میکروساختار و خصوصیات مکانیکی اَبَر بتن های با و بدون پوزولان

سالهای زیادی است که بتن به عنوان یک ماده ساختمانی مهم در ساخت و ساز های بتنی کاربرد دارد. انجام پروژه های وسیع تحقیقاتی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده بتن در سالهای اخیر، منجر به پیدایش بتن هایی شده‎است که علاوه بر تأمین مقاومت، خواص دیگری از این ماده نظیر دوام، کارآیی، شکل پذیری و مقاومت در برابر عواملی چون آتش، خوردگی و هوازدگی را دستخوش تغییرات اساسی نموده است. از طرفی، نیاز به صرفه جویی در انرژی، همچنین حفظ ذخایر آنها و سایر جنبه‎های اقتصادی، ایجاب می نماید که کوشش‎های وسیعی در جهت استفاده بهینه از ذخایر انرژی صورت گیرد. در این راستا استفاده از مواد پوزولانی شناخته شده، به صورت طبیعی و مصنوعی در بتن، بصورت مخلوط فیزیکی با سیمان، نه تنها باعث کاهش آلودگی هوا (کاهش گاز های گلخانه ای از جمله co2 متصاعد شده از پخت مواد خام سیمان در کوره) و حفظ محیط زیست می گردد بلکه بهای تمام شده بتن را نیز کاهش می دهد و باعث افزایش حجم تولید سیمان و مهم تر این که می تواند موجب افزایش عمر و دوام بتن در محیط های مخرب می گردد. پوزولان های طبیعی زیادی در کشور وجود دارد و مطالعات نسبتاً قابل توجهی در کاربرد چنین موادی بعنوان درصد جایگزین با سیمان برای بتن های معمولی توسط استاد راهنما و دیگر محققین در کشور گزارش شده است. از آنجا که گزارش تحقیقاتی درباره استفاده از پوزولان انتخاب شده در این تحقیق با سوپر پوزولان انتخاب شده جهت رسیدن به اَبَر بتن در اختیار نمی باشد، لذا عنوان پایان نامه بعنوان موضوع تحقیقاتی انتخاب گردید. در تحقیق حاضر، بمنظور دسترسی به بتن های با عملکرد برتر مقاومت خیلی زیاد، یا اَبَر بتن ها (high performance high strength concrete, hphsc ) و مقایسه آن با بتن‎های کنترل (بدون پوزولان و میکروسیلیس، بدون پوزولان و با میکروسیلیس، با پوزولان و بدون میکروسیلیس) و استفاده آن در سازه های مقاوم و افزایش عمر و دوام از سوپر پوزولان و پوزولان طبیعی استفاده شد. بدین منظور برای طرح اختلاط شاهد که توسط استاد راهنما در اختیار گذاشته شد، طرح اختلاط های متفاوتی با 20و 25و 30 درصدپوزولان طبیعی جایگزین سیمان با درصد های متفاوت نسبت آب به سیمان و مصالح با خواص فیزیکی ( دانه بندی و در صد شکستگی) و شیمیایی ثابت و سیمان تیپ دو و مقدار ثابت میکروسیلیس و مقدار متغیر فوق روان کننده ساخته شد. آزمایش های تعیین روانی، مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، انقباض و انبساط، مدول الاستیسیته دینامیکی بتن انجام شد. ضمن اینکه ریز ساختار های (micro structures) نمونه های بتنی بکمک مطالعات میکروسکوپی sem) scanning electron micrograph) نیز مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج مقاومت فشاری بدست آمده در سنین کوتاه و بلند مدت، خواص مکانیکی بتن های پوزولانی با نمونه های شاهد (بدون پوزولان) مقایسه شد و به صورت کیفی مورد مطالعه قرار گرفت. مقاومت فشاری بتن های پوزولانی بدست آمده بیش از 1000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد، که با عنایت به مورد فوق، این نوع بتن ها را می توان درگروه بتن های پوزولانی با عملکرد برتر و مقاومت خیلی زیاد یا اَبَر بتن، hphsc، بشمار آورد. جهت بررسی نفوذپذیری این نوع بتن، مطالعات میکروسکوپی (sem) در سنین مختلف برای نمونه های پوزولانی و شاهد نیز انجام گرفته و به نتایج بدست آمده اشاره شده است. بررسی میکروسکوپی نمونه­ها حاکی از کاهش خلل و فرج دارای قطر بزرگتر از 500 آنگستروم می باشد. بعبارت دیگر محصولات هیدراتاسیون که بصورت مدام تشکیل می شوند منافذ بتن را پر کرده و در نتیجه سبب کاهش نفوذپذیری و افزایش عمر و دوام بتن و همچنین اطمینان به طراحی و ساخت سازه های مقاوم، در مناطق مختلف از جمله زلزله خیز را دارد.