Senior Defense: بررسی آزمایشگاهی و ارزیابی تأثیر ترکیبات مواد نانو و مواد معدنی طبیعی بر بتن خودترمیم شونده

بررسی آزمایشگاهی و ارزیابی تأثیر ترکیبات مواد نانو و مواد معدنی طبیعی بر بتن خودترمیم شونده روز دوشنبه، 21 بهمن، 1398 توسط موسسه آموزش عالی عمران و توسعه در شهر همدان استان همدان برگزار می شود.

بتن پرکاربردترین ماده سازه‌ای است که با توجه به ضعف آن در کشش، شناخت عوامل مؤثر بر ترمیم ترک ضروری می‌نماید. بتن خودترمیم شونده نوعی از بتن است که پس از ایجاد ترک مقداری از آهک مواد سیمانی هیدراته نشده‌ موجود در آن در مجاورت دی‌اکسید کربن و آب واکنش داده و با تشکیل کربنات‌کلسیم باعث ترمیم ترک ها شده و نقش مؤثری را در جبران مقاومت از دست رفته سازه ایفا می کند. در نظر داشتن راهکار خودترمیمی در بتن‌های حاوی افزودنی‌های معدنی و بررسی عوامل مؤثر بر آن از جمله دما، نسبت آب به سیمان و سن عمل‌آوری برای استفاده بهینه از بتن در سازه‌های حساس به ترک خوردگی همچون مخازن، ضروری به نظر می‌رسد. زئولیت و نانوسیلیس ازجمله مواد مکمل سیمانی است که در پژوهش‌ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. افزودن این مواد در بتن باعث بهبود خصوصیات مقاومتی و دوامی بتن شده است. در این راستا در پژوهش حاضر به بررسی تأثیر زئولیت و نانوسیلیس و همچنین تغییرات دما، نسبت آب به سیمان و سن عمل‌آوری بر رفتار خودترمیمی بتن پرداخته شده است. طرح‌های حاوی 10 و 15 درصد زئولیت و مقادیر 0.5، 1 و 1.5 درصد نانوسیلیس جایگزین وزن سیمان، در دو نسبت آب به سیمان 0.35 و 0.55 با طرح‌های شاهد مورد مقایسه قرار گرفته است. به منظور بررسی تأثیر دما و سن عمل‌آوری بر رفتار خودترمیمی بتن سه دمای 20، 40 و 60 درجه سانتی‌گراد در طی عمل‌آوری اعمال شده و خودترمیمی در سنین عمل‌آوری 7، 28 و 91 روز ارزیابی شده است. با مقایسه مقاومت فشاری نمونه ترک‌خورده با اعمال چهل درصد بار شکست با مقاومت فشاری نمونه بدون اعمال ترک، درصد خودترمیمی بتن محاسبه شده است. همچنین تأثیر خودترمیمی بر مقاومت کششی نیز ارزیابی شده و بررسی ریزساختاری ترمیم ترک‌ها با تصاویر میکروسکوپ الکترونی انجام شده است. با اعمال شرایط مناسب خودترمیمی نه‌تنها مقاومت بر اثر ترک کاهش نیافته بلکه علاوه بر جبران مقاومت، در بعضی حالات افزایش مقاومت تا 29 درصد نیز رخ داده است. از طرفی در بتن های فاقد افزودنی عملکرد خودترمیمی چشمگیر نبوده است. با این حال نتایج نشان می‌دهد که با فراهم نمودن شرایط رخداد خودترمیمی در بتن، طرح‌های حاوی زئولیت 15 درصد و نانوسیلیس 1 درصد در نسبت آب به سیمان 0.35، بهترین عملکرد خودترمیمی را داشته اند. همچنین طرح ترکیبی ساخته شده از این دو درصد، عملکرد مطلوبی را در خودترمیمی بتن نسبت به استفاده مجزا از این مقادیر، از خود نشان نداده است. از سوی دیگر با افزایش نسبت آب به سیمان نرخ رشد خودترمیمی در تمامی طرح ها کاهش یافته است. بیشترین میزان خودترمیمی نیز در طرح‌های بهینه و با اعمال ترک در سن 7 روز، تا سن شکست 28 روز رخ داده است و از سن 28 تا 91 روز، روند انجام خودترمیمی به طور قابل توجهی در طرح‌های بهینه مشاهده نشده و مقدار خودترمیمی در این بازه‌ زمانی حداکثر به میزان 7 درصد بوده است. با افزایش دما نیز، عملکرد خودترمیمی در طرح‌های بهینه کاهش یافته است. همچنین تأثیر افزودن مواد مکمل در حالت ترکیبی بهینه در دمای 40 درجه سانتی گراد مطلوب‌تر بوده است.
واژه های کلیدی: بتن خودترمیم شونده، زئولیت، نانوسیلیس، دمای عمل آوری، نسبت آب به سیمان.

---

ارائه دهنده: خانم مهندس فائزه اصفهانی، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش سازه
استاد راهنما: آقای دکتر مرتضی شکری، استادیار رشته مهندسی عمران گرایش آب
استاد مشاور: آقای مهندس قربانخانی، مربی رشته مهندسی عمران گرایش سازه
استاد ممتحن: آقای دکتر محسن مهرجو، استادیار رشته مهندسی عمران
استاد ممتحن: آقای دکتر محمد فرنام، استادیار رشته مهندسی عمران گرایش سازه