تاثیر قلیایی های محلول روی پایداری سازه با فضای خالی

قلیایی های محلول در آب در سیمان پرتلند یا خاکستر بادی می توانند اثر زیان باری بر ویژگی های سازه با فضای خالی (AVS) داشته باشد. به علت قوانین زیست محیطی محدوده کننده تر که بر تولید سیمان اثر می گذارد، میزان قلیایی موجود در سیمان ها در بعضی جاها بالا آمده است. افزایش به کارگیری خاکستری های بادی، همانند سیمان، که احتمالا حاوی مقادیر قابل توجه قلیایی های محلول است. احتمال مشکلات مربوط به AVS را افزایش می دهد. این خرابی AVS ناشی از قلیایی، بتن را به آسیب ذوب- انجماد بیشتر آسیب پذیر می نماید.

شکل 7-42- محلول های گچ و هیدرات (کامل) طبیعی در آهک اشباع شده با آب و بدون افزودنی CLS

اگرچه بررسی های سابق نشان داده است که قلیایی های قابل انحلال افزوده شده می توانست اثر مهمی روی AVS بگذارد، مطالعات اخیر حاکی از آن است که قلیایی های محلول به خودی خود روی تولید AVS اثر گذار نیست. هر افزایش در میزان سیمان محلول قلیایی به اندازه چشمگیری پایداری AVS را ارتقاء می بخشد، به خصوص در مخلوط های بتنی که فوق روان کننده (Sr) اضافه می شود.

افزودنی های بتن در ایران

بتن مقاوم به سولفات

پیمانه های مصرفی پایین عوامل کاهنده آب با پایه CLS (WRAها) و Sr عموما در بتن های با سیمان تیپ V، به علت میزان کم در سیمان مورد استفاده واقع می شود. مشکلاتی که در محل پروژه به وجود می آید، به هنگام بتن ریزی و پمپاژ مواجه ناشی از کاربرد دزهای مصرفی بیشتر WRA و Sr بدون اطلاع از ااثرات سینرجی ایجاد شده روی خصوصیات شکل پذیر بتن توسط ترکیبات افزودنی های بتن است. در برخی موارد افزودن پیمانه مصرفی WRA بیش از حد معمولی یا ترکیب WRA و SP در بتن محبوس کننده هوا حاوی سیمان تیپ V با A خیلی کم (<%1)،S و نسبت S کم می تواند منجر به سرکوب مقاومت و در موارد جدی تر، منجر به ممانعت از هیدراتاسیون گردد.
با در ذهن داشتن این مطلب که برای یک خمیر به خوبی هیدرات شده 20% آّ غیر قابل تبخیر انتظار می رود، و مقدار میانگین 25.18 برای خمیر سیمان معمولی، میانگین کمتر از 13% به روشنی حاکی از این است که هیدراتاسیون به شدت متوقف شده .
مطالعات در مورد فعالیت لیگنوسولفانات عمل کنند روی A و شفاف همچنین نشان می دهد که مقادیر زیاد لیگنوسولفانات با مقادیر کم منجر به تاخیر زمانمند هیدراتاسیون می شود. در میزان های کمتر، مقادیر کمتر WRA جذب می شود، که مقادیر بیشتر افزودنی را رها می سازد تا بر مولفه تاثیر بگذارد. قلیایی ها ممکن است بر تجزیه و واکنش های اندرکشی تاثیر بگذارد.
بنابراین اسنادی هست مبنی بر اینکه در سمیانی با خیلی کم در ترکیب با قلیایی ها، پیمانه مصرفی بالای لیگنوسولفانات ممکن است شرایطی برای توسعه مقاومت سرکوب شده ایجاد کند.

شکل 7-43- میزان آب غیر قابل تبخیر موجود بتن ها یا (0ــ 0ــ) و بدون (- -) افزودنی ها

بتن با کارایی بالا (سازگاری سیمان با فوق روان کننده)

با برخی ترکیبات سیمان- فوق روان کننده، مشکلات متنوعی همچون اثر روان سازی پایین افت اسلامپ سریع، جدایش شدید، دیرگیر شدن ممتد و افت هوای محبوس گزارش شده است. این موارد در قسمت زیر به طور خلاصه مرور می شود.

افت کارایی در بتن با کارایی بالا

پیدایش بتن با کارایی بالا (HPC) با الزام آن برای نسبت های هر چه پایین تر و کمتر نسبت های آب به سیمان و پیمانه های مصرفی خیلی بالاتر فوق روان کننده، مشکلاتی از قبیل ناسازگاری سیمان با فوق روان کننده را تشدید کرد. سازگاری سیمان با فوق روان کننده آنقدر در ساخت HPC حیاتی است که بعضی سیمان ها باید نه بخاطر سختی در دستیابی به مقاومت مورد نیاز، بلکه در وض به علت افت اسلامپ خیلی سریع مردود شوند. در برخی موارد کنترل اسلامپ بتن به مقدار کافی که آن را درست بتن ریزی کنیم ممکن نیست و در چند افزایش دز افزودنی بتن به شدت موقعیت را وخیم تر کرد.

فاکتورهای اساسی سیمان و افزودنی که بر رفتار تغییر شکلی در HPC تاثیر می گذارد، به خصوص در نسبت های آب به سیمان خیلی پایین، عبارتند از:

1- مقدار تری کلسیم آلومینات و تا حد کمتری تتراکلسیم آلومینات فریت، نرمی بلین (Blain) و انحلال پذیری سولفات ها در سیمان.
2- بازدهی فوق روان کننده های مربوط به جایگاه گروه های سولفات در مولکول اصلی رزین (نفتالین، ملامین، لیگنوسولفانات)، میزان مونومرها و شکست های با وزن مولکولی کمتر طول زنجیره پلیمری، حد ارتباط متقابل، میزان سولفات پسماند موجود و ماهیت یون مخالف که در فرآیند خنثی سازی استفاده شده است. علاوه بر نقش فیزیکی پراکندگی ذرات سیمان، این خصوصیات افزودنی همچنین در سرعت هیدراتاسیون سیمان و انحلال پذیری گچ دخالت می کند. چون در دسترس بودن یون های سولفات در محلول میانی مستقیما بر هیدرااسون اثر می گذارد، انحلال پذیری گچ اهمیت حیاتی در تغییر شکل بتن دارد. چنانکه پیش از این هم اشاره شد، سولفات مازاد منجر به گیرش نادرست می شود، درحالی که مقدار ناکافی می تواند موجب گیرش آنی شود.
میزان سولفات سیمان پرتلند طوری قانونمند شده است که با استانداردهای ملی انطباق داشته باشد، چون مبنای رفتار مقاومتی و تغییر شکلی خمیرها و ملات های استاندارد ساخته شده در نسبت های آب به سیمان (W/C) تقریبا 5/0 می باشد. این رویه نتایج رضایت بخشی برای اغلب بتن های رایج مورد استفاده با 4/0 < W/C و دارای مقاومت فشاری در محدوده 20 تا 40 MPa را فراهم آورده است. با این وجود HPCهای فوق روان شده توسط W/C خیلی پایین تر (4/0-2/0) با مقاومت های فشاری در بازه 50 تا MPa100 شناخته می شوند. در چنین بتن هایی سرعت انحلال پذیری کلسیم سولفات موجود در سیمان، به فاکتوری حیاتی در کنترل رفتار تغییر شکلی تبدیل می شود، چون حاوی آب کمتری برای پذیرش یون ها بیشتر می باشند که بایستی کنترل شود.
جدایش اختلاط هنگامی که پیمانه مصرفی بیشتر افزودنی اضافه می گردند تا فقدان روان سازی اولیه بتن را جبران کنند یا کارایی را با حالت نخست برگرداند، این اختلاط می تواند پدید آید. پدیده جدایش همیشه به کاربرد دز بیش از حد فوق روان کننده ها نسبت داده می شود.

دیرگیر شدن غیر معمولی مخلوط های فوق روان شده

فاکتورهای تاثیرگذار برای مخلوط های فوق روان شده دیرگیر، به مساحت سطح بلین (Blain) و به ترکیب شیمیایی (به خصوص میزان) سیمان که برای تولید آن استفاده می شود، مرتبط هستند. همچنین وابسته به پیمانه مصرفی SP، دمای بتن و محیط می باشد.

شکل 44-7- اثر زمان اختلاط پس از اضافه شدن افزودنی محبوس کننده هوا (مخلوط 1.3) در ترکیب با فوق روان کننده (مخلوط 2.3) روی هوای کل موجود در (a) بتن تازه و (b) بتن سخت شده

به هنگام مواجه شدن با مشکلات سازگاری سیمان با SP، عمل زیر می تواند برای شناسایی اینکه آیا مشکل اساسا به علت واکنش پذیری سیمان یا عملکرد ضعیف افزودنی است، اتخاذ شود:

• واکنش پذیری سیمان با موجود را چک کنید، نوع گچ (مثل نیم هیدرات، هیدرات (کامل)، نسبت دو هیدرات به نیم هیدرات) موجود و نرمی Blain را چک کنید.
• عملکرد ترکیب های سیمان با افزودنی را توسط آزمایش متقابل با دیگر SP و سیمان ها تیین کنید.
• دزهای مصرفی اندک یک دیرگیر کننده با پایه هیدروکسی کربوکسیلیک را امتحان کنید.
• ترکیب سیمان با خاکستر بادی یا سرباره را امتحان کنید.
• نهایتا اگر هیچ یک از این تدابیر ثمربخش نشد، W/C باید به طور پیوسته افزایش یابد در حالی که پیمانه های مصرفی SP برای دستیابی به کارایی مطلوب و مقاومت مورد نیاز تغییر می کند.