افزودنی های کاهنده انبساط با سنگدانه های قلیایی

به دلیل تهی شدن شدید از منابع سنگدانه های سالم، با وقوع فرآیند آسیب ها به سازه های بتنی بزرگ روبرو هستیم. این امر ناشی از واکنش های سنگدانه های قلیایی است، لذا باید شرایطی ایجاب شود که ماده های شیمیایی که واکنش را به تاخیر بیفکند، توسعه یابد. در نتیجه در دهه اخیر محققان به طور گسترده ای به کاربرد آن دسته از مواد شیمیایی روی آورده اند که مانع از این واکنش ها شود. علیرغم اینکه ژاپن از این مواد شیمیایی در تولید المان های پیش ساخته و تعدادی از سازه ها استفاده کرده است، کاربرد این مواد (شیمیایی) هنوز هم در مرحله آزمایشی بوده و داده های موجود هنوز به یک حوزه عملی تبدیل نشده است.

سنگدانه های بتن

رایج ترین انواع واکنش های سنگدانه های قلیایی از حمله یون هیدروکسیل در حداقل دو گروه مجزا از سنگدانه های واکنش دهنده شیمیایی نتیجه می شود: اولین گروه تا حد زیادی متشکل از سیلیکا (یا مواد معدنی سیلیسی) بوده و گروه دوم تا حد زیادی متشکل از کربنات (به خصوص کربنات های دولومیتی) هستند. هیدروکسیدهای قلیایی که معمولا از سیمان استخراج شده اند با مولفه های واکنش دهنده در ذرات سنگدانه ها اندرکنش می کنند. سیلیکا واکنش دهنده را هیدرولیز می کند تا ژل سیلیکا قلیایی تشکیل دهد که پس از آن آب را جذب می کند و در حجم افزایش می یابد. غلظت هیدروکسیل محلول های حفره ای در بتن که با یک سیمان قلیایی زیاد ساخته شده ممکن است 10 برابر بالاتر از سیمانی باشد که از بتنی که با یک سیمان قلیایی کم ساخته شده و 15 برابر بتن با Ca (OH)2 اشباع است. دیگر منابع مشارکت کننده در میزان قلیایی کلی موجود شامل آب های سطحی و دریا، برخی اجزای معدنی در سنگدانه ها، نمک های ضدیخ و مواد افزودنی می باشند. شکل 1-6 انبساط ملات حاوی سیمان با مقادیر معادل Na2o را نشان می دهد. روش های جلوگیری از واکنش های انبساط سنگدانه قلیایی در بتن متشکل از اجتناب از سنگدانه های واکنش دهنده، کاربرد سیمان با قلیایی های کمتر از Na2o6/0 درصد معادل، کاربرد مواد پوزولانی، نمکدار کردن بتن سخت شده و پوشاندن ذرات سنگدانه با یک ماده غیرقابل نفوذ می باشد. همچنین هوای محبوس به عنوان ابزاری برای کاهش انبساط مطرح می باشد. اثر یودمند پایین آوردن نسبت آب به سیمان در بتن از طریق کاربرد فوق روان کننده ها مورد بحث است. اگر چه نسبت های آب به سیمان کمتر، تخلخل، نفوذپذیری و قابلیت انتقال یون های قلیایی را پایین می آورند، غلظت قلیایی در حفره ها افزایش خواهد یافته و این مسئله AAR را تشدید خواهد کرد. اثرات مواد شیمیایی مختلف که نشان داده اند در کندی یا تاخیر و متوقف کردن واکنش AAR موثر هستند، در قسمت بعد مورد بحث قرار گرفته اند.

شکل 1-6 انبساط ملات حاوی مقادیر مختلف Na2o