تاثير اعمال حرارت هاي زياد بر خواص مكانيكي و ريزساختار بتن ژئوپليمري

The Effect of High Temperatures on the Mechanical and Microstructural Properties of Geopolymer Concrete

سازه هاي بتني مورد استفاده در منابع مختلف از جمله صنايع ذوب آهن، آلومينيوم و دفن زباله هاي خطرناك ممكن است در معرض حرارت زياد قرار گيرند و تحت تاثير حرارت عملكرد آنها دچار نقصان شود. از سوي ديگر ژيوپليمرها به عنوان شاخه اي از مواد آلومينوسيليكاتي رفتار پايدارتري نسبت به بتن معمولي در مقابل حرارت از خود نشان مي دهند. نانوساختار هيدرات سيليكات كلسيم (C-S-H) و هيدرات آلومينوسيليكات كلسيم (C-A-S-H) از محصولات فرآيند ژيوپليمرازاسيون است بر اين اساس هدف اين مقاله بررسي تاثير حرارت هاي زياد بر پارامترهاي مقاومتي بتن ژيوپليمري از منظر ريزساختاري با نگرش به تغييرات نانوساختار C-S-H و C-A-S-H است. روش بررسي در اين راستا حدود 300 نمونه به مدت 1تا 28 روزه درحمام رطوبت عمل آوري شده است. سپس همه آزمونه ها به مدت 2 ساعت در دماهاي 25 تا 900 درجه سلسيوس قرار گرفته است. درصد تغييرات طولي و وزني، مقاومت فشاري، آزمون امواج فراصوت و رفتار ترك خوردگي در تمام آزمونه ها مورد بررسي قرارگرفته است. همچنين براي ارزيابي رفتار ريزساختاري آزمونه ها در دماهاي مختلف از تصاوير (SEM) و (EDX) استفاده شد. بحث و نتيجه گيري: براساس نتايج پژوهش حاضر به دليل ماهيت رفتاري نانوساختار C-S-H و C-A-S-H، تغييرات وزن، طول و مقاومت فشاري نمونه ها وابسته به رفتار اين نانوساختارها است. با شروع تجزيه نانوساختار C-A-S-H بر اثر حرارت زياد، افت مقاومت فشاري و افت وزني مشاهده شده و ترك ها نيز گسترده تر مي شود. همچنين مقاومت فشاري نمونه 28 روزه تحت دماي 900 درجه سلسيوس از kg/cm2 604 به مقدار kg/cm2 75 كاهش يافته است.

The concrete structures used in various applications including iron and aluminum foundries and hazardous waste disposal lose performance when subjected to heat. As aluminum silicate materials however, geopolymers behave in a much more stable manner than normal concrete when exposed to high temperatures. Calcium silicate hydrate (C-S-H) and calcium-aluminum-silicate-hydrate nanostructures, which are products of the geopolymerization process that strengthens geopolymer concrete, undergo many changes when exposed to heat. The study therefore investigates the effect of high temperatures on geopolymer concrete’s strength parameters from a microstructural perspective and according to nanostructural changes of C-S-H and C-A-S-H. Material and method In this regard, about 300 samples were cured in the humidity bath for 1, 3, 7, 14, and 28 days. All samples were then put in of 25, and 900°C temperatures for 2 hours. Length and weight change percentages, compressive strength, and ultrasonic and cracking behavior tests were performed on all samples. Images from the (SEM) and the energy-dispersive X-ray (EDX) analysis were also used to evaluate the microstructural behavior of samples in various temperatures. Result and discussion According to the results, sample weight and length changes and compressive strength depended on the behavioral nature of C-S-H and C-A-S-H nanostructures. Nanostructural analysis of C-A-S-H points to high temperatures reducing compressive strength and weight as well as causing more cracks. The compressive strength of the 28 samples in 900°C temperature also decreased from 604 kg/cm2 to 75 kg/cm2. The complete disintegration of the C-S-H and C-A-S-H nanostructures.