بررسی اثر ذوب و انجماد در بتن خودتراکم حاوی میکروسیلیس و متاکائولین در محیط کلراته

بتن خود تراکم (scc) یک فن آوری نوپا در عرصه ساخت وساز دنیاست. برای ایجاد سازه های بتنی بادوام، تراکم کافی بتن توسط نیروی کار ماهر موردنیاز است. این مسئله در قسمت هایی از سازه که در آنجا از بتن با مقاومت متوسط و مخصوصا بتن پر مقاومت استفاده می شود، به عنوان مثال در مورد المان هایی مانند دیوار برشی و ستون که معمولا دارای تراکم بالای آرماتور می باشند و فاصله کم بین آرماتورها موجب تراکم نامناسب در بتن می شود و ابعاد مقطع بتن ریزی کوچک می باشد و می تواند منجر به ضعف در بتن شود، از اهمیت بیشتری برخوردار است. در کشور چک (2010), تولید بتن با استفاده از متاکائولین و تعیین مجموعه گسترده ای از ویژگی های بتن با عملکرد بالا که حاوی 10% متاکائولین است، آزمایش و مشاهده گردید که متاکائولین می تواند به عنوان یکی از گزینه های جایگزین سیلسکافوم و روباره آهن گدازی در کشورهایی که دسترسی به این دو ماده دشوار و یا ازلحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست، مفید باشد [1]. عاصم حسن و همکاران (2012) در تحقیقی پیرامون تاثیر متاکائولین بر دوام بتن های خودتراکم نشان داده اند که اضافه نمودن متاکائولین نیاز به فوق روان کننده را نسبت به میکروسیلیس، کمتر می کند. نتایج مقاومت فشاری بتن حاوی متاکائولین و میکروسیلیس در سن 28 روز نشان می دهد که هر دو افزودنی متاکائولین و میکروسیلیس مقاومت فشاری بتن خودتراکم را افزایش می دهد. درحالی که افزودن متاکائولین ویسکوزیته مخلوط بتن خود تراکم را افزایش می دهد، افزودن میکروسیلیس هیچ تاثیری روی ویسکوزیته ندارد. این استنتاج مبتنی بر نتایج آزمایش های T50 و V-funnel می باشد که نشان دهنده افزایش اسلامپ با افزایش درصد متاکائولین در مخلوط SCC است. درصد بهینه متاکائولین در پژوهش فوق با احتساب قابلیت نفوذ یون کلر، 20 درصد به دست آمده است، همچنین افزودن درصدهای مختلف متاکائولین مقدار نفوذ یون کلر را پایین تر آورده است. عاصم حسن و همکاران گزارش کردند که میکروسیلیس و متاکائولین باعث کاهش جذب آب در بتن های خودتراکم شده و می تواند به دلیل ریز شدن منافذ و خاصیت پوزولانی متاکائولین باشد [2]. نتایج حاصل از تحقیقی که توسط مدندوست و موسوی (2012) بر روی خواص بتن خودتراکم تازه و سخت شده حاوی متاکائولین با نسبت های آب به مواد سیمانی 32/0, 38/0 و 45/0 انجام شد، نشان می دهد که وجود متاکائولین در بتن خودتراکم مقاومت فشاری را در سنین اولیه و درازمدت بهبود می بخشد. سرعت عبور امواج فراصوت نیز مشابه نتایج مقاومت فشاری است. از دیگر نتایج تحقیق فوق می توان اشاره کرد که وجود متاکائولین باعث کاهش جذب آب در بتن خودتراکم شده است. همه مخلوط های حاوی متاکائولین جذب آب کمی (کمتر از 3% در 30 دقیقه) داشته اند. در همین تحقیق نشان داده شد که وجود متاکائولین در بتن خودتراکم مقاومت الکتریکی را به ازای نسبت آب به سیمان 32/0, 38/0 و 45/0 به ترتیب 24%, 26% و 20% افزایش داده است [3]. رمضانیان پور و بهرامی (2012) مطالعاتی بر روی بتن حاوی متاکائولین انجام دادند که مشاهده شد بتن حاوی متاکائولین دارای عمق نفوذ آب کمتر از بتن معمولی است. همچنین بر اساس آزمایش های حوضچه نمک و نفوذ سریع یون کلرید (RCPT) نتایج نشان می دهد که استفاده از متاکائولین به طور قابل توجهی مقاومت در برابر نفوذ کلرید را در مقایسه با بتن معمولی بالا می برد و این بهبود با افزایش درصد متاکائولین افزایش می یابد. همچنین اسکن میکرو گراف های الکترونی (SEMs) خمیر سیمان نشان داد که ساختار خمیر سیمان حاوی متاکائولین یکنواخت و ریزتر از خمیر سیمان پرتلند معمولی است [4]. در سال های اخیر با توجه به روند روزافزون استفاده از بتن خودتراکم با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آن مانند عدم نیاز به ویبره، روانی بالا و جاری شدن تحت وزن خود، کاربرد آن در پروژه های عمرانی کشور رو به گسترش است. لذا نیاز به تحقیق و بررسی دوام این بتن بیش ازپیش احساس می شود. بهفرنیا و فرشاد فر (2013) در تحقیق خود پیرامون تاثیر افزودن مواد پوزولانی بر دوام بتن خودتراکم به این نتیجه رسیدند که افزودن میکروسیلیس و متاکائولین (هرکدام به تنهایی) به بتن خودتراکم باعث بهبود خصوصیات مکانیکی و فیزیکی بتن خودتراکم می گردد. علاوه بر این ازنظر دوام در برابر خوردگی عملکرد بهتری دارد [5]. بتن به دلیل تخلخل در مقابل شرایط محیطی خورنده به ویژه محیطی که دارای کلرات ها می باشد آسیب پذیر می باشد که آسیب ذکر شده می تواند موجب تشدید در معرض بودن بتن برای خرابی های جدید باشد. کلرات ها به خصوص سدیم کلرات موجب خروج کلسیم هیدروکسید از مخلوط بتن و باعث تغییرات شیمیایی در سیمان پرتلند می شود. مکانیسم ورود یون کلر به داخل بتن یا از طریق سیستم مکنده موئینگی است که آب آلوده به کلر وارد بتن می شود، یا از طریق نفوذ ساده یون ها در آب راکد، وارد منافذ بتن می گردد حالت اول مختص بتن های خشک می باشد و آب وسیله ای است که یون ها به داخل بتن حمل می کند و حالت دوم مختص بتن های اشباع می باشد. در بتنی که در چرخه متناوب تر و خشک قرار می گیرد هر دو مکانیسم اجراء می شود. یکی از مهمترین خواص پوزولان ها هنگامی که به عنوان جایگزین بخشی از سیمان پرتلند استفاده می شود، عبارت از توانایی قابل ملاحظه آنها در کاهش منافذ بزرگ و نفوذپذیری بتن است. بررسی های مختلف نشان داده است که پوزولان ها موثرترین کاهش دهنده ی نفوذپذیری در مخلوط های کم مایه اند. از یک بررسی بر روی مقاومت و نفوذپذیری (به روش آب) سیمان پرتلند به اضافه مواد پوزولانی، این نتیجه حاصل شده که در مراحل مختلف روند عمل آوردن بتن، حجم منافذ بزرگ با قطر بیشتر از 1000 آنگستروم ( و نه کل تخلخل خمیر هیدراته شده) به طور معکوس با مقاومت و نفوذپذیری بتن ارتباط دارد.