پلیمر در بتن و تاثیرات شیمیایی

امتیاز کاربران برای این صفحه | امتیاز 5 از 5 (از 1201 رای)
امتیاز شما :

مشخص شده است که افزودن شیرابه های پلیمر در بتن به طور کلی هیدراسیون سیمان را به تاخیر می اندازد. کالوریمتری هدایتی همدما برای مطالعه سینتیک هیدراسیون سیمان اصلاح شده با شیرابه SBR مورد استفاده قرار گرفته است. اثر افزایش مقادیر SBR بر تغییرات حرارت، در شکل 10-5 نشان داده شده است. در این حالت مشخص است که SBR به عنوان عامل تاخیر هیدراسیون سیمان عمل نموده است به طوری که دوره القا و زمان رسیدن به خروجی گرمایی حداکثر را افزایش داده و خروجی های گرمایی کل را کاهش داده است. غلظت های پایین SBR (%10>) دارای اثر قابل ملاحظه ای حین دوره تسریع بوده و نرخ واکنش آلیت و درجه هیدراسیون را تا حدود نصف کاهش داده اند. غلظت های بالاتر (%10<) موجب کاهش تجمع محصولات هیدراسیون شده و در نتیجه دوره القا را افزایش داده و تنها کاهش های بیشتر کوچکی را در نرخ واکنش آلیت و درجه هیدراسیون موجب شده اند.

شکل 10-5- منحنی های کالری متری هدایتی برای خمیر سیمان پرتلند اصلاح شده با SBR؛ نسبت آب به سیمان 3.0، دمای C°22

شکل 10-5- منحنی های کالری متری هدایتی برای خمیر سیمان پرتلند اصلاح شده با SBR؛ نسبت آب به سیمان 3.0، دمای C°22

انرژی های فعال سازی محاسبه شده برای هیدراسیون سیمان های اصلاح شده و غیر اصلح شده شامل تا 10% پلیمر، بسیار مشابه بود که نشان می دهد گام کنترل کننده نرخ انتشار یون ها در یک لایه تحت واکنش، با وجود ذرات پلیمری بدون تغییر باقی مانده است. کاهش یافتن نرخ واقعی نشان می دهد که ذرات پلیمری مقداری از فضای موجود برای حل کلسیم و هیدراسیون بعدی را اشغال می نمایند (شکل 10-1 (c)). این پدیده از طریق بررسی های SEM مشخص شده است. در مورد سیمان های اصلاح شده حاوی 20% پلیمر، انرژی فعال سازی بسیار کمتر از سیمان اصلاح نشده بود. این نشان می دهد که اکنون یک مکانیزم متفاوت، کنترل کننده نرخ هیدراسیون می باشد که ممکن است شامل حرکت محدود شده آب به محل های هیدراسیون باشد. علت پایین بودن نرخ واقعی شاید این باشد که ساختار ذرات پلیمری به گونه ای است که این ذرات، مسیری با پیچ و خم های بیشتر را برای انتشار آب فراهم می نمایند، مثلا مسیری از میان پوششی که توسط پلیمر به دور ذرات سیمان تشکیل شده است.

چسب-بتن-در-بتون

چسب بتن در بتون

در عین حال که اجزاء تشکیل دهنده بخش آبی شیرابه تاثیر اندکی بر سینتیک داشته اند، افزایش غلظت گروه های کربوکسیل در پلیمر، عامل ایجاد تاخیر قابل ملاحظه ای بوده است. اینگونه تصور می شود که این پدیده ناشی از افزایش چسبندگی میان گروه های کربوکسیل و محل های هیدراسیون در سطح دانه های سیمان می باشد.
از این تحقیق مشخص می گردد که اندرکنش های پلیمر- سیمان مهم می باشد، زیرا این اندرکنش ها می توانند بر سینتیک هیدراسیون تاثیر گذاشته و در نتیجه به نوبه خود بر تخلخل و شکل گیری لایه پلیمری اثر بگذارند که هر دو این موارد، دارای تاثیر بلندمدتی بر دوام می باشند.

تخلخل

اثر اصلاح پلیمری بر تخلخل کل و توزیع اندازه حفرات خمیرهای سیمانی، از طریق تخلخل سنجی نفوذ جیوه مورد مطالعه قرار گرفته است. در عین حال که شرط های مشخصی در استفاده از این روش وجود دارد (تا حدی به دلایل مشخص شده در مقالالت دیگر وب سایت کلینیک بتن ایران و نیز به علت قابلیت فشردگی پلیمرها)، نتایج از طریق مقایسه مقادیر تخلخل کل با مقادیر به دست آمده از طریق تبادل حلال، جذب آب و پیکنومتری (چگالی سنجی) هلیوم، کنترل شدند. این مقایسه نشان داد که روش های مختلف، منجر به مقادیر متفاوتی از تخلخل کل مطلق می شوند، اما روندها با مثلا مدت عمل آوری، شرایط عمل آوری، نوع و مقدار پلیمر ضرورتا مشابه بوده است.

پربازدیدترین مطالب ما را از دست ندهید!

عمل آوری مرطوب یک PMC منجر به افزایشی در تخلخل کلی شده و ساختار حفره ای درشت تری در مقایسه با سیمان اصلاح نشده مشابه را در w/c ثابت نتیجه می دهد. این امر ممکن است از اثر تاخیری پلیمر ناشی گردد، اگرچه این اثر با گذشت زمان کاهش می یابد به طوری که با عمل آوری طولانی تر، مثلا 90 روز، تفاوت اندکی قابل مشاهده می باشد. کاهش های حقیقی در تخلخل از امکان استفاده از w/c پایین تر، در عین حفظ کارآیی، ناشی می شود.
در عین حال که رژیم های عمل آوری تر- خشک منجر به بهبود خواص مکانیکی می گردد، اما چنین رژیمی برخلاف رژیم مورد انتظار برای یک لایه سطحی با تخلخل کمتر خواهد بود که مثلا برای مقاومت خوب در برابر نفوذ کلرید مفید می باشد. به جز عمل آوری در حالت اشباع با آب، تصور می شود که کاهش آب در سطح خارجی دارای بیشترین سرعت بوده و در نقطه ای دور از سطح دارای کمترین سرعت می باشد. اما مشخص شده است که نرخ تبخیر از سیمان های اصلاح شده با پلیمر در مقایسه با سیمان های اصلاح نشده کمتر می باشد (چنانکه به صورت افت جرمی برای کل نمونه تعیین شده است) و این نرخ با افزایش مقدار شیرابه، کاهش می یابد. منحنی های توزیع اندازه حفرات برای خمیر سیمان اصلاح نشده و اصلاح شده با 10% و 20% SBR و عمل آوری شده به صورت تر- خشک با w/c برابر 35/0، در شکل 10-6 نشان داده شده اند.

منحنی های توزیع اندازه ذرات برای خمیر سیمان با عمل آوری تر و خشک اصلاح نشده، اصلاح شده با 10% و اصلاح شده با 20% SBR با نسبت آب به سیمان 35/0. نمونه ها از سطح و عمق های mm15 و mm20 گرفته شدند

شکل 10-6- منحنی های توزیع اندازه ذرات برای خمیر سیمان با عمل آوری تر و خشک اصلاح نشده، اصلاح شده با 10% و اصلاح شده با 20% SBR با نسبت آب به سیمان 35/0. نمونه ها از سطح و عمق های mm15 و mm20 گرفته شدند.

نمونه هایی از mm2 ابتدای سطح و در عمق های mm15 و mm30 از یک نمونه منشوری که یک سطح آن در معرض شرایط محیطی قرار داشت، گرفته شد که این نمونه در معرض رژیم عمل آوری یک روز مرطوب و 27 روز خشک قرار داده شده بود. د رمورد سیمان اصلاح نشده، تمایز آشکاری میان توزیع های اندازه حفرات در عمق های mm15 و mm30، با قطر ورودی حفره اولیه و تخلخل کل به ترتیب در حدود mµ20/0 و cc/g11/0 وجود ندارد. این مقادیر با مقادیر به دست آمده برای نمونه های عمل آوری شده به صورت مرطوب برای 38 روز، تطابق دارند با این وجود، لایه سطحی دارای یک ساختار حفره ای درشت تر با تخلخل کل cc/g 14/0 و قطر ورودی حفره اولیه mµ90/1 می باشد. این تفاوت احتمالا از هیدراسیون ناکافی ناشی از تبخیر آب از لایه سطحی ناشی می شود. بنابراین،  یک ناحیه تحت تاثیر مل آوری (CAZ) وجود دارد، هرچند که تا عمق mm15 از سطح امتداد نمی یابد. در سیمان اصلح شده با 10% SBR، لایه های میانی و پایینی، بسیار درشت تر و زبرتر بوده و به علاوه این لایه ها نسبتب ه لایه های سیمان اصلاح نشده، بسیار درشت تر می باشند. برای این SBR، روشن است که رژیم عمل آوری تر- خشک دارای اثر نامطلوبی بر ساختار حفره ای می باشد. افزایش مقدار پلیمر تا SBR 20%، منجر به ایجاد ساختارهای حفره ای با ریزی کمتری در مقایسه با نمونه های حاوی 10% پلیمر می گردد. اما این ساختارها هنوزنسبت به ساختار نمونه های سیمان اصلاح نشده، درشت تر می باشند. ممکن است که مقادیر بیشتر پلیمر، تبخیر آب را تا حدی کاهش دهد، اما با این پلیمر بخصوص، این اثر چندان قابل ملاحظه نخواهد بود.
در مورد سیمان های اصلاح شده با اکریلیک و استات وینسل اتیلن، تغییرات ساختار حفره ای در نتیجه رژیم عمل آوری تر- خشک، دارای شدتی مانند حالت SBR نمی باشد، اگرچه هنوز هم یک CAZ وجود دارد. علل این تفاوت مشخص نمی باشد و این بیانگر ن است که باید توجه نمود که سیستم های مختلف تجاری ممکن است به صورت های متفاوتی رفتار نمایند. لازم است تحقیقات به جای آنکه در حجم نمونه ها به عنوان یک کل تمرکز یابد، بر حرکت رطوبت در سطح نمونه ها متمرکز گردد.

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1400/09/29
سایر مقالات
عوامل آسیب دیدگی بتن
عوامل آسیب دیدگی بتن
در این بخش می‌خواهیم در مورد عوامل و دلایل آسیب دیدگی بتن بپردازیم. توضیحات در مورد هر عامل تخریب بتن شامل موارد زیر می‌باشد ...
ادامه مطلب
کنکاشی پیرامون خوردگی های بتن های پیش تنیده
کنکاشی پیرامون خوردگی های بتن های پیش تنیده
فولادهای پیش تنیدگی تنها ممکن است در صورت ترک خوردن بتن در سازه های بتن مسلح تحت کرنش های دینامیکی، در معرض تنش قابل توجهی قرار گیرند ...
ادامه مطلب
نکات اجرایی حائز اهمیت در سازه های بتنی
نکات اجرایی حائز اهمیت در سازه های بتنی
باید توجه داشت که خم میلگردها به طرف پائین یا داخل المان و خارج از ناحیه پوشش بتنی قرار داشته باشد....
ادامه مطلب
بتن مسلح به الیاف پلی استر
بتن مسلح به الیاف پلی استر
الیاف پلی استر اولین بار توسط شرکت فایبر- اد از شارلوت.ان.سی برای استفاده به عنوان مصالح تقویت کننده بتن توسعه یافت...
ادامه مطلب

نظرات کاربران

به این صفحه امتیاز دهید
با تشکر امتیاز شما به این صفحه می باشد