نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه اراک
2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
The behavior of light weight concrete at elevated temperature is of significant importance in providing safety of structures in response to certain accidents or particular service conditions. This paper deals with the physical and mechanical properties of light weight concrete “containing leca” such as: compressive strength, water absorption, mass loss and spalling. Specimens with different amount of Nano Silica by applying the Taguchi method for an optimal mix design had been made and after curing for 28 days and being subjected to 200, 400 and 600˚C specimens had been compared with the specimen without Nano silica and cured at room temperature. It was found that by increase temperature to 600˚C physical properties of light weight concrete like water absorption goes bad and in some condition an improvement in mechanical properties like compressive strength had been emerged surprisingly.
- مقدمه
بتن به عنوان یکی از مصالح ساختمانی قرن حاضر و از پر مصرفترین آنها است. سبکسازی و تولید مصالح سبک و در عینحال مقاوم، تحول عظیمی در صنعت ساختمان ایجاد نموده است. بتنهای سبک غیرسازهای و سازهای توانستهاند با داشتن خواص مناسب نظیر سبکی، عایق حرارتی، هزینههای کمتر تولید و حمل و نیز مقاومت کافی در مقابل نیروهای زلزله جایگاه ویژهای در صنعت ساختمان داشته باشند. ساخت این گونه بتنها در کشورمان از چند دهه گذشته شروع شدکه از پوکه سنگهای طبیعی نظیر پرلیت و برخی توفها در ساخت بتنهای سبک استفاده شد ]١[.
در واقع بتن به واسطهی برخورداری از توانایی بالقوه در تحمل درجه حرارت بالا وآتش، به علت کم بودن هدایت حرارتی وگرمای ویژه مشهور است. این امر در مورد بتن سبک نیز صادق
است. اما این بدان معنی نمیباشد که دمای بالا بدون هر گونه اثر بر روی بتن سبک است. دمای بالا ممکن است باعث تغییر رنگ شدید، تغییر در مقاومت فشاری بتن، مدول الاستیسیته و تغییر در ظاهر بتن گردد ]٦-٢[.
در تحقیقات صورت گرفته در سال ٢٠٠٢ نشان داده شد، خواص و رفتار مهندسی بتن با مقاومت بالا [1] (HSC)نسبت به بتن معمولی تحت شرایط یکسان در برابر درجه حرارت بالا کاملاً متفاوت میباشد و دو تفاوت عمده بین این دو وجود دارد: 1- از دست دادن مقاومت نسبی دردرجه حرارت ١٠٠ تا ٤٠٠ درجه سانتیگراد. 2- میزان خرد شدن و کسر وزن در معرض حرارت ٢٠٠ تا ٤٠٠ درجه سانتیگراد. از لحاظ از دست دادن مقاومت درحرارت متوسط بین ١٠٠ و ٤٠٠ درجه سانتیگراد، مقاومت فشاری HSC نزدیک به ٤٠ درصد کاهش مییابد در حالیکه این کاهش مقاومت در بتن معمولی با همان شرایط ٢٠ تا ٣٠ درصد را به خود اختصاص میدهد ]٧ .[
در آزمایشی در سال ٢٠٠٨ با ساخت نمونههایی از بتن سبک و قرار دادن آنها در دماهای ٢٠٠، ٤٠٠، ٦٠٠ و ٨٠٠ درجه سانتیگراد، مشاهده کردند با افزایش درجه حرارت کاهش مقاومت مشهود است که دلیل آن تبخیر و آبگیری از بتن بوده که باعث کاهش استحکام و مدول الاستیسیته و افزایش ضریب انبساط حرارتی و هدایت حرارتی میگردد، در نتیجه با ضعیف شدن ساختار بتن همراه میشود ]٨[. از طرفی با انجام تحقیقاتی روی خصوصیات حرارتی بتن سبک اسفنجی نیز، مشاهده گردید که درجه حرارت بالا بر روی آب آزاد در منافذ و نیز بر آب پیوند شیمیایی در سیمان هیدراته اثر میگذارد ]٩.[
بسطامی و همکاران عملکرد بتن پرمقاومت در درجه حرارتهای بالا را مورد بررسی قرار دادند. آنان به این نتیجه رسیدند که کاهش مقاومت فشاری یکی از مهمترین تغییرات خواص است که در هنگام حرارتدهی بالا بعلت خروج آب فیزیکی و شیمیایی حادث میشود. مقاومت فشاری بتن پر مقاومت در دمای ٨٠٠ درجه سانتیگراد فاجعهآمیز است که تا حدود ۸٠ درصد کاهش مییابد ]١٠[. Won و همکاران با بررسی ترکیبات پلیمری سیمانی با سنگدانههای مختلف سبک حاوی الیاف پلیپروپیلن متوجه شدند که مخلوط حاوی پرلیت منبسط شده در دمای بالا کمترین کاهش وزن و ورمیکولیت بیشترین کاهش وزن را در بر داشتهاند. همچنین بیشترین مقاومت فشاری سن ٧ روزه متعلق به طرح حاوی پرلیت با ٢/٠ درصد الیاف پلیپروپیلن است ]١١[.
در آزمایشی در سال ٢٠١٢ به بررسی اثرات حرارت بر بتن خودمتراکم سبک پرداخته شد. مدول الاستیسیته نمونهها بطور قابل ملاحظهای تحت تاثیر نوع سنگدانهها قرار گرفت. در حضور مصالح متخلخل، رفتار نفوذپذیری نمونههای بتنی با کاهش نسبت آب به سیمان کنترل میشوند و با افزایش درجه حرارت برای کلیه نمونهها از دست دادن وزن نیز رخ میدهد که علت آن تشکیل بخار در داخل دانهها و حفرهها و از دست رفتن آب استنباط میشود ]١٢[. Siddique و Kaur با آزمایش بتن حاوی روباره کورههای بلند متوجه شدند تا دمای ١٠٠ درجه سانتیگراد کاهش وزن ناچیز میباشد، ولی بیش از ١٠٠ درجه کاهش وزن محسوس بوده و دما بر مدول الاستیسیته اثرگذار میباشد. در بین نمونههای حاوی روباره، نمونههای حاوی ٢٠درصد [2]GGBFS بیشترین مقاومت فشاری در دمای ٢٧ درجه وهمینطور پایان آزمایش و در دمای ٣٥٠درجه دارند، در این دماها بتن فاقد GGBFS مقاومت فشاری بیشتری را از خود نشان میدهد. در بین نتایج حاصل افزایش در مقاومت فشاری نمونهها باوجود افزایش دما توجه بیشتری را به خود جلب کرده است ]١٣[. Morsy و همکاران نیز با آزمایش بر روی رفتار سیمان آمیخته شده در ملات حاوی متاکائولن در دمای بالا نیز پس از مشاهدهی یک افزایش اولیه در مقدار مقاومت فشاری در دمای 250 درجه کاهش قابل ملاحظهای در مقدار مقاومت فشاری نمونهها را گزارش کردند ]١٤[.
2- برنامه آزمایشگاهی
٢-١- مصالح مصرفی و ویژگیهای آنها
در این تحقیق برای ساختن نمونههای بتنی از سیمان پرتلند نوع دو دلیجان با چگالی دانهای (gr/cm3) ١/٣ و مشخصات شیمیایی مندرج در جدول ١، دوده سیلیس ساخت کارخانه صنایع فروآلیاژ ازنا با چگالی دانهای (gr/cm3)٢ و مشخصات مندرج در جدول ٢، نانوسیلیس مورد استفاده از نوع کلوئیدی محلول در آب با غلظت 50 درصد ساخت شرکت وند شیمی با مشخصات مندرج در جدول 3، فوقروان کننده نسل سوم نوع M63 بر پایه ملامین سولفونات با وزن مخصوص ٠٩٨/١، همچنین از ماسه شسته شده طبیعی عبوری از الک ٧٥/٤ میلیمتر با وزن مخصوص (gr/cm3)٧٠٤/٢ استفاده شده است. لیکای استفاده شده از نوع سازهای محصول شرکت لیکای ساوه بوده است و از آنجاکه جذب آب سنگدانهها در بتن حدوداً بعد از ٣٠ دقیقه متوقف میگردد از جذب آب نیمساعته در محاسبه طرح اختلاط استفاده شده است. مشخصات فیزیکی دانههای لیکا در جدول 4 ارائه شده است.
جدول١- مشخصات شیمیایی سیمان مصرفی ]١5[.
|
درصد تشکیل دهنده |
ترکیب شیمیایی سیمان |
درصد تشکیل دهنده |
ترکیب شیمیایی سیمان |
|
٠/٦ |
K2O |
9/20 |
SiO2 |
|
016/0 |
Cl |
٥ |
Al2O3 |
|
٠/٩٣ |
LOI |
03/4 |
Fe2O3 |
|
٦٠/٨ |
C3S |
02/65 |
CaO |
|
٦ |
C3A |
8/1 |
SO3 |
|
١٣ |
C4AF |
02/1 |
MgO |
|
1/14 |
C2S |
32/0 |
Na2O |
جدول ٢- مشخصات دوده سیلیس مصرفی]١5[.
|
شکل ظاهری |
افت سرخ شدن(%) |
درصد کربن |
حداقل سطح ویژه(m2/gr) |
SiO2 (%) |
|
پودر خاکستری |
٤٤/١ |
٥/٠ |
٢٠ |
٠٤/٩٤ |
جدول3- مشخصات نانوسیلیس مورد استفاده ]١5[.
|
شکل ظاهری |
وزن مخصوص |
درصد وزنی SiO2 |
PH |
ویسکوزیته |
میانگین اندازه ذرات |
درصد سیلیس در فاز جامد |
سطح ویژه ) |
|
مایع سفید رنگ |
1.403 |
49.515 |
9.1 |
15 MAX |
34mm |
99.7% |
70-100 |
جدول4- مشخصات فیزیکی سبکدانه لیکا ]١5[.
|
شماره الک |
اندازه دانهها (mm) |
چگالیدانهای |
درصد جذب آب (ساعت) |
|
|
5/0 |
24 |
|||
|
٥/١٢-٥/٩ |
٧٤/٠ |
٥/٩ |
٥٢/١٢ |
|
|
٤ |
٥/٩-٧٥/٤ |
٧٥/٠ |
||
|
٨ |
٧/٤-٣٨/٢ |
٩٧/٠ |
||
2-2- روش اختلاط بتن
به منظور یکسان نمودن شرایط ساخت و افزایش دقت نتایج آزمایشها، روش اختلاط ثابتی برای ساخت طرحهای اختلاط به کار گرفته شد. برای ساخت بتن بعد از وزنکشی دقیق مصالح، ابتدا سیمان و میکروسیلیس به خوبی با هم مخلوط شدند. سپس این مخلوط همگن به دانههای لیکا که به مدت ٣٠ثانیه با ماسه در داخل مخلوطکن مخلوط شده بودند اضافه گردید، ٥/١ دقیقه بعد آب و فوقروان کننده به خوبی باهم مخلوط گشته و نیمی از آن ابتدا به کل مصالح در حال اختلاط اضافه شد و ٢ دقیقه بعد نیمی دیگر به همراه نانوسیلیس اضافه گردید و عمل اختلاط ٢ دقیقه دیگر ادامه یافت و به خاتمه رسید.
٢-٣- نحوه عملآوری نمونههای بتنی
به منظور عملآوری نمونههای بتنی پس از ساخت، به مدت ٢٤ساعت در قالب و زیر پوشش نایلونی جهت حفظ رطوبت و سپس داخل حوضچه آب با دمای ٢٣-١٩ درجه سانتیگراد قرار گرفتند. پس از رسیدن نمونهها به سن ٢٨ روزه، از حوضچه آب خارج شدند و پس از خشک شدن در محیط آزمایشگاه در کوره حرارتی که با نرخ حرارتدهی ٣ درجه بر دقیقه تنظیم شده بود قرار گرفتند و نمونهها به دماهای ٢٠٠ ، ٤٠٠ و 600 درجه سانتیگراد رسانده شدند و جهت رسیدن به حالت پایداری حرارتی هریک به مدت یک ساعت در دماهای مشخص شده نگهداری شدند، سپس جهت سرد شدن با همان نرخ به دمای محیط برده شدند و در محیط آزاد قرار گرفتند.
٢-٤- روش تعیین نسبتهای طرح اختلاط
تعیین طرحهای اختلاط با روش حجمی [3] میباشد. در این روش حجم بتن تازه تهیه شده با جمع حجمهای مطلق مواد سیمانی، سنگدانهها، آب مؤثر، هوای محبوس و سایر مواد افزودنی مساوی در نظر گرفته میشود. تعیین نسبتهای اختلاط با استفاده از این روش نیازمند تعیین میزان جذب آب و چگالی دانهای سنگدانهها با اندازههای متفاوت است]١6[. برای بهکارگیری طرح اختلاط بهینه، هم از نظر وزنی و هم از نظر مقاومت فشاری از روش طراحی آزمایشهای تاگوچی بهره گرفته شد. بدین منظور ابتدا با استفاده از روش تاگوچی پارامترها و سطوح مختلف آنها تعیین گردید و سپس تمامی آزمایشها برای همه طرحها انجام شد. با معرفی متغیرهای موثر بر مقاومت فشاری بتن سبک که عبارتند از:
١- نسبت آب به مواد سیمانی ٢- عیارسیمان ٣- درصد میکروسیلیس به سیمان ٤- نسبت لیکا به کل سنگدانهها، چهار کمیت سهسطحی درنظر گرفته شد. مقادیر مناسب برای متغیر نسبت آب به مواد سیمانی طبق مطالعات صورت گرفته اعداد ٣٠/٠، ٣٥/٠ و ٤٠/٠ همچنین برای متغیر عیار سیمان اعداد ٣٥٠، ٤٠٠ و ٤٥٠ کیلوگرم در مترمکعب و نیز برای متغیر درصد نسبت میکروسیلیس به سیمان اعداد ٠%، ٥% و ١٠% است که جایگزین بخشی از سیمان مصرفی میگردد و در نهایت نسبت حجمی لیکا به کل سنگدانه که مقادیر ٥/٠، ٦٥/٠ و ٨٥/٠را شامل میشود، استفاده میکنیم. مقدار فوقروان کننده نیز به میزان ٢% وزن مواد سیمانی برای ثابت نگه داشتن روانی در تمام طرحها اضافه میشود.
پس از وارد کردن سطوح متغیرهای فوق به نرمافزار Qualitek-4 ]١7[ که بر پایه روش آماری تاگوچی استوار است، نرم افزار آرایه 9-L را که مخصوص حالت ٤ کمیت ٣سطحی است، انتخاب میکند. در نهایت نتیجهی پیشنهادی نرم افزار٩ طرح اختلاط بود که با حفظ اسلامپ ١٢-٧ سانتی متر در شرایط یکسان از هر یک از این 9 طرح ٣ نمونه مکعبی cm١٠×١٠×١٠ ساخته و در سن ٧ روز مقاومت فشاری آنها اندازه گیری شد. با انجام تحلیل واریانس ANOVA، نرم افزار طرح بهینه پیشنهادی خود را برای بدست آوردن بالاترین مقاومت فشاری ارائه میکند.
با بررسی تاثیر سطوح پارامترهای مختلف در بهینه شدن طرح از نظر مقاومت فشاری بیشتر مشخص گردید که برای داشتن بالاترین مقاومت فشاری درصد میکروسیلیس بیشترین تاثیر را از خود بر جای میگذارد. چنین روندی در تحقیقات هاشمی وصدیقی، با مشاهدهی افزایش مقاومت فشاری 7 و 28 روزه در طرح حاوی 45 میکروسیلیس (که بیشترین مقدار میکروسیلیس نسبت به سایر طرحها را داراست) گزارش گردید ]18[. از طرح پیشنهاد شده توسط نرم افزار برای مقاومت حداکثر(T10)، که در جدول 5 آمده است، تعداد ٣ نمونه مکعبی cm١٠×١٠×١٠ درآزمایشگاه ساخته شد و در سن ٧ روز مقدار میانگین مقاومت فشاری ٣٠٢ و البته با میانگین وزن gr٥/١٧٦١ بدست آمد، که با مقدار پیشنهادی ٦/٥% اختلاف داشته و نسبت مقاومت به وزن ١٤/١٧% دارد.
جدول5- مقادیر اجزای تشکیل دهنده طرح اختلاط پیشنهادی نرم افزار برای مقاومت فشاری حداکثر(kg/m3) طرح T10
|
٣٦٠ |
سیمان |
|
٤٠ |
میکروسیلیس |
|
١٤٠ |
آب |
|
١٠ |
فوقروان کننده |
|
٧/٥٩ |
لیکا |
|
٦٦/١٩٩ |
لیکا 4 |
|
٢٢/١٥٦ |
لیکا 8 |
|
٢٢/٧٣٤ |
ماسه |
همچنین طرح پیشنهادی تاگوچی برای وزن حداقل نیز به مقاومت ٧ روزه ٢٠٥ با وزن gr١٥١٢ رسید که با مقدار پیشنهادی ٧٩/٠% اختلاف داشته و نسبت مقاومت به وزنی ٥٥/١٣% دارد، با توجه به نسبت مقاومت به وزن که پارامتری مهم در بتن سبک سازهای محسوب میشود، برای ادامه این مطالعه طرح اختلاطT10 مطابق باتحقیقات هاشمی ومیرزایی مقدم به عنوان نمونه شاهد در نظر گرفته شد ]15[. جدول 5 جزئیات طرح اختلاط بتن سبک سازهای با مقاومت انتظاری ٣٢٠ مورد استفاده در این پژوهش را نشان میدهد.
با مشخص شدن طرح اختلاط اولیه ٦ دسته طرح اختلاط مورد آزمایش قرار گرفتند که مقادیر اجزای آنها در جدول 6 ارائه شده است لازم به ذکر است LWplain معرف بتن سبک شاهد فاقد نانوسیلیس و N1.5 و N3 و N5 و N10 به ترتیب بیانگر حضور ٥/١ و ٣ و ٥ و ١٠ درصد نانوسیلیس هستند که جایگزین بخشی از سیمان مصرفی میشوند و برای بررسی اثر نانوسیلیس به هرطرح در معرض حرارت اضافه میگردند. در طرح LWN10M0 به منظور بررسی اثرات حضور میکروسیلیس، میکروسیلیس از طرح اختلاط به طور کامل حذف شده است.
جدول6- مقادیر هر یک از اجزای تشکیلدهنده هر طرح اختلاط( )
|
شماره طرح |
نوع طرح |
سیمان |
میکرو سیلیس |
نانو سیلیس |
آب |
فوق روان کننده |
لیکا |
لیکا4 |
لیکا8 |
ماسه |
|
1 |
LWplain |
٣٦٠ |
٤٠ |
- |
١٤٠ |
١٠ |
٧/٥٩ |
٦٦/١٩٩ |
٢٢/١٥٦ |
٢٢/٧٣٤ |
|
2 |
LWN1.5 |
٦/٣٥٤ |
٤٠ |
٤/٥ |
١٤٠ |
١٠ |
٧/٥٩ |
٦٦/١٩٩ |
٢٢/١٥٦ |
٢٢/٧٣٤ |
|
3 |
LWN3 |
٢/٣٤٩ |
٤٠ |
۸/١٠ |
١٤٠ |
١٠ |
٧/٥٩ |
٦٦/١٩٩ |
٢٢/١٥٦ |
٢٢/٧٣٤ |
|
4 |
LWN5 |
٣٤٢ |
٤٠ |
١٨ |
١٣١ |
١٠ |
٧/٥٩ |
٦٦/١٩٩ |
٢٢/١٥٦ |
٢٢/٧٣٤ |
|
5 |
LWN10 |
٣٢٠ |
٤٠ |
٤٠ |
١٢٠ |
١٠ |
٧/٥٩ |
٦٦/١٩٩ |
٢٢/١٥٦ |
٢٢/٧٣٤ |
|
6 |
LWN10M0 |
٣٦٠ |
- |
٤٠ |
١٢٠ |
١٠ |
٧/٥٩ |
٦٦/١٩٩ |
٢٢/١٥٦ |
٢٢/٧٣٤ |
3- نتایج آزمایشها و تجزیه و تحلیل آنها
٣-١-بررسی مقاومت فشاری و وزن نمونه فاقد نانو سیلیس
آزمایش مقاومت فشاری مطابق با استاندارد[4] BS1881-88 در دماهای ٢٠، ٢٠٠، ٤٠٠ و ٦٠٠ درجه سانتیگراد بر روی نمونهها انجام شد که نتایج آن در شکل 1 ارائه شده است. همانطورکه آشکار است با افزایش دما شاهد کاهش مقاومت فشاری نمونههای بتن سبک هستیم. در دمای ٢٠٠ درجه شاهد 7% کاهش مقاومت نسبت به دمای ٢٠ درجه هستیم. این افت مقاومت در دماهای ٤٠٠ و ٦٠٠ درجه به ترتیب ٢٨% و ٣٩% میرسد.آب فیزیکی در دمای ١٢٠ درجه کاملاً متصاعد شده و خارج میگردد، در دمای بین ١٨٠ تا ٣٠٠ درجه سانتیگراد آب پیوند شیمیایی از بین خواهد رفت. درجه حرارت بالا در محدوده ٤٠٠-٦٠٠ سانتیگراد منجر به تجزیه محصولات هیدراتاسیون و شروع تخریب ژل C-S-H خواهد شد که این خود سبب افت مقاومت فشاری میگردد ]١9[. اگر بخواهیم با بیانی دقیقتر کاهش مقاومت بتن همراه با افزایش دما را توجیه کنیم، میتوان گفت چنین کاهشی در مقاومت متأثر از کاهش نیروهای واندروال بین لایههای C-S-H میباشد. این امر سبب کاهش در انرژی سطحی C-S-H وشکلگیری گروههای سیلانول Si-OH:OH-S میشود که دارای انرژی پیوند کمتری هستند.
شکل1-نمودار تغییرات مقاومت فشاری بتن سبک فاقد نانو سیلیس با افزایش دما
شکل 2- تغییرات وزن بتن سبک فاقد نانوسیلیس با افزایش دما
تبخیر آب سبب کاهش وزن نمونههای بتنی نیز میگردد که این موضوع نیز در شکل ٣ مشهود است. با افزایش دما از ٢٠ به٢٠٠ درجه شاهد ٤% کاهش وزن نسبت به دمای محیط هستیم که این کاهش در دماهای ٤٠٠ و ٦٠٠ درجه به ترتیب به مقادیر ٥/٩% و ١٢% میرسد.
3-2- بررسی مقاومت فشاری و افت وزن بتن با درصدهای گوناگون نانو سیلیس
نتایج حاصل از آزمایش مقاومت فشاری و چگالی بتن خشک شده در دماهای ٢٠، ٢٠٠، ٤٠٠ و ٦٠٠ درجه سانتیگراد در جداول 7 و 8 ارائه شدهاند.
جدول7- نتایج آزمایش مقاومت فشاری در دماهای مختلف
|
دما (˚c) نوع طرح |
٢٠ |
٢٠٠ |
٤٠٠ |
٦٠٠ |
|
مقاومت فشاری |
||||
|
Lwplain |
٣١٣/٥ |
٢٥٧/٦ |
٢٢٦ |
١٩١ |
|
LWN1.5 |
٣٤٠ |
٣١١/٩ |
٢٧٦ |
١٩٢/٥ |
|
LWN3 |
٣١٥ |
٢٦٤/٩ |
٢٣٢/٣ |
٢٠٤/٣ |
|
LWN5 |
٢٩٠ |
٢٤٤/٥ |
٢١٢/٧ |
٢٢٨/٧ |
|
LWN10 |
٢٨٠ |
٢٥٢/٧ |
٢١٦ |
٢١٩/٣ |
|
LWN10M0 |
٢٦٤/٤ |
٢٠٧/١ |
١٧٤ |
١٦٢/٧ |
جدول8- وزن نمونهها در دماهای مختلف
|
دما (˚c) نوع طرح |
٢٠ |
٢٠٠ |
٤٠٠ |
٦٠٠ |
|
وزن |
||||
|
Lwplain |
5/1785 |
١٧١٥ |
5/1615 |
١٥٧١ |
|
LWN1.5 |
١٧٠٥ |
١٦٥٥ |
١٥٨٩ |
١٥٤٤ |
|
LWN3 |
١٧١٥ |
١٦٥٠ |
١٥٨٠ |
١٥٦٩ |
|
LWN5 |
١٧٢٠ |
١٦٥٥ |
١٥٧٠ |
١٥٥٨ |
|
LWN10 |
١٧٣٠ |
١٦٦٠ |
١٥٨٨ |
١٥٧٣ |
|
LWN10M0 |
1740 |
١٦٦٥ |
1/1588 |
1555 |
با تأملی در جداول 7 و8، میتوان گفت در دمای معمولی وزنمخصوص ٢٨ روزه بتن خشک شده و مقاومت فشاری ٢٨ روزه تمامی طرحها برای احراز مشخصات بتن سبک سازهای طبق[5] قابل پذیرش است. همچنین حفظ مقاومت فشاری بالای ١٧ مگاپاسکال تا دمای ٦٠٠ درجه برای همه طرحها بجز طرح LWN10M0 رخ داده است. این امر مؤید این نکته است که با افزایش دما ممکن است بتن سبک سازهای از ردهی سازهای خارج شود و مهمتر آن که افزایش نانوسیلیس در طرحهای فاقد میکروسیلیس چندان سودمند نخواهد بود، نتیجهای که در تحفیقات هاشمی وصدیقی نیز با مشاهدهی افزایش مقاومت فشاری فقط به هنگام افزایش توأمان مقدار نانوسیلیس و میکروسیلیس بکار رفته در طرحهای اختلاط مورد تأیید قرار گرفته است ]18[. همانطورکه از جدول 7 مشخص است افزایش دما سبب کاهش مقاومت فشاری تمام نمونههای بتنی میگردد، اما این افت مقاومت در طرحهای مختلف بسته به درصد افزودن نانوسیلیس متفاوت است. برای بررسی بهتر افت مقاومت فشاری هر طرح در شکل 3، درصد کاهش مقاومت فشاری تمام نمونهها در دماهای مختلف نسبت به دمای ٢٠درجه، در کنار یکدیگرآورده شده است. با توجه به شکل 3 که به مقایسه درصد کاهش مقاومت هر طرح در دمای محیط با مقاومت همان طرح در دماهای بیشتر میپردازد، هویداست که در دمای ٢٠٠ و ٤٠٠ درجه سانتیگراد کمترین افت مقاومت نسبت به طرح پایه به ترتیب با مقادیر ٢/٨ % و ۸/١۸% متعلق به طرح LWN1.5 است. در دمای ٦٠٠ درجه طرح LWN5 با ١/٢١% کمترین افت مقاومت را دارد.
اما در همین دما اتفاق متفاوتی میافتد و درصد افت مقاومت در طرحهای LWN5 و LWN10 کاهش مقاومت کمتری نسبت به دمای ٤٠٠ درجه نشان میدهد.
شکل 3- نمودار درصد کاهش مقاومت فشاری هر طرح نسبت به دمای ٢٠ درجه سلسیوس
با توجه به نمودار شکل 4 کاملاً واضح است که کمترین مقاومت در طول آزمایش مربوط به طرح فاقد میکروسیلیس میباشد، که خود نشان دهنده تاثیر خوب این ماده در بهبود دوام بتن است. تا دمای ٤٠٠ درجه بیشترین مقاومت فشاری مربوط به طرح LWN1.5 است. در نگاه اول شاهد وجود یک روند در کاهش مقاومت فشاری با افزایش دما هستیم که همانند آنچه برای نمونه فاقد نانوسیلیس ذکر شد میتوان گفت چنین کاهشی متاثر از کاهش نیروهای واندروال بین لایههای C-S-H است. این امر انرژی سطحی C-S-H را کاهش داده و سبب شکلگیری گروههای سیلانول Si-OH:OH-S میشود که دارای انرژی پیوند کمتری هستند. از طرفی مطابق تحقیقات صورت گرفته میتوان گفت: آب فیزیکی در دمای ١٢٠ درجه سانتیگراد کاملاً متصاعدشده و خارج میگردد، در دمای بین ١٨٠ تا ٣٠٠ درجه سانتیگراد آب پیوند شیمیایی از بین خواهد رفت و در درجه حرارت بالا در محدوده ٤٠٠-٦٠٠ سانتیگراد تجزیه محصولات هیدراتاسیون و شروع تخریب ژل C-S-H را داریم، که این خود سبب افت مقاومت فشاری میگردد ]٩[. نکته مهم در این نمودار تغییر در روندکاهش میباشد که مقاومت فشاری آنها در ٦٠٠ درجه از دمای ٤٠٠ درجه بیشتر است و این با بقیه طرحها همخوانی ندارد. در نتایج تحقیقات Siddique و Kaurروی بتنهای حاوی روباره کوره آهن‌گدازی نیز افزایش مقاومت فشاری در دماهای ٣٥٠ و ٢٠٠ درجه سلسیوس نسبت به دمای ١٠٠ درجه مشاهده میشود ]١٣[.
شکل4- نحوه تغییرات مقاومت فشاری با افزایش دما
در تحقیقاتMorsy و همکاران نیز افزایش مقاومت فشاری در دمای ٢٥٠ درجه همزمان با افزایش نانومتاکائولن نسبت به دمای محیط دیده میشود. اما در توجیه این افزایش مقاومت باوجود افزایش دما با تأملی در تحقیقات مذکور میتوان به این نتیجه رسید که دلیل اینگونه افزایش مقاومت در هیدراته شدن دانههایی از سیمان است که تاقبل از رسیدن به چنین دمایی در هیدراسیون شرکت نکردهاند]١٤[. نتایج تحقیقات مذکور را میتوان مترادف با این موضوع دانست که به دلیل انتقال آب میان حفرهها هیدراته شدن دوباره ملات را خواهیم داشت. همچنین میتوان گفت گروههای سیلانول در مجاورت آب بخشی از پیوندهای خود را از دست داده و باعث شکلگیری عناصر Si-O-Si کوتاهتر و قویتر میشوند. از طرفی نباید از اثرهرچند کم ولی مثبت، بوجود آمدن ترکها که با کاهش در تنشهای حرارتی متناظر با افزایش دما همراه هستند چشمپوشی کرد. با درنظر گرفتن نتایج آزمایش مقاومت فشاری در دمای ٦٠٠ درجه میتوان به تأثیر مثبت افزودن نانوسیلیس پی برد. افزودن ٥/١% نانوسیلیس سبب افزایش ٨/٠% مقاومت فشاری گشته است. به همین ترتیب افزودن ٣%، ٥% و ١٠% نانوسیلیس به ترتیب سبب افزایش ٧%، ٧/١٩% و ٨/١٤% نسبت به طرح پایه گشته است. شکل 5 نیز موارد مذکور را مورد تایید قرار میدهد.
شکل 5- نمودار میله ای تغییرات مقاومت فشاری در دماهای مختلف
چنین تأثیر مثبتی از افزودن نانوسیلیس در افزایش مقاومت فشاری در تحقیقات هاشمی و صدیقی نیز مورد تایید قرار گرفته است ]17[. اما اینکه چرا افزایش مقاومت در طرح LWN10M0 همانند آنچه که در طرح LWN10 اتفاق افتاد رخ نداد ناشی از حذف میکروسیلیس بوده که این امر مؤید نتیجهی حاصل از روش تاگوچی است که به نوعی بیانگر اثر بسزای میکروسیلیس در افزایش مقاومت فشاری است.از اثرات مثبت مواد پوزولانی در مقیاس میکرو و نانو در بهبود مقاومت فشاری باقیمانده بتن در معرض حرارت میتوان به نتایج تحقیقات صورت گرفته بر روی بتن سبک حاوی میکروسیلیس اشاره کرد. با بررسی مقاومتهای بدست آمده در نمونههای آن تحقیق، این نتیجه بدست آمد که بیشترین مقاومت نمونه حاوی ٢٠ درصد میکروسیلیس در تمام دماهای مورد نظر( از ٢٠ تا ٨٠٠ درجه سانتیگراد ) رخ میدهد ]٨[. در مجموع میتوان گفت که نانوسیلیس با مصرف Ca(OH)2 وتبدیل آن به ژل C-S-H موجب استحکام و دوام بیشتر بتن در درجه حرارتهای بالا میگردد و رشد بلورهای C-S-H طولانی و نازک و اشغال فضای کمتر درماتریس بتن در درجه حرارت بالا میشود و درنتیجه تراکم ریزساختار کاهش میکرو ترکها در زمان تنشهای حرارتی را در پی دارد. مورد دیگری که در طول انجام این آزمایش مشاهده شد، کاهش وزن نمونههای بتنی با افزایش دما بود که این تغییرات نیز در نمودار شکل 6 آورده شده است.
شکل6- روند تغییرات وزن نمونهها با افزایش دما
همانگونه که در نمودارهای شکل 6 نمایان است افزایش دما باعث تبخیر آب موجود در نمونهها شده است که در پی آن کاهش وزن اتفاق افتاده است. بیشترین وزن در طول آزمایش مربوط به طرح شاهد است. کمترین وزن نیز در ابتدا و انتهای آزمایش مربوط به طرح LWN1.5 است. از بررسی شکل 6 میتوان به این موضوع پی برد که با جایگزین کردن سیمان با نانوسیلس کاهش وزن محسوسی در نمونههای بتنی رخ میدهد و با افزایش دما تا ٦٠٠ درجه نیز این روند ادامه دارد که این اختلاف بسیار کم میشود. نکته مهم در نمودارهای این شکل، تغییر شیب نمودار تمام طرحها در افزایش دما از ٤٠٠ به ٦٠٠ درجه سانتیگراد میباشد، به جز طرحهای LWN3، LWN5 و LWN10 که با شیب بسیار ملایمتری افت وزن از خود نشان میدهند. بیشترین افت وزن در دماهای ٤٠٠ و ٦٠٠ درجه مربوط به نمونه طرح شاهد به ترتیب با ٥/٩% و ١٢% است. بیشترین افت وزن در دمای ٢٠٠ درجه با مقدار ٣/٤% متعلق به طرح LWN10M0 میباشد. مشخص است که به دلیل وجود ترکیبات کلوییدی بیشتر نسبت به سایر طرحها و تبخیر آب، این طرح بیشترین افت وزن را نشان میدهد. کمترین افت وزن در دماهای ٢٠٠ و ٤٠٠ مربوط به طرح LWN1.5 با ٩/٢% و ٨/٦% است. در دمای ٦٠٠ درجه کمترین افت را نمونه LWN3 با ٥/٨% دارد.
3-٣-آزمایش پراش اشعه ایکس
طیفهای مورد بررسی در این آزمایش به وسیله دستگاه پراش اشعه ایکس مدل Xpert-pw3373 در دانشگاه اراک با تابش ( cu-kαλ=1.54056A )گرفته شده است. در تمامی طیفها ولتاژ دستگاه 40Kv و جریان آن برابر 35mA بود. همچنین طول گامها برای تغییر زاویه ٠٢/٠ درجه و زمان توقف در هر گام برابر ١/٠ ثانیه در نظر گرفته شده است. جهت انجام این آزمایش ابتدا قطعاتی از مرکز نمونههای فشاری ١٠×١٠ جدا شده و این نمونهها کاملاً به صورت پودری یکنواخت و همگن درآمده و مورد آزمایش قرار گرفتند. این آزمایش روی هر ٦ طرح اختلاط که میزان نانوسیلیس در آنها از ٠% تا ١٠% متغیر بود در دمای ٦٠٠ درجه انجام گرفت. در این مطالعه تمرکز روی تغییرات کریستالهای هیدروکسید کلسیم است و حداکثر پیک حاصل از کریستال Ca(OH)2 در زوایای ϴ٢ برابر ˚٥/٣٣، ˚٥/٤٤، میباشد که با استفاده از پایگاههای اطلاعاتی بدست آمده است. در شکلهای 7 تا ١2 طیفهای حاصل از آنالیز آزمایش XRD بر روی نمونههای حاوی درصدهای متفاوت نانوسیلیس قرار گرفته در معرض ٦٠٠ درجه حرارت ارائه شده است.
شکل 7- نمونه شاهد(LWplain)
شکل8- نمونه حاوی %٥/١ نانوسیلیس(LWN1.5)
شکل9- نمونه حاوی ٣% نانوسیلیس(LWN3)
شکل10- نمونه حاوی ٥% نانوسیلیس(LWN5)
شکل11- نمونه حاوی ١٠% نانوسیلیس(LWN10)
شکل12- نمونه حاوی ١٠% نانوسیلیس و فاقد میکروسیلیس
(LWN10M0)
3-3-1- بررسی طیفهای حاصل از آزمایش XRD[6]
همانطورکه در نمودار شکلهای 7 تا ١2 مشاهده میگردد، افزایش نانوسیلیس در درجه حرارتهای بالا نیز درکاهش پیکهای هیدروکسیدکلسیم موجود در ساختار خمیر سیمان مؤثر بود، چنین کاهشی در تعداد پیکهای هیدروکسیدکلسیم در پژوهش هاشمی و صدیقی همزمان با افزایش نانوسیلیس از%5/1 به 3% نیزگزارش شد ]18[.
حذف میکروسیلیس با افزایش مجدد پیکهای هیدروکسیدکلسیم همراه است. این مطلب با مطالعه پیک حاصل شده در زاویه θ٢ برابر ٥/٣٣ درجه در نمونه LWN1.5 به میزان ٩٥ مرتبه مشاهده میگردد که در نمونهLWN3 و نیز در نمونه LWN5 به میزان ١٧ مرتبه محدود میگردد، البته مشخص گردید که افزودن نانوسیلیس به میزان ١٠ درصد و حذف میکروسیلیس باعث بالارفتن مجدد پیک هیدروکسیدکلسیم تا ٧٦ مرتبه میگردد، که این امر خود توجیه کنندهی کاهش مقاومت رخ داده در این طرح به دلیل حذف میکروسیلیس میباشد. در زاویه θ2 برابر ٥/٤٤ درجه در نمونههای LWplain و LWN1.5 حداکثر پیک هیدروکسیدکلسیم 83 مرتبه مشاهده میگردد که با افزایش نانوسیلیس به میزان ٣ و ٥ درصد این پیک ایجاد شده به ترتیب به ٤٢ و ٥٢ مرتبه کاهش مییابد. باز هم مشاهده میگردد حذف میکروسیلیس از طرح حاوی ١٠ درصد نانوسیلیس سبب افزایش این پیک تا ٥٨ مرتبه میشود.
٣-٤- اثرات حرارت بر ظاهر بتن سبک
با بررسی تصاویر سطح نمونهها بعد از قرارگیری در معرض حرارت که در شکلهای ١3 الی ١5 ارائه شدهاند، اولین نکتهای که به چشم میخورد تغییر رنگ نمونههای شاهد است. در دمای ٢٠٠ درجه سانتیگراد نمونهها تغییر رنگ خاصی ندارند، اما با بالاتر رفتن دما در ٤٠٠ درجه سانتیگراد رنگی مایل به زرد به خود میگیرند و در ٦٠٠ درجه به رنگ سفید میل میکنند. بررسی تغییر رنگ نمونهها همزمان با فزایش دما در تحقیقات در سال 2008 ]۸[ و بسطامی و همکاران ]١٠[ نیز مد نظر قرار گرفته است و نتایج مشابهی در پی داشته است. نکته دوم رشد ترکهاست، همزمان با افزایش دما رشد ترکها نیز افزایش مییابد که در نمونههای حاوی نانوسیلیس بسیار کمتر است. شکل 15-الف تغییرات ظاهری نمونه LWN3 در دمای ٤٠٠ درجه سانتیگراد میباشد که در مقایسه با نمونه شاهد (شکل 13) ترک و تغییر رنگ کمتری را از خود نشان میدهد. شکل ١5 تغییر رنگ و ظاهر نمونههای حاوی نانوسیلیس در دماهای بالا را نشان میدهد.
شکل13- سطح ظاهری بتن LWplain در دمای ٤٠٠درجه سانتیگراد
شکل ١4- سطح ظاهری بتن LWplain در دمای ٦٠٠ درجه سانتیگراد
شکل ١5- الف- بتن LWN3 در دمای400 درجه سانتیگراد
شکل١5-ب- بتن LWN1.5 در دمای ٦٠٠ درجه سانتیگراد
شکل15-ب نیز نشان دهنده عملکرد بهتر بتن حاوی ٥/١% نانوسیلیس نسبت به نمونه شاهد در دمای ٦٠٠ درجه است. با تأملی در روند حادث شده در سطح ظاهری بتن استنتاج این امر که با افزایش درجه حرارت بتن سبک درمقابل پدیده خرد و پوسته شدن (Spalling) از خود ضعف نشان می دهد قابل پذیرش است و میتوان به این نتیجه رسید که با افزودن درصد نانوسیلیس در ترکیب میتوان تا حدودی رخداد این ضعف را تحت کنترل قرار داد.
3-5- آزمایش جذب حجمی آب
آزمایش جذب حجمی آب بر روی نمونههای مکعبی ١٠×١٠ سانتیمتری در دماهای مورد نظر انجام گرفت و نتایج حاصل از میانگینگیری بین ٣ نمونه در جداول 9 الی 11 ارائه شدهاند. در ابتدا با نگاهی دوباره به نتایج آزمایشXRD و یادآوری کاهش تعداد پیکهای Ca(OH)2 از آنجایی که این کاهش یعنی تولید بیشتر ژل متراکم C-S-H و به دنبال آن متراکمتر شدن ساختمان ملات، در نهایت میتوان انتظار داشت که نفوذپذیری هم کاهش یابد. حال با تأمل در نتایج جداول 9 تا ١1 مشخص میشود که افزایش دما سبب افزایش چشمگیر تخلخل و نفوذپذیری و در نتیجه افزایش جذب حجمی آب نمونهها میشود. این افزایش نفوذپذیری در ٢٤ ساعت از دمای ٢٠ تا ٤٠٠ درجه به ٥/٦ برابر نیز میرسد. پیداست که در دماهای ٢٠ و ٤٠٠ درجه طرح LWN1.5 کمترین نفوذپذیری را دارد. از طرفی افزودن نانوسیلیس در درصدهای بالا و حذف میکروسیلیس از طرح اختلاط سبب ضعف عملکرد بتن سبک در برابر حرارتهای بالا میگردد. در دمای ٢٠ درجه افزودن تنها ٥/١ نانوسیلیس سبب کاهش ٢٧% جذب حجمی آب میگردد ولی افزودن ١٠% نانوسیلیس در حضور میکروسیلیس موجب افزایش ٩% جذب حجمیآب میگردد و چنانچه میکروسیلیس نیز از طرح اختلاط حذف شود این افزایش به ٦/١٨% هم میرسد.
با تامل بیشتر در جداول مشخص میگردد که با گذشت ٥/٠ ساعت از شروع آزمایش در دمای ٢٠ درجه سانتیگراد نمونههای حاوی ١٠% نانوسیلیس بیشترین نفوذپذیری را دارند. همچنین با گذشت ٢٤ ساعت، این نمونهیLWN10M0 است که در تمام دماها و همینطور پس از ٤٨ ساعت بیشتر از سایر طرحها از خود نفوذ پذیری نشان میدهد. همانگونه که مشخص است از دمای ٤٠٠ درجه با تجزیه هیدروکسیدکلسیم موجود در ترکیبات سیمانی و تخریب ماتریس بتن، رشد تخلخل و افزایش جذب آب اتفاق میافتد، نتیجهای که مرجع ]١9[ نیز بدان میرسد. نانوسیلیس با مصرف Ca(OH)2 و تبدیل آن به کلسیم سیلیکات هیدرات که دمای ذوب آن ٩٠٠ درجه است موجب بهبود دوام بتن در برابر دماهای بالا میگردد.
در نتایج تحقیقات اسماعیل نیا عمران و بهمند به تاثیرات مثبت استفاده از مواد پوزولانی در کاهش نفوذپذیری بتن در دماهای بالا پرداخته میشود ]١9[. در مجموع میتوان اظهار داشت که افزودن نانوسیلیس در درصدهای کم والبته بصورت کنترل شده میتواند اثری مثبت بر نفوذپذیری نمونه بتن سبک داشته باشدکه در این پژوهش با جایگزینی ٥/١% نانوسیلیس به این مهم دست یافتیم.
جدول 9- جذب حجمی نیمساعته آب کلیه طرحها
|
نوع طرح |
(%)جذب آب در مدت نیم ساعت |
||
|
٢٠ ◦C |
٤٠٠ ◦C |
٦٠٠ ◦C |
|
|
LWplain |
١/٢٠ |
٥/٣١ |
٦/١٠ |
|
LWN1.5 |
١/٠٠ |
٤/٥٢ |
٦/١١ |
|
LWN3 |
١/١٨ |
٥/٢٦ |
٦/٠٣ |
|
LWN5 |
١/٠٤ |
٥/٧٥ |
٦/٠٧ |
|
LWN10 |
١/٤٩ |
٥/٦٦ |
٥/٧٨ |
|
LWN10M0 |
١/٣٠ |
٤/٧٧ |
٦/١٤ |
جدول 10- جذب حجمی ٢٤ ساعته آب کلیه طرحها
|
نوع طرح |
(%)جذب آب در مدت ٢٤ساعت |
||
|
٢٠ ◦C |
٤٠٠ ◦C |
٦٠٠ ◦C |
|
|
LWplain |
١/٥٣ |
١٠/٢١ |
١٠/٨٥ |
|
LWN1.5 |
١/٣٦ |
٨/٧٩ |
١٠/٨١ |
|
LWN3 |
١/٤٥ |
١٠/٠٤ |
١٠/٧٨ |
|
LWN5 |
١/٥٢ |
١٠/٤٥ |
١٠/٥٤ |
|
LWN10 |
٢/٠٥ |
١٠/٣٣ |
١٠/٦٧ |
|
LWN10M0 |
٢/١٩ |
١٠/٥٦ |
١١/١٨ |
جدول 11-جذب حجمی ٤٨ ساعته آب کلیه طرحها
|
نوع طرح |
(%)جذب آب در مدت ٤٨ساعت |
||
|
٢٠ ◦C |
٤٠٠ ◦C |
٦٠٠ ◦C |
|
|
LWplain |
١/٩٠ |
١٤/١٣ |
١١/٥٦ |
|
LWN1.5 |
١/٣٨ |
٩/٢٠ |
١١/٤٨ |
|
LWN3 |
١/٨٢ |
١١/١٢ |
١١/٤١ |
|
LWN5 |
١/٥٧ |
١٠/٧٢ |
١١/١٦ |
|
LWN10 |
٢/٠٧ |
١١/٢٠ |
١١/٣٨ |
|
LWN10M0 |
٢/٢٥ |
١١/٤١ |
١١/٦٠ |
٤- نتیجهگیری
هدف اصلی این مطالعه بررسی تغییرات بهوجود آمده در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن سبک همراه با افزایش دما و واکاوی تأثیرات مثبت و منفی درصدهای مختلف نانوسیلیس ومیزان اثرگذاری این درصدهای مختلف در ایجاد تغییر در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن سبک همراه با افزایش دما میباشد، نتایج حاصل به شرح ذیل می باشد:
١- افزایش دما سبب کاهش مقاومت فشاری تمام نمونههای بتنی میگردد که این افت مقاومت در طرحهای مختلف بسته به درصد افزودن نانوسیلیس متفاوت است با افزایش درصد نانوسیلیس میزان افت مقاومت نسبت به دمای اتاق در مقایسه با نمونه فاقد نانوسیلیس هم افزایش مییابد ولی به واسطهی افزایش درصد نانوسیلیس مقاومت نهایی طرح همراه با این افزایش دما نسبت به نمونه فاقد نانوسیلیس افزایش مییابد، به عبارتی نانوسیلیس با افزایش دما نقش مثبت خود را برروی مقاومت فشاری بصورتی پررنگتر ایفا می کند.
2- همزمان با افزایش درصد نانوسیلیس در طرحهای دارای میکروسیلیس پیشبینی افزایش و یا حداقل عدم کاهش در مقاومت فشاری به دلیل کامل شدن هیدراسیون که درصد بالایی از نانوسیلیس را هم به همراه دارند چندان دور از انتظار نیست، حال آنکه این کامل شدن در هیدراسیون ممکن است در سایر طرحها هم رخ دهد، ولی به دلیل کمتر بودن درصد نانوسیلیس افزایش مقاومت فشاری ناشی از کامل شدن هیدراسیون نمیتواند کاهش مقاومت فشاری ناشی از افزایش دما را جبران کند.
3- با افزودن نانوسیلیس می توان روند حرکت بتن سبک به سمت نشان دادن ضعف در مقابل کنده شدن یا Spalling را کند کرد.
4- با افزودن نانوسیلیس بصورتی کاملاً محدود وکنترل شده میتوان ضعف بتن سبک در برابر افزایش نفوذپذیری با افزایش دما را برطرف کرد.
5- افزودن نانوسیلیس موجب کاهش در میزان شدت پیکهای هیدروکسید کلسیم میگردد. افزودن بیشتر نانوسیلیس تأثیری بیشتر در کاهش شدت پیکهای هیدروکسید کلسیم موجود در نمونههای بتنی دارد. از طرفی به دلیل کاهش در شدت پیکهای هیدروکسیدکلسیم همزمان با افزایش درصد نانو-سیلیس وتولید ژل C-S-H ساختمان سیمان متراکمتر شده لذا مقاومت بتن افزایش و نفوذپذیری آن کاهش مییابد.
)