DEF یک مکانیزم انبساطی نسبتا ضعیف است و بنابراین احتمالا دارای شدت کمتری در خمیرها و بتن های متراکم و با منافذ کمتر می باشد. این حالت به وضوح از طریق اثر قابل ملاحظه قیدهای موجود در اطراف خمیر سیمان بر روی آغاز انبساط و بزرگی آن، قابل مشاهده می باشد. این حالت به وضوح از طریق اثر قابل ملاحظه قیدهای موجود در اطراف خمیر سیمان بر روی آغاز انبساط و بزرگی آن، قابل مشاهده می باشد. در این مقاله با عوامل تاثیر گذار بر شدت DRF در بتن آشنا می شوید.
گراتان- بلو و همکاران نشان دادند که برای سنگدانه کوارتز غیرفعال ASR، نرخ انبساط به طور معکوس با اندازه متوسط سنگدانه متناسب می باشد. لارنس محدوده ای از ملات های ساخته شده از سنگ آهک و ماسه سیلیسی را مورد آزمایش قرار داد و مشاهده نمود که جایگزینی بخش درشت دانه ماسه سیلیسی با سنگ آهک خصوصا در محدود نمودن انبساط موثر می باشد که احتمالا دلیل آن پیوند و چسبندگی بیشتر با سنگ آهک می باشد. همچنین انبساط های کمتری برای خمیرهای سیمان نسبت به بتن های متناظر مشاهده گردید.
در واقع دیاموند و اونگ نشان دادند که استفاده از یک سنگدانه فعال ASR موجب آسیب ASR به دور سنگدانه شده و بتن را ضعیف نموده و آنرا نسبت به انبساط DEF آسیب پذیرتر می نماید. همچنین نشان داده شده است که چرخه حرارتی که ممکن است منجر به ایجاد ریزترک هایی در سطوح مشترک گردد، نیز نرخ انبساط را افزایش می دهد، اگرچه موجب تغییر قابل ملاحظه ای در زمان آغاز یا مقدار کلی انبساط نمی گردد.
اگرچه داده های بسیاری در مورد جزئیات انبساط ملات ها و بتن ها به دست آمده است، اما داده های کمتری درباره ایجاد مقاومت در سیستم های شامل انبساط DEF در احتیار می باشد. لویس ملات های ساخته شده از دامنه ای ز مقادیر سیمان را آزمایش نمود 5/0= w/c و 3= سیمان/ ماسه و مقاومت فشاری و افزایش وزن در شرایط نگهداری مرطوب در برابر رفتار انبساطی را اندازه گیری نمود. داده های انبساط برای میله های 160mm*16mm*16mm اندازه گیری شدند، درحالی که ویژگی های دیگر از مکعب های 25mm به دست آمدند، و در نتیجه مقداری تغییرات در میان نمونه ها انتظار می رود، خصوصا آنکه از ظرف های نگهداری مختلفی نیز استفاده گردید که نشانگر آن است که نمونه ها ممکن است سطوح قلیایی متفاوتی را در محلول های مخزن نگهداری نمونه ها، تجربه کرده باشند.
پر بازدیدترین مقالات کلینیک بتن ایران را در این بخش دنبال نمایید
بتن هبلکس چیست؟
اجزای ساختمان های بتنی چیست؟
شرایط و استاندارد های نمونه گیری از بتن
در C°20 کلیه ملات ها بدون انبساط بوده و به مقاومت فشاری حدود 50MPa و افزایش وزنی در حدود 1% در سن اولیه رسیدند. برخی نمونه های عمل آوری شده در C°90 انبساط نیافتند، این نمونه ها همچنین افزایش وزنی در حدود 1% جرمی به دست آورده و به مقاومت MPa 40-30 رسیدند. این افزایش وزن ناشی از آب مصرف شده توسط هیدراسیون و مقاومت نهایی کمتر ناشی از عمل آوری حرارتی و ایجاد یک ریزساختار درشت تر بوده است. ملات های ساخته شده از برخی سیمان ها در C°90 منبسط شدند و این ملات ها در ابتدا مشابه ملات های بدون نبساط دچار افزایش وزن مقاومت شدند. با این وجود، افت های مقاومتی و افزایش های اضافی قابل ملاحظه در وزن همزمان با ایجاد انبساط اتفاق افتادند.
زمان بندی و طول مدت عمل آوری مهم است. عمل آوری حرارتی بسیار طولانی (بزرگ تر از 24 ساعت در C°90) منجر به تاخیر یا کاهش انبساز می گردد و علت آن است که اجزاء مورد نیاز برای تشکیل تاخیری اترینگایت به منظور تولید محصولات دیگر (مثلا هیدروگارنت) وارد واکنش شیمیایی شده و دیگر وجود نخواهند داشت. نتایج مشابهی نیز توسط فامی به دست آمده است. همچنین مشخص شده است که تاخیر در فرآیند عمل آوری حرارتی، منجر به کاهش بیشتر انبساط شده و علت این پدیده آن است که توده C-S-H تشکیل شده در C°90 می تواند سولفات و آلومینات کافی را ذخیره نموده تا انبساط بعدی DEF را تسریع نماید.
اگرچه که نوع ترکیبات سیمان یکی از عوامل مهم محسوب می گردد، چنانکه توسط کلهام نشان داده شده است، اما پیش بینی رفتار مورد انتظار یک ماده تنها از ترکیبات سیمان مورد استفاده، امکان پذیر نمی باشد. برای مثال، سطوح بالای قلیایی نسبت به سطوح پایین آن، موجب ناپایداری بیشتر اترینگایت نسبت به AFm می گردد. نسبت آلومینیوم به گوگرد در تعیین نوع ساختار فاز نهایی مورد انتظار، مهم می باشد. با این حال، اجزاء سیلیکات سیمان نیز بسیار مهم هستند، چراکه به نظر می رسد پیش از تشکیل مجدد اترینگایت، گوگرد (و احتمالا آلومینیم) جذب جزء ژل C-S-H از هیدرات ها می شوند. به نظر می رسد که DEF مربوط به سیمان های واکنشی است که مقاومت اولیه بالایی تولید می نمایند که این مطلب نشانگر آن است مقادیر اساسی از ژل C-S-H باید در مدت عمل آوری حرارتی تشکیل شوند تا سولفات کافی را جذب سطحی نموده و امکان تشکیل بعدی مقادیر کافی از اترینگایت در داخل محصول خارجی از C-S-H فراهم نموده و موجب انبساط DEF شوند.
برخی محققین اظهار داشته ند که آزادسازی آهسته سولفات ها از فازهای سولفات کلینکر ممکن است منجر به تشکیل دیرتر اترینگایت و انبساط گردد. با این وجود، مطالعه ای از طریق PCA حلالیت سولفات در محدوده ای از سیمان های آمریکای شمالی نشان داد که در 33 سیمان آزمایش شده، تقریبا کلیه سولفات آزاد گردد درحالی که بتن به حالت پلاستیک باقی ماند. بنابراین، رهاسازی سولفات احتمالا نمی تواند یک دلیل اصلی DEF باشد. در حقیقت انتظار می رود که رهاسازی آهسته نیز احتمالا منجر به ایجاد انبساط در دمای اتاق گردد، اما نتایج به دست آمده توسط بسیاری از محققین، چنین انبساطی را نشان نمی دهد.
خوردگی بتن مسلح
عامل مهم دیگر در DEF، محیط نگهداری و ذخیره سازی نمونه ها می باشد. همانند مورد ASR، رطوبت های نسبی بسیار بالا برای وقوع انبساط لازم می باشد. فامی و همکاران نشان دادند که نگهداری مرطوب نسبت به نگهداری در بالای آب منجر به انبساط سریع تری می گردد. این پدیده به راحتی قابل توضیح است، زیرا اترینگایت دارای مقدار آب بسیار بالایی بوده و در رطوبت های نسبی پایین ناپایدار می باشد. فامی و همکاران همچنین نشان دادند که مقاومت یونی محلول نگهداری نیز مهم می باشد.
نگهداری میله ها در محلول های با میزان قلیایی بالا، انبساط را کاهش داده یا آن را به تاخیر انداخت. آنها معتقدند که اگر سطوح بالای قلیایی در سیال حفره ای به وجود آید، آنگاه اترینگایت ناگایدار شده و شکل گیری مجدد آن به تاخیر می افتد. راه دیگر توضیح این پدیده در صورتی است که DEF شامل یک مکانیزم اسمزی باشد، چرا که مقاومت یونی خارجی بالا، از انبساط اسمزی جلوگیری می نماید.
این حساسیت DEF به محیط نگهداری، مهم می باشد، خصوصا به این خاطر که در بسیاری از مطالعات DEF، میله ای قالب ریزی شده در زمان ها و سنین مختلف، در یک حمام آب نگهداری شده اند که در آن غلظت قلیایی با شسته شدن سیال حفره ای از درون نمونه های میله ای به داخل آب، به تدریج افزایش می یابد. بنابراین شرایط نگهداری برای نمونه های میله ای قالب ریزی شده در زمان های مختلف، متفاوت می باشد.
آزمایشات مربوط به انبساط باید همواره با توجه به شرایط نگهداری، انجام شوند، برای مثال، کلیه نمونه های میله ای می تواند از ظرف های مخصوص به خودشان، هرکدام با یک مقدار آب ثابت، نگهداری شوند. این حساسیت به شسته شدن قلیایی همچنین ممکن است توضیحی بردلیل این مطلب باشد که چرا DEF در محیط هایی مانند بالشتک های زیرین خط آهن و دیوارهای تکیه گاهی که در آنها جریان آب و شسته شدن می تواند اتفاق بیفتد، به یک مسئله و شکل خاص تبدیل شده است.