مطالعه‌ی ترمودینامیکی و سینتیکی عملکرد سیمان LC3 در طی حمله‌ی سولفاتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی ژئوتکنیک و آب، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

3 دانشجوی دکترای مهندسی سازه، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

بتن از پرکاربردترین و مهم‌ترین مصالح در بحث ساخت ‌و ساز است. یکی از موضوعات پر اهمیت در طراحی و ساخت سازه‌های بتنی، عمر سرویس-دهی آن‌ها است. حمله‌ی سولفاتی در بتن، از شناخته‌شده‌ترین خرابی‌های بتن است که باعث کاهش عمر سرویس‌دهی سازه‌های بتنی می‌شود. در این مطالعه، سیمان‌ LC3 (جایگزینی بخشی از کلینکر با رس‌کلسینه‌شده و سنگ‌ آهک)، به عنوان راه‌حل موثری برای افزایش پایایی سیمان در محیط-های غنی از سولفات و همچنین، کمک به مسائل زیست محیطی حاصل از کاهش نیاز به کلینکر مصرفی، مورد توجه قرار گرفته‌است. مطالعه‌ی ترمودینامیکی در باب ارزیابی عملکرد سیمان‌ LC3 در برابر حمله‌ی سولفاتی، با در نظر گرفتن پارامتر زمان، با استفاده از نرم‌افزار ترمودینامیکی، انجام شده‌است. مقایسه‌ی نتایج حاصل از شبیه‌سازی ترمودینامیکی با سایر مطالعات حاکی از دقت و صحت شبیه‌سازی‌های انجام شده‌است. در این مطالعه، بررسی نتایج منجر به معرفی مراحل مختلف سینتیکی تغییرات فازهای اترینگایت و گچ به عنوان محصولات اصلی حمله‌ی سولفاتی شد. بررسی نمودارهای تغییرات سینتیکی فازهای اترینگایت و گچ حاکی از آن است که افزایش دو پارامتر درصد جایگزینی سیمان و نسبت مقدار رس-کلسینه‌‌شده به مجموع رس‌کلسینه‌‌شده و سنگ‌ آهک، سبب کاهش میزان و نرخ تولید دو فاز مخرب اترینگایت و گچ در طی حمله‌ی سولفاتی می‌شود. . همچنین، مقدار پارامتر نسبت مقدار رس‌کلسینه‌‌شده به مجموع رس‌کلسینه‌‌شده و سنگ‌ آهک، برابر با 0.6، به عنوان نسبت بهینه‌ی جایگزینی رس-کلسینه‌شده و سنگ آهک در سیمان LC3، معرفی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic and kinetic study of LC3 cement performance during sulfate attack

نویسندگان [English]

  • Saeed Ghaffarpour Jahromi 1
  • Amir Tarighat 2
  • Sama Karkhaneh 3
1 Department of Geotechnical Engineering and Water Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
2 Shahid RajaeeTeacher Training University
3 Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

In this study, the kinetics role of gypsum is evaluated in limestone calcined clay cement (LC3) during exposure to a 30 g/l [[EQUATION]] solution. Previous studies considered the chemical aspects of cement, and seldom of them take into account the kinetics aspects. In this study, geochemical code PHREEQC along with kinetics and rate keyword data block was used to evaluate the chemical and kinetics aspects of cementitious material, simultaneously. The simulation results are compared with experimental and modeling results to the confirmation of present model accuracy. Kinetics diagrams for samples with the various cement replacement percentages and ratio of calcined clay to cement replacement percentage (CC/CC+L) are evaluated to get more information about the kinetics path of gypsum production during sulfate attacks. The results show that three levels can be considered as the kinetics change of gypsum. The first stage of gypsum production gets longer by the increment of CC/CC+L ratio. It means that gypsum is produced with delay for the mixture with a higher CC/CC+L ratio. The availability of more aluminum ions due to the presence of more calcined clay leads to the continuation of ettringite production instead of gypsum formation. In LC3 cement the maximum amount of produced gypsum is reduced as well as the rate of gypsum production. The stress due to the gypsum formation is applied to the cement matrix with the delay because of the prolongation of the first stage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • سیمان LC3
  • ترمودینامیک کلاسیک
  • حمله سولفات
  • اترینگایت
  • گچ