تاثیر اعمال حرارت‌های زیاد بر خواص مکانیکی و ریزساختار بتن ژئوپلیمری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندرعباس

چکیده

زمینه و هدف: سازه‌های بتنی مورد استفاده در منابع مختلف از جمله صنایع ذوب‌آهن، آلومینیوم و دفن زباله‌های خطرناک ممکن است در معرض حرارت زیاد قرار گیرند و تحت تاثیر حرارت عملکرد آنها دچار نقصان شود. از سوی دیگر ژئوپلیمرها به عنوان شاخه‌ای از مواد آلومینوسیلیکاتی رفتار پایدارتری نسبت به بتن معمولی در مقابل حرارت از خود نشان می‌دهند. نانوساختار هیدرات سیلیکات کلسیم (C-S-H) و هیدرات آلومینوسیلیکات کلسیم (C-A-S-H) از محصولات فرآیند ژئوپلیمرازاسیون است بر این اساس هدف این مقاله بررسی تاثیر حرارت‌های زیاد بر پارامترهای مقاومتی بتن ژئوپلیمری از منظر ریزساختاری با نگرش به تغییرات نانوساختار C-S-H و C-A-S-H است.
روش بررسی: در این راستا حدود 300 نمونه به مدت 1تا 28 روزه درحمام رطوبت عمل‌آوری شده‌است. سپس همه آزمونه‌ها به مدت 2 ساعت در دماهای 25 تا 900 درجه سلسیوس قرار گرفته‌است. درصد تغییرات طولی و وزنی، مقاومت فشاری، آزمون امواج فراصوت و رفتار ترک‌خوردگی در تمام آزمونه‌ها مورد بررسی قرارگرفته‌است. همچنین برای ارزیابی رفتار ریزساختاری آزمونه‌ها در دماهای مختلف از تصاویر (SEM) و (EDX) استفاده شد.
بحث و نتیجه‌گیری: براساس نتایج پژوهش حاضر به دلیل ماهیت رفتاری نانوساختار C-S-H و C-A-S-H، تغییرات وزن، طول و مقاومت فشاری نمونه‌ها وابسته به رفتار این نانوساختارها است. با شروع تجزیه نانوساختار C-A-S-H بر اثر حرارت زیاد، افت مقاومت فشاری و افت وزنی مشاهده شده‌ و ترک‌ها نیز گسترده‌تر می‌شود. همچنین مقاومت فشاری نمونه 28 روزه تحت دمای 900 درجه سلسیوس از kg/cm2 604 به مقدار kg/cm2 75 کاهش یافته‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of High Temperatures on the Mechanical and Microstructural Properties of Geopolymer Concrete

نویسندگان [English]

  • Mohammad Amiri 1
  • marziyeh aryanpoor 2
1 Assistant Professor, Faculty of Engineering, Hormozgan University, Bandar Abbas, Iran.
2 Master Student, Islamic Azad University of Bandar Abbas, Faculty of Engineering
چکیده [English]

Background and Objective: The concrete structures used in various applications including iron and aluminum foundries and hazardous waste disposal lose performance when subjected to heat. As aluminum silicate materials however, geopolymers behave in a much more stable manner than normal concrete when exposed to high temperatures. Calcium silicate hydrate (C-S-H) and calcium-aluminum-silicate-hydrate nanostructures, which are products of the geopolymerization process that strengthens geopolymer concrete, undergo many changes when exposed to heat. The study therefore investigates the effect of high temperatures on geopolymer concrete’s strength parameters from a microstructural perspective and according to nanostructural changes of C-S-H and C-A-S-H.
Material and method: In this regard, about 300 samples were cured in the humidity bath for 1, 3, 7, 14, and 28 days. All samples were then put in of 25, and 900°C temperatures for 2 hours. Length and weight change percentages, compressive strength, and ultrasonic and cracking behavior tests were performed on all samples. Images from the (SEM) and the energy-dispersive X-ray (EDX) analysis were also used to evaluate the microstructural behavior of samples in various temperatures.
Result and discussion: According to the results, sample weight and length changes and compressive strength depended on the behavioral nature of C-S-H and C-A-S-H nanostructures. Nanostructural analysis of C-A-S-H points to high temperatures reducing compressive strength and weight as well as causing more cracks. The compressive strength of the 28 samples in 900°C temperature also decreased from 604 kg/cm2 to 75 kg/cm2. The complete disintegration of the C-S-H and C-A-S-H nanostructures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • High Temperatures
  • Geopolymer Concrete
  • Compressive Strengths
  • C-A-S-H
  • SEM