آتش خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان متاکائولن و بخار سیلیکا

آتش خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان متاکائولن و بخار سیلیکا – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

تاثیر آتش بر روی خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان مخلوط حاوی متاکائولن و بخار سیلیکا

چکیده

تاثیر دمای بالا بر روی خصیصه‌های ریز ساختار و مکانیکی خمیر سیمان جهت مشخص نمودن ویژگیهای مقاومت در برابر آتش حیاتی می‌باشد. برخی از مطالعات تحقیقاتی بر روی ریز ساختار و تاب فشردگی یا قدرت استحکام خمیر سیمان مخطوط بخار متاکائولن – سیلیکا پیش گرمایشی (pre-heated metakaolin-silica) در این مقاله عرضه شده‌اند. هدف از این مقاله مطالعه تاثیر جایگزین نمودن متاکائولن (MK) بجای بخار سیلیکا (SF) بر روی ثبات دمایی خمیر مخلوط سیمان- MK پرتلند می‌باشد. کائولینیت از نکته نظر دمایی در ۸۵۰ درجه سانتیگراد برای ۲ ساعت فعال شد. بر این مبنا، خمیر‌های سیمان با استفاده از آب دارای ثبات استاندارد تهیه شدند. این خمیرها در قالبهایی با ۲۰ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ۱۰۰% برای مدت ۲۴ ساعت نگهداری شده و سپس برای مدت ۲۸ روز زیر آب هیدارته شدند. خمیرهای هیدارته برای مدت ۲ ساعت در معرض دمای ۲۰۰، ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتیگراد قرار گرفتند. نمونه‌های پیش گرمایشی جهت مشخص نمودن قدرت استحکام یا تاب فشردگی، ثبات دمایی، ریز ساختار و ترکیب فاز مورد آزمایش قرار گرفتند. مقاومت شوک دمایی بر روی خمیرهای سیمان پس از انجام هیدراسیون اعمال شد. نتایج این بررسی نشان دهنده آن است که تاب فشردگی سیمان مخلوط پیش گرمایشی با توجه به دمای بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد و چنانچه دمای پیش گرمایشی بیش از ۸۰۰ درجه سانتیگراد شود این استحکام با کاهش مواجه خواهد شد. جایگزینی سیمان پرتلند، PC ، با ۱۵% MK و ۱۵% SF در خمیر سیمان باعث افزایش حدودا ۲۰ برابری مقاومت شوک حرارتی می‌شود.

کلمات کلیدی: متاکائولن، بخار سیلیکا، سیمان مخلوط، ریز ساختار، مقاومت شوک حرارتی، تاب فشردگی، DSC

آتش خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان متاکائولن و بخار سیلیکا

۱- مقدمه

به هنگامی که بتن مسلح یا بتن آرمه در معرض دمای بالا، همانند دمای ایجادی در یک آتش سوزی، قرار گرفت، مواردی از تخریب و اضمحلال در خصیصه‌های آن به چشم خواهد خورد. بر این اساس، یکی از نکات قابل توجه از دست رفتن تاب فشردگی یا قدرت استحکام، ترک خوردگی و پوسته شدگی بتن، تخریب پیوند بین خمیر سیمان و مواد افزودنی یا اضافه و اضمحلال تدریجی خمیر سیمان سخت شده می‌باشد. ارزیابی بتن آسیب دیده بوسیله آتش معمولا از طریق مشاهده بصری وابسته به تغییر رنگ، ترک خوردگی و پوسته شدگی سطح آغاز می‌گردد. جایگزینی سیمان پرتلند معمولی بوسیله مواد پوزولانی باعث ارتقای خصیصه‌های مکانیکی و مقاومت بتن در برابر آتش خواهد شد.

معروفترین مواد سیمانی که در ساخت و سازهای ساختارهای بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: سیمان پرتلند، خاکستر بادی، FA ، خاکستر کوره دمشی ریز(BFS) و بخار یا دود سیلیکا. آنها باعث صرفه جویی در انرژی و منابع می‌شوند و همچنین از مزیتهای فنی زیادی نیز برخوردار هستند. متاکائولن، که از طریق روال گرمایی کنترل شده کائولن تولید می‌شود، را همچنین می‌توان بعنوان مواد تشکیل دهنده بتن مورد استفاده قرار داد، چرا که دارای خصیصه‌های پوزولانی می‌باشد. در این مقاله، تحقیقات انجام شده بر روی متاکائولن بر مبنای دو محور اصلی قرار گرفته است. اولین محور در رابطه با ساختار کائولن، تبدیل کائولینیت به متا کائولینیت و استفاده از تکنیک‌های تحلیلی برای بررسی کلی روال فرآوری حرارتی کائولن می‌باشد. محور دوم در زمینه رفتار پوزولانی متاکائولن و تاثیرات آن بر روی خصیصه‌های سیمان و بتن است. با وجود آنکه مواردی از افتراق عقیده‌ها در مسایل خاص وجود دارد، سطح دانش موجود رضایت بخش بوده و بصورت پیوسته‌ای در حال گسترش می‌باشد.

قابلیت دوام بتن سیمان پرتلند بعنوان توانایی آن در جهت مقاومت در برابر شرایط بد آب و هوایی، حمله شیمیایی، فرسایش، آتش سوزی و یا دیگر فرآیندهای تخریبی تعریف می‌شود. بعبارت دیگر، به هنگامی که بتن سیمان را می‌توان بادوام در نظر گرفت که قابلیت حفظ شکل و فرم خود را در محدود مجاز، به هنگامی که در معرض شرایط مختلف محیطی قرار می‌گیرد، داشته باشد. دوام بتن بعنوان یکی از نکته نظرات قابل توجه در مقوله‌های حرفه‌ای مهندسی راه و ساختمان مدنظر می‌باشد.

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر فرآوری دمای بالا بر روی خصیصه‌های مرتبط با       ریز ساختار، مکانیکی و فیزیکی و همچنین مقاومت شوک حرارتی خمیر مخلوط بخار متاکائولن- سیلیکا- سیمان می‌باشد.

آتش خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان متاکائولن و بخار سیلیکا

۲- آزمایشات

مواد مورد استفاده در این تحقیق سیمان پرتلند با مساحت سطح بلین (Blaine) 3000cm²/g ، متاکائولن پرتلند با مساحت سطح بلین ۳۶۰۰cm²/g و بخار سیلیکا با مساحت سطح بلین ۲۲۰۰۰۰cm²/g می‌باشد. ترکیب شیمیایی مواد آغازین در جدول ۱ نشان داده شده است.

خمیرهای سیمانی با استفاده از سیمان پرتلند با جایگزینی نسبی با متاکائولن بخار سیلیکا مورد استفاده قرار گرفته که در جدول ۲ نشان داده شده است. کائولن در دمای ۸۵۹ درجه سانتیگراد برای مدت ۲ ساعت تحت آتش قرار گرفته تا آنکه متاکائولن بی‌ریخت فعال حاصل شود. مواد آغازین بصورت اولیه با اتانول ترکیب شده تا آنکه همگنی معینی را بدست آورند. این خمیرها با استفاده از روال آب پایدار استاندارد مهیا گردیدند. جدول ۳ نشان دهنده این مورد برای خمیرهای سیمانی مخلوطی مختلف می‌باشد.

این خمیرها در قالبهای ۱ اینچ مکعبی قرار گرفتند تا آنکه تاب فشردگی آنها مشخص شود. این قالبها برای مدت ۱ دقیقه جهت حذف حبابهای هوا تحت فرآیند لرزش قرار داده شدند. نمونه‌ها با رطوبت نسبی ۱۰۰%  به مدت ۲۴ ساعت در قالبها نگهداری شده و سپس زیر آب برای ۲۸ روز تحت فرآوری قرار گرفتند.

آتش خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان متاکائولن و بخار سیلیکا

۳- نتایج و مباحث

شکل ۱ نشان دهنده توسعه تاب فشردگی برای خمیرهای کنترل شده و مخلوط سیمان می‌باشد که در دمای ۲۰۰، ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتیگراد برای ۲ ساعت تحت فرآوری قرار گرفته است. این امر آشکار می‌باشد که تاب فشردگی کنترل، خمیرهای سیمانی M0 ، M1 و M2 تا دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد افزایش یافته و سپس تا دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد با کاهش مواجه می‌شوند. علاوه بر این نکته نشان داده شده است که تاب فشردگی خمیرهای سیمان مخلوط ۳ M و ۴ M، به هنگامی که دمای فرآوری تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، افزایش می‌یابد و به هنگامی که دما به بالای ۸۰۰ درجه می‌رسد با کاهش روبرو می‌شود. بطور آشکار، افزایش تاب فشردگی تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد ممکن است بواسطه هیدراسیون بیشتر دانه‌های سیمانی هیدراته نشده در نتیجه تاثیر بخار تحت شرایطی می‌باشد که اصطلاحا به نام «تاثیر بخاردهی پرفشار داخلی» خوانده می‌شود. افزایش تاب فشردگی خمیرهای سیمانی مخلوط ممکن است بواسطه واکنش پوزولانی متاکائولن و بخار سیلیکا با آهک آزاد باشد که تولید کننده فازهای بیشتر CSH و CAH بوده که در سیستم منفذی ته نشست می‌شود. 

آتش خصیصه‌های مکانیکی و ریز ساختار خمیر سیمان متاکائولن و بخار سیلیکا

۴- نتیجه‌گیری

نتیجه‌گیری اصلی حاصل شده از این مطالعه را می‌توان به شرح ذیل خلاصه نمود:

• تاب فشردگی پسماند خمیر مخلوط سیمان فوق که در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد گرمادهی شده است بیشتر از تاب فشردگی پسماند سیمان پرتلند می‌باشد. علاوه بر این، ریز ساختار خمیرهای سیمانی مخلوط، M4 ، با پیش گرمایشی ۸۰۰ درجه سانتیگراد متراکم‌تر از خمیرهای OPC در شرایط مساوی است.

• جایگزینی OPC با wt 15% متاکائولن و wt 15% بخار سیلیکا باعث افزایش مقاومت شک حرارتی به میزان ۲۰ برابر میزان کنترلی می‌شود.

• M4 مخلوط را می‌توان بعنوان مواد پیوند مقاوم در برابر آتش بکار برد.