تاثیر درجه حرارت‌های زیاد بر عملکرد بتن با نگرش به تغییرات نانوساختار C-S-H

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی، دانشگاه هرمزگان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندرعباس

چکیده

رفتار بتن در درجه حرارت‌های زیاد، از نظر تامین ایمنی سازه تحت بارهای مشخص و اندازه‌گیری ظرفیت باربری برای ادامه بهره‌برداری سازه اهمیت دارد. از این‌رو هدف این مقاله بررسی تاثیر حرارت‌های مختلف بر پارامترهای مقاومتی بتن با سیمان پرتلند از منظر ریزساختاری با نگرش به تغییرات نانوساختار هیدرات سیلیکات کلسیم (C-S-H) است. در این راستا حدود 300 نمونه به مدت 1، 3، 7، 14 و 28 روزه درحمام رطوبت عمل‌آوری شده‌است. سپس همه آزمونه‌ها به مدت 2 ساعت در دمای 25، 50، 100، 200، 300، 500، 700 و 900 درجه سلسیوس قرار گرفته‌است. درصد تغییرات طولی و وزنی، مقاومت فشاری و رفتار ترک‌خوردگی در نمونه‌های بتن مورد بررسی قرارگرفته‌است. همچنین برای ارزیابی رفتار ریزساختاری آزمونه‌ها در دمای متفاوت از تصاویر میکروسکوپ الکترونیکی روبشی (SEM) استفاده شد. براساس نتایج پژوهش حاضر به دلیل ماهیت رفتاری نانو ساختار C-S-H، تغییرات وزن، طول ومقاومت فشاری نمونه‌ها وابسته به رفتار نانو ساختار C-S-H است. با شروع تجزیه نانو ساختار C-S-H بر اثر حرارت، افت مقاومت فشاری و افت وزنی مشاهده شده‌ و ترک‌ها نیز گسترده‌تر می‌شود. بر اساس نتایج حاصل شده مقاومت فشاری نمونه 14 و 28 روزه تحت دمای 900 درجه سلسیوس به ترتیب از kg/cm2262 و kg/cm2270 به مقدار kg/cm236 و kg/cm244 کاهش یافته‌است. دلیل این کاهش براساس نتایج SEM، تجزیه کامل نانوساختار C-S-H و پرتلندیت در ساختار سیمان ‌است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effects of High Temperatures on Concrete Performance based on Nanostructural Changes in Calcium Silicate Hydrate (C-S-H)

نویسندگان [English]

  • mohammad amiri 1
  • Marziyeh Aryanpoor 2
1 Assistant Professor, University of Hormozgan, Faculty of Engineering, Bandar Abbas, Iran
2 Master Student, Islamic Azad University of Bandar Abbas, Faculty of Engineering
چکیده [English]

Concrete behavior at high temperatures has significant implications for structural safety under specific loads and for measuring the load-bearing capacity of a structure for its continued utilization; however, its behavior varies with changes in temperature. Thus, this paper aims to investigate the effect of different temperatures on the strength parameters of concrete made with Portland cement from a nanostrucrual viewpoint based on the nanostrucrual changes in C-S-H. Accordingly, 300 samples were cured for 1, 3, 7, 14, and 28 days in a moisture room. After that, all samples were exposed to temperatures of 25, 50, 100, 200, 300, 500, 700, and 900 degrees Celsius for two hours. The changes in length and weight, compressive strength, and cracking behavior in the concrete samples were studied. Moreover, scanning electron microscopy (SEM) was used to analyze the microstructural behavior of samples at different temperatures. Based on the results, the behavior of C-S-H nanostructure causes the changes in length, weight, and compressive strength of the samples to be dependent on the C-S-H nanostructure behavior. With the onset of C-S-H decomposition due to heat, the compressive strength and weight decrease and the cracks spread. The results indicated that the compressive strengths of the 14- and 28-day samples reduced from 262 kg/cm2 and 270 kg/cm2 to 36 kg/cm2 and 44 kg/cm2, respectively. SEM analysis indicated that this reduction was due to the complete decomposition of the C-S-H nanostructure and Portlandite in the cement structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • High Temperatures
  • Concrete
  • Compressive Strengths
  • C-S-H
  • SEM