید شامل دو مرحله میگردد:  تعیین غلظتهاي کلرید محلول در آب موجود در عمقهاي مختلف بتن، و محاسبه ضریب انتشار یون کلرید بتن . به منظور تعیین غلظتهاي کلرید محلول در اسید در اعماق مختلف آزمونه ها و ترسیم پروفیل یون کلرید، از ۳ آزمونه مکعبی ۱۵۰ میلیمتري براي هر مخلوط استفاده شد. پودر بتن توسط مته ۱۲ در پنج وجه نمونه، تا عمق ۲۰ میل یمتر از هر ۵ میل یمتر حاصل گردید و از عمق ۲۰ تا ۳۰ میل یمتر نیز اقدام به تهیه یک نمونه از پودر بتن شد. بنابراین پودرهاي حاصله مربوط به عمقهاي (۲۰- ۱۵ ) و ( ۳۰ -۲۰) ،(۱۰-۱۵) ،(۵-۱۰) ، (۰-۵) میلی متر بودند که در رسم منحنیهاي پروفیل یون کلرید و تعیین ضریب انتشار از اعداد ۲٫۵ , ۷٫۵ , ۱۲٫۵ , ۱۷٫۵ , ۲۵ میلیمتر استفاده شده است.

براي تعیین غلظت یون کلرید موجود در هر عمق از روش ASTM C1152 و ISIRI 8946 که بیانگر غلظت یون کلرید محلول در اسید است به همراه ASTM C114 که روشی براي تعیین مقدار یون کلرید موجود در سیمان است استفاده شده است.

نمودار نتایج:

 

۱- مقاومت فشاری در نسبت آب به سیمان ۰٫۵
مقاومت فشاری بتن با حبابزا -1

مقاومت فشاری بتن با حبابزا -۱

 ۲- مقاومت فشاری در نسبت آب به سیمان ۰٫۴۵
مقاومت فشاری بتن با حبابزا -2

مقاومت فشاری بتن با حبابزا -۲

۳- درصد جذب آب نمونه ها
درصد جذب آب بتن با هوای عمدی

درصد جذب آب بتن با هوای عمدی

۴- جذب آب مویینه نمونه های بتنی با هوای عمدی
جذب آب مویینه نمونه های بتنی با هوای عمدی

جذب آب مویینه نمونه های بتنی با هوای عمدی

۵- جذب آب اولیه و نهایی نمونه های بتنی با ماده حباب ساز
جذب آب اولیه و نهایی بتن

جذب آب اولیه و نهایی بتن

۶- میانگین ضریب انتشار یون کلرید نمونه های بتنی
میانگین ضریب انتشار یون کلرید نمونه های بتنی

میانگین ضریب انتشار یون کلرید نمونه های بتنی

۷- پروفیل کلرید محلول در اسید نسبت به وزن بتن
پروفیل کلرید در بتن

پروفیل کلرید در بتن

۸- میزان نفوذ آب تحت فشار در بتن
نفوذ آب تحت فشار در بتن

نفوذ آب تحت فشار در بتن

لطفا دیدگاه خود را در رابطه با این مقاله از طریق فرم زیر ارسال فرمایید. اطلاعات تماس لازم جهت تبادل نظر مرقوم بفرمایید.

با تشکر – واحد فنی شالمان

 

پاسخ