چکیده
در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر عواملی چون مقدار هوای بتن، نوع و ترکیب پوزولان مصرفی و نسبت آب به مواد سیمانی روی مقاومت الکتریکی بتن، ۱۹ مخلوط مختلف شامل ۱۱ مخلوط بتن هوادار، ۳مخلوط ملات با کارایی بالا، و ۵ مخلوط بتن خودتراکم ساخته شد.این مخلوط ها با ترکیبات محتلف جایگزینی بین ۳۰تا۶۰ درصدی پوزولان به جای سیمان مصرفی و در نسبت آب به مواد سیمانی ۲۸/. تا ۳۴/. ساخته شدند. پوزولان های مصرفی شامل زئولیت، پومیس،ولاستونیت و سرباره بودند. آزمایش مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی در سنین مختلف عمل آوری روی آزمونه های استوانه ای ۲۰۰*۱۰۰ میلی متر انجام گرفت و ارتباط این دو آزمایش با هم بررسی شد. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که مقاومت الکتریکی و در نتیجه دوام بتن به نسبت آب به مواد سیمانی مخلوط ، نوع و ترکیب پوزولان مصرفی ، مقدار مواد سیمانی مصرفی و مقدار هوای بتن ارتباط دارد. در بین پارامتر های تاثیرگذار روی مقاومت الکتریکی بتن، نسبت آب به مواد سیمانی، مقدار سیمان و پوزولان مصرفی، اثر بیشتری از سایر عوامل بررسی شده داشتند. در این بین، ترکیبات سرباره و زئولیت بیشترین اثر و ترکیبات سرباره و ولاستونیت کمترین تاثیر رادر بهبود نتایج مقاومت الکتریکی داشتند. نتیجه ی حاصل از آنالیز رگرسیونی نشان داد که صرف نظر از نوع پوزولان مصرفی، نسبت آب به مواد سیمان و همچنین مقدار هوای بتن، ارتباط معناداری بین نتایج مقاومت الکتریکی حجمی و سطحی در سنین مختلف عمل آوری وجود دارد.
کلمات کلیدی: مقاومت الکتریکی سطحی، مقاومت الکتریکی حجمی، پومیس، ولاستونیت، زئولیت.
مقدمه
خوردگی ناشی از کلرید یکی از مشکلات اساسی در سازه های زیر ساختی مانند رویه های بتنی، عرشه پل ها و سازه های دریایی است.
به همین دلیل، باید روش هایی به منظور ارزیابی سازه ها در برابر نفوذ یون کلرید برای کنترل، جلوگیری و یا کاهش سرعت آن اتخاذ گردد. در نتیجه مقاومت الکتریکی به عنوان ابزاری غیر مستقیم در جهت ارزیابی دوام سازه های بتنی در دهه های اخیر توسعه یافته است.
مقاومت الکتریکی روشی غیرمخرب است که می توان به وسیله آن ریز ساختار بتن را ارزیابی کرد. مقاومت الکتریک به طور غیر مستقیم به حجم تخلخل و رسانایی محلول های قلیایی موجود در خلل و فرج بتن ارتباط دارد. همچنین این روش می تواند به منظور پیش بینی ضریب انتشار یون های کلرید و نفوذ پذیری بتن مورد استفاده قرار گیرد.
به طور معمول، مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلرید توسط آزمایش RCPT مطابق با استاندارد ASTM C1202-12 ارزیابی می گردد. اما به علت زمان بر بودن انجام این روش، و احتمال بروز نتایج غیر قابل قبول در صورت تغییرات دمایی، روشی سریع جهت کنترل کیفیت مستمر بتن نیست. اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطحی به وسیله دستگاه ۴ نقطه ای ونر یکی از روش های غیر مخرب و سریع تعیین مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلرید است. ( دپارتمان حمل و نقل فلوریدا) روشی را به منظور استانداردسازی قراوت های مقاومت الکتریکی توسعه داده است. کسلر و همکاران در روی ۵۲۹ آزمونه بررسی آزمایشگاهی جهت امکان سنجی جایگزینی آزمایش مقاومت الکتریکی به جای در کنترل کیفیت انجام دادند.از نتایج مطالعه آن ها دسته بندی مخلوط ها از نظر نوذ یون کلرید با استفاده از آزمایش مقاومت الکتریکی سطحی بود. پژوهش دیگری که توسط تیکالسی و همکاران روی مخلوط های بتن توانمند در سن ۹۱روز که حاوی دوده سیلیس، درباره کوره آهن گدازی، خاکستر بادی و متاکائولین انجام گرفت، نشان داد که نتایج مقاومت الکتریکی با نتایج آزمایش همبستگی بالایی دارند. نتایج مطالعه آن ها نشان داد که مقاومت الکتریکی و شار بار منتقل شده، معیاری مناسب و غیر مستقیم از نفوذ یون کلرید است که برای مخلوط های حاوی سیمان پرتلند و سرباره دیده شد. ایسنوگل و همکاران نشان دادند که اندازه گیری مقاومت الکتریکی توسط دستگاه چهار نقطه ای ونر در اندازه گیری های تک آزمایشی و چند آزمایشگاهی دقت بهتر و تغییرات کمتری نسبت به آزمایش نفوذپذیری تسریع شده یون کلرید در مخلوط های مختلف بتنی با عملکرد بالا نشان می دهد. دارن و همکاران ارتباط بین نفوذ یون کلرید و مقاومت الکتریکی را در بتن های توانمند بررسی کردند. یکی از یافته های آن ها بدست آوردن ضریب همبستگی بالا در محدوده بین ۰۹۴/.- ۹۹/. بود که نشان دهنده مناسب بودن استفاده از روش مقاومت الکتریکی برای ارزیابی کنترل کیفیت بتن های توانمند و پیش بینی میزان خوردگی است.
یکی دیگر از روش های اندازه گیری مقاومت الکتریکی، اندازه گیری آن به وسیله ی الکترود های صفحه ای در دو سر آزمونه است که اصطلاحا به آن روش مقاومت الکتریکی حجمی گفته می شود. این آزمایش در محیطی رسانا انجام می شود. لازم به ذکر است که سطح تماس باید تا حد امکان صاف باشد تا فشار تماسی مناسب ایجاد شود و از اسفنج اشباع بین آزمونه و صفحات برای ایجاد رسانایی بهتر استفاده گردد. اسپراگ و همکارانش مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی ۱۲ مخلوط سیمانی رادر سنین، ۲۸، ۵۶ و ۹۱ روز اندازه گیری کردند و نمودار همبستگی در سنین ۲۸، ۵۶ و ۹۱ روز را ارائه دادند. علاوه بر این، اثر مقاومت الکتریکی الکترود نیز مورد بحث قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده مشاهده شد که تاثیر نوع الکترود بر نتایج مقاومت الکتریکی در بتن های با مقاومت بالا معنی دار نیست و نتایج مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی با هم ارتباط دارند.
تحقیقات پیشین نشان می دهند عواملی که بر مقاومت الکتریکی و نفوذ یون کلرید تاثیر می گذارند عبارتند از: نسبت آب به سیمان، وجود پوزولان ها، وجود افزودنی های پلیمری، وجود حباب های هوا و آرایش آن ها، نوع سنگدانه، دمای عمل آوری، نوع عمل آوری و درجه تراکم بتن.
با مطالعه تحقیقات انجام گرفته مشاهده شد که بررسی زیادی روی اثر جایگزینی مقادیر زیادی از پوزولان ها به جای سیمان مصرفی و ارتباط نتایج مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی این مخلوط ها منتشر نشده است. در این پژوهش به منظور بررسی اثر مقدار هوای بتن، نسبت آب به مواد سیمانی،نوع، ترکیب، و مقدار پوزولان ها روی نتایج مقاومت الکتریکی، ۱۹ مخلوط بتن هوادار، بتن خودتراکم و ملات با کارایی بالا، مطالعه ای آزمایشگاهی انجام گرفت. پوزولان های مصرفی شامل زئولیت، پومیس، ولاستونیت و سرباره بودند که در ترکیبات مختلف بین ۳۰تا ۶۰ درصد در نسبت های آب به مواد سیمانی ۲۸/. تا ۳۴/. جایگزین سیمان مصرفی شدند. همچنین بررسی ارتباط نتایج مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی این مخلوط ها نیز انجام شد.
۲. مواد و مصالح و نسبت های مخلوط
۲،۱ مواد و مصالح مصرفی
به منظور ساخت طرح مخلوط ها از سیمان پرتلند نوع یک استفاده شد. ترکیبات شیمیایی و مشخصات فیزیکی سیمان و پوزولان های مصرفی شامل سرباره کوره آهن گدازی زئولیت طبیعی، ولاستونیت و پومیس در جدول ۱ آورده شده است. در ساخت مخلوط های بتن هوادار و بتن خودتراکم سیمان کارخانه و در ساخت مخلوط ملات های با کارایی بالا از هر سه سیمان کارخانه دلیجان، تهران، و کردستان استفاده شد. درصد فاز های سیمان مصرفی در جدول ۲ آورده شده است. فوق روان کننده مصرفی برای دستیابی به محدوده روانی مورد نیاز بر پایه پلی کربوکسیلات اتر با درصد مواد جامد۴۰، چگالی ۱/۰۷ گرم بر سانتی متر مکعببود و از مواد حبابساز به منظور دستیابی به مقدار هوای مورد نظر استفاده شد. از دو نوع شن به ترتیب با حداکثر اندازه ی ۱۹ و ۵/۱۲ میلی متر استفاده شد. شن درشت دانه از نوع سیلیسی شکسته و شن ریز دانه از نوع سیلیسی طبیعی بود. شن ۱۹ و ۵/۱۲ میلی متری به ترتیب با چگالی اشباع با سطح خشک ۵۶/۲ ۵۵/۲ گرم بر سانتی متر مکعب و جذب آب آنها به ترتیب ۳/۲و ۶/ ۲ درصد بودند. ماسه مصرفی از نوع طبیعی با باچگالی اشباع با سطح خشک ۵۳/۲ گرم بر سانتی متر مکعب، جذب آب ۷/۲ درصد و مدول نرمی ۳/۳ بود. دانه بندی سنگدانه های مصرفی در جدول ۳ ارائه شده است.
۲.۲نسبت های مخلوط
در این پژوهش به منظور بررسی تائثیر نوع مخلوط و پوزولان های مختلف روی نتایج مقاومت الکتریکی از سه نوع مخلوط به ترتیب،بتن هوادار با کارایی پایین (مقدار هوای ۳ تا ۱۲ درصد و اسلامپ ۵۰ تا ۷۰ میلی متر) ملات با کارایی بالا (جریان اسلامپ۶۵۰ تا ۷۵۰میلی متر) و همچنین بتن خودتراکم (جریان اسلامپ ۶۵۰ تا ۷۵۰ میلی متر) در نسبت های آب به مواد سیمانی ۲۸/ تا ۰/۳۴ استفاده شد.۱۱طرح مخلوط بتن هوادار با عیار مواد سیمانی ۵۰۰ کیلوگرم در متر مکعب ، نسبت های آب به مواد سیمانی ۰/۲۸ تا ۰/۳۴ و جایگزینی ترکیبی پوزولان ها: سه مخلوط ملات با عیار مواد سیمانی ۵۰۰ کیلوگرم در متر مکعب به سه سیمان نوع ۱ تهیه شده از ۳ کارخانه مختلف با نسبت آب به مواد سیمانی ۰/۳۲ حاوی پوزولان زئولیت ، سرباره و پومیس در دو نسبت آب به مواد سیمانی ۰/۳۳ و ۰/۳۴ ساخته شدند. نسبت های حجمی سنگدانه های مصرفی در دانه بندی های مختلف در جدول ۴ و جزئیات نسبت های وزنی مواد ،مصالح مصرفی در مخلوط ها در جدول ۵ ارائه شده است. حروف s. z.p.w در جدول ۵ به ترتیب معرف سرباره ، زئولیت ، پومیس و ولاستونیت هستند و عدد مقابل آنها در کد مخلوط ، درصد استفاده از این پوزولان ها را نسبت به کل مواد سیمانی نشان می دهد. آخرین عدد ارائه شده در کد مخلوط مربوط به نسبت آب به مواد سیمانی است . حروفscc در ابتدای کد مخلوط ها نشان دهنده ی مخلوط های بتن خودتراکم و حروف cem نشان دهنده ی ملات های ساخته شده با سه محصول سیمان است. در کد مخلوط های بتن هوادار فقط مقدار پوزولان مصرفی و نسبت آب به مواد سیمانی آورده شده است. لازم به ذکر است که کلیه مخلوط های بتن خودتراکم دارای محدوده جریان اسلامپ ۷۵۰-۶۵۰ میلی متر، زمان قیف ۷/۵ تا ۱۲ ثانیه ،زمان T بین ۲ تا ۵ ثانیه و شاخص پایداری چشمی ۰تا ۱ بودند.
۳ . آزمایش ها
۳.۱آزمایش مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی
برای اندازهگیری مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی کلیه مخلوط ها از آزمونه های استوانه هایی با قطر ۱۰۰ میلیمتر و ارتفاع ۲۰۰ میلای-
متر استفاده شد. آزمونه ها پس از ۲۴ ساعت از نمونه گیری از قالب خارج شده و تا زمان انجام آزمون در دمای ۲ ± ۲۱ درجاه سلسیوس در
حوضچه های آب و آهک عمل آوری شدند. اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطحی با استفاده از دستگاه چهار نقطه ای ونر محصول شرکت
پروسک با نام تجاری Resipod ( در شکل ۱ نمایش داده شده است ) با فواصل یکسان ۳۸ میلی متری نقاط پر آب از هم انجام گرفت.
اندازه گیری مقاومت الکتریکی سطحی آزمونه ها مطابق استاندارد AASHTOT358[13] انجام شد. با توجه به استاندارد، به دلیل عمل آوری
آزمونه ها در حوضچه ی آب و آهک نتایج آزمون مقاومت الکتریکی سطحی درضریب ۱ / ۱ ضرب و گزارش شد. مقاومت الکتریکی حجمی
روی همان آزمونه های استوانه ای با قطر ۱۰۰ میلی و ارتفاع ۲۰۰ میلی متر با استفاده از همان دستگاه شرکت انجام شد. اسفنج های
دستگاه به حالت اشباع از آب درآمده و سپس به همراه الکترود رسانا در ابتدا و انتهای آزمونه قرار داده می شوند به گونه ای که الکترودها
کاملا در تماس با اسفنج اشباع درآیند. نحوه اندازه گیری حجمی مقاومت الکتریکی در شکل ۲ نشان داده شده است.
۴ . نتایج و بحث
۴.۱ مقاومت الکتریکی سطحی
در شکل ۳ و ۴ ، به ترتیب نتایج مقاومت الکتریکی سطحی مخلوط های بتن هوادار، بتن خودتراکم و ملات های ساخته شده با استفاده از
سیمان نوع ۱ تهیه شده از ۳ کارخانه مختلف (D ، T و K ) ارائه شده است. به منظور مقایسه ساده تر نتایج این مخلوط ها داده های ۷ ، ۲۸ و ۵۶
روزه حاصل از اندازه گیری در جدول ۷ آورده شده است.
همانطور که در شکل ۳ و ۴ مشاهده می شود با افزایش مدت زمان عمل آوری نتایج مقاومت الکتریکی صرف از نظر از نوع و مشخصات
مخلوط افزایش می یابد. با مقایسه ی دو مخلوط بتن هوادار S40-0.3 و S36-0.28 با جایگزینی تقریبا یکسان سرباره مشاهده می شود که
کاهش نسبت آب به مواد سیمانی باعث بهبود مقاومت الکتریکی شده است، این در حالی است که درصد هوای مخلوط S36-0.28 ،۱۲
درصد و S40-0.3 ، ۸ / ۷ درصد اندازه گیری شده است. این بهبود مقاومت در سن ۲۸ روز و ۵۶ روز باه ترتیب ۱۱ و ۸ درصد بوده است.
همچنین با مقایسه ی دو مخلوط S32Z8-0.3 و S32Z8-0.28 حاوی ترکیب سرباره و زئولیت نیز میتوان مشاهده نمود که روند مشابهی
حاصل شده است. مخلوط S32Z8-0.28 با مقدار هوای حدود ۲ برابر بیشتر و نسبت آب به مواد سیمانی کمتر نتایج مقاومات الکتریکی
سطحی بهتری را در سنین مختلف نشان داده است. به ترتیب در سن ۲۸ و ۵۶ روز، مخلوط با نسبت آب به مواد سیمانی کمتر، ۴۴ درصد و
۸ درصد مقاومت الکتریکی بالاتری از مخلوط دیگر دارد. مقایسه نتایج اندازه گیری به خوبی نشان دهنده ی تاثیر بیشتر نسبت آب به مواد
سیمانی در مقایسه با مقدار هوای بتن است.
همانطور که در شکل ۳ مشاهده میشود با مقایسه نتایج دو مخلوط S32Z8-0.28 و S36Z8-0.28 با مقادیر تقریبا یکسان
جایگزینی سرباره و پوزولان زئولیت و نسبت آب به مواد سیمانی برابر، پس از سن ۵۶ روز، نتایج مقاومت الکتریکی بالاتری برای مخلوط
S36Z8-0.28 با مقدار هوای کمتر ( مخلوط S36Z8-0.28 و S32Z8-0.28 به ترتیب ۰ / ۴ و ۱ / ۶ درصد هوا دارند) اندازه گیری شده
است. در سن ۶۳ روز ۶ درصد و درسن ۷۷ روز ۲۶ درصد مقاومت الکتریکی بالاتری در مخلوط با مقدارهوای کمتر مشاهده شد. در سنین
پایین تر نتایج عکسی برای این دو مخلوط یافت شده است. این نتیجه عکس که تا سن ۲۸ روز ادامه دارد، می تواند ناشی از جایگزینی بیشتر
سرباره به جای سیمان مصرفی در مخلوط S36Z8-0.28 باشد که سرعت انجام واکنش هیدراسیون و در نتیجه کاهش خلل و فرج را در
سنین پایین کاهش داده است( در مقایسه با دیگر مخلوط) . نتایج این دو مخلوط نشان می دهد که افزایش مقدار هوای بتن در شرایط
یکسان می تواند باعث کاهش نتایج مقاومت الکتریکی گردد.
با مشاهده ی نتایج دو مخلوط S34W16-0.3 و S34P16-0.3 در شکل ۳ با مقادیر جایگزینی به ترتیب ۱۶ درصد ولاستونیت و ۱۶
درصد پومیس و مقدار سرباره و آب به مواد سیمانی برابر میتوان دریافت که تا سن ۵۶ روز تقریبا این دو پوزولان عملکرد مشابهی را از نظر
مقاومت الکتریکی داشتند اما پس از سن ۵۶ روز، نتایج بهتری برای مخلوط حاوی پومیس حاصل شده است(درصد هوای دو مخلوط تقریبا
برابر است). مخلوط حاوی پومیس درسن ۶۳ روز ۸ درصد و در سن ۷۷ روز ۱۰ درصد نتایج مقاومت الکتریکی بالاتری از مخلوط حاوی
ولاستونیت داشته است. با مقایسه دو طرح S40-0.3 و S32W8-0.3 میتوان مشاهده کرد که جایگزینی ۸ درصدی ولاستونیت به جای
سرباره باعث کاهش مقاومت الکتریکی در سنین مختلف آزمون شده است. این افت مقاومت در سن ۲۸ روز ۱۴ درصد و در سن ۵۶ روز ۱۷
درصد بوده، این در حالی است که مخلوط دارای ۴۰ درصد سرباره (۰.۳-S40 ) دارای مقدار هوای بیشتری نیز هست.
با افزایش مقدار جایگزینی پوزولان ها به جای سیمان مصرفی از ۴۰ به ۶۰ درصد نتایج بهتری حاصل شد. با مشاهده نتایج مقاومات
الکتریکی دو طرح S52Z8-0.3 و S32Z8-0.3 به ترتیب با مقادیر ۵۲ و ۳۲ درصد سرباره و مقدار زئولیت و نسبت آب به مواد سیمانی
برابر میتوان به وضوح مشاهده کرد که افزایش مقدار جایگزینی مواد سیمانی باعث بهبود قابل توجه مقاومت الکتریکی شده است. در سن
۲۸ روز، ۳۷ درصد و در سن ۵۶ روز، ۲۷ درصد افزایش مقاومت الکتریکی حاصل شده که با افزایش سن عمل آوری این بهبود، ادامه یافته
است. علاوه بر این، با مشاهده ی نتایج مقاومت الکتریکی دو مخلوط S40Z20-0.34 و S52Z8-0.3 میتوان دریافت، مخلوط
S40Z20-0.34 که حاوی ۲۰ درصد زئولیت و ۴۰ درصد سرباره است نتایج مقاومت الکتریکی بیشتری را از مخلوط S52Z8-0.3 با ۵۲
درصد سرباره و ۸ درصد زئولیت، در سنین پس از ۱۴ روز کسب کرده است. در سن ۲۸ روز ۱۱ درصد و در سن ۵۶ روز ۶ درصد مقاومت
الکتریکی مخلوط S40Z20-0.34 بالاتر از مخلوط دیگر بود. این در حالی است که مخلوط S52Z8-0.3 دارای نسبت آب به مواد سیمانی
کمتر و ۶ / ۱ درصد، مقدار هوای بیشتری از مخلوط S40Z20-0.34 است. به نظر میرسد مقاومت الکتریکی کمتر مخلوط حاوی جایگزینی
۲۰ درصد زئولیت در سنین کمتر از ۱۴ روز به علت خلل و فرج بیشتر این مخلوط به دلیل درصد هوای بیشتر و نسبت آب به مواد سیمانی
بیشتر باشد که با افزایش سن عمل آوری، واکنش هیدراسیون کامل تر شده و در ادامه ی آن، انجام واکنش پوزولانی، کاهش خلل و فرج
ریزساختار بتن را در پی داشته که بهبود مقاومت الکتریکی در سنین بالاتر مشاهده میگردد.
با مشاهده نتایج مقاومت الکتریکی مخلوط های بتن خودتراکم ارائه شده در شکل ۴ می توان دریافت که مخلوط SCC-S30-0.3 با
وجود نسبت آب به مواد سیمانی کمتر از سایر مخلوط ها، به دلیل جایگزینی کمتر پوزولان به جای سیمان مصرفی (۳۰ درصاد جایگزینی
وزنی سرباره به جای سیمان)، عملکرد ضعیف تری را نسبت به سایر مخلوط ها نشان داده است. به نظر میرسد که پوزولان سرباره به علت
مقدار عنصر ۲SiO کمتر در مقایسه با سایز پوزولان ها(در جدول ۱ قابل مشاهده است) و مقدار زیاد CaO ، بیشتر خاصیت سیمانی ایفا کرده و
واکنش پوزولانی کمتری در این مخلوط در مقایسه با سایر مخلوطها انجام شده(تبدیل پورتلندیت به کلسیم سیلیکات هیدراته) که در نتیجه
رشد مقاومت الکتریکی کمتری را در پی داشته است.
با مقایسه نتایج الکتریکی مخلوط های ساخته شده با سه سیمان نوع ۱ از سه کارخانه مختلف ارائه شده در شکل ۴ می توان مشاهده کرد
که مخلوط CEMD-S28Z8-0.32 در مقایسه با دو مخلوط دیگر، نتایج مقاومت الکتریکی بهتری را کسب کرده است. با مشاهده ی داده-
های جدول ۲ مربوط به فازهای مختلف سیمان می توان دریافت که فاز S3C سیمان مربوط به این کارخانه بیشترین مقدار و فاز S2C
کمترین مقدار را دارد. به بیانی دیگر نسبت S2S /C3C سیمان تولیدی این کارخانه در مقایسه با دو کارخانه دیگر مقادیر بیشتری دارد.
مقاومت الکتریکی مخلوط ساخته شده با سیمان D ، ۱۳درصد بیشتر از مقاومت الکتریکی مخلوط ساخته شده با سیمان K و ۵ درصد بیشتر
از سیمان T در سن ۵۶ روز است. نسبت S2S /C3C سیمان نشان دهنده ی سرعت کسب مقاومت سیمان است که بالاتر بودن این نسبت به
سرعت کسب مقاومت سریع تر سیمان دلالت دارد.
در مجموع، با توجه به نتایج حاصله می توان گفت که کاهش مقدار سیمان مصرفی و جایگزینی آن با پوزولان و کاهش نسبت آب به
مواد سیمانی در مخلوط ها بیشترین اثر را در کسب نتایج بهتر مقاومت الکتریکی داشتند. برای ترکیبات حاوی پوزولان طبیعی زئولیت
بهترین نتایج و برای پوزولان ولاستونیت ضعیف ترین نتایج مقاومت الکتریکی حاصل شد(در شکل ۳ قابل مشاهده است).
به منظور ارزیابی و دسته بندی مخلوط ها از لحاظ نفوذ پذیری، در استاندارد AASHTO T358[13] جدول ۶ ارائه شده است. نتایج
حاصل از مقاومت الکتریکی سطحی مخلوط ها در سنین ۲۸ روز با محدوده ی ارائه شده توسط استاندارد مقایسه شده و نتایج آن در جدول ۷
آورده شده است. همانطور که در جدول ۷ مشاهده می شود، تمامی مخلوط های ساخته شده به غیر از مخلوط SCC-S30-0.3 از نظر نفوذ
پذیری در رده ی کم و بسیار کم هستند. دو مخلوط S40Z20-0.34 و S52Z8-0.3 با ۶۰ درصد جایگزینی پوزولان به جای سیمان
مصرفی در رده ی نفوذ پذیری بسیار کم دسته بندی شده است که بر اهمیت کاهش مقدار سیمان مصرفی و جایگزینی آن با پوزولان ها در
نتیجه بهبود دوام بتن دلالت دارد.
۴.۲ مقاومت الکتریکی حجمی
نتایج اندازه گیری مقاومت الکتریکی حجمی در جدول ۸ آوره شده است. مقاومات الکتریکی حجمی در تمامی سنینی که مقاومت
الکتریکی سطحی انجام گرفته اندازه گیری نشده است و اندازه گیری آن در این سنین با هدف بررسی چگونگی ارتباط این دو پارامتر با
یکدیگر بوده است.
۴.۳ ارتباط بین مقاومت الکتریکی حجمی و سطحی بتن
با هدف بررسی چگونگی ارتباط بین نتایج مقاوت الکتریکی سطحی و حجمی بتن از آنالیز رگرسیونی استفاده شده است. نتیجه ی این
بررسی در شکل ۵ ارائه شده و نتیجه حاصل از این ارتباط در معادله ی ۱ ارائه شده است(این ارتباط بین نتایج مقاومت الکتریکی حجمی و
سطحی در سنین بین ۱۱ تا ۸۴ روز برقرار شده است). همانگونه که مشاهده می شود ارتباط قوی بین نتایج حاصل از اندازه گیری مقاومت
الکتریکی حجمی و سطحی به دست آمده است. همانطور که مشاهده میگردد، صرف نظر از نوع پوزولان مصرفی، نسبت آب به مواد سیمانی
و همچنین مقدار هوای بتن، رابطه ی خطی بین نتایج حاصل شده است. نتیجه ی به دست آمده نشان می دهد که مقاومت الکتریکی حجمی
در حدود ۵۴ درصد مقاومت الکتریکی سطحی بتن است. ارتباط بهدست آمده در این پژوهش با شرایط دمایی عمل آوری آزمونه ها در
محدودهی ۲ ± ۲۱ درجه سلسیوس است و با تغییر این شرایط ممکن است که نتایج بدست آمده دچار تغییر شود (محدوده دمایی ذکر شده در۱۲
استاندارد ۲۰ تا ۲۵ درجه سلسیوس است). پژوهش ها نشان می دهد که با افزایش دمای عمل آوری آزمونه ها، به ازای هر یک درجه سلسیوس
افزایش دما سه درصد افت مقاومت الکتریکی سطحی اتفا میافتد. ولی در مورد مقاومت الکتریکی حجمی موردی ذکر نشده که باید بررسی گردد.
BR=0.5364*SR, R2=0.996 ))
که در آن:
مقاومت الکتریکی حجمی بتن بر حسب کیلو اهم سانتی متر :BR
مقاومت الکتریکی سطحی بتن بر حسب کیلو اهم سانتی متر :SR
۵. نتیجه گیری
در این پژوهش روی ۱۹ مخلوط شامل بتن هوادار، بتن خودتراکم و ملات با کارایی بالا مطالعه انجام گرفت. به منظور ارزیابی مقاومت
الکتریکی این مخلوطها پوزولانهای مختلف شامل زئولیت، پومیس، ولاستونیت و سرباره در ترکیباات مختلاف باین ۳۰ تاا ۶۰ درصاد در
۰ جایگزین سیمان مصرفی شدند. نتایج زیر حاصل این بررسی است: / ۰ تا ۳۴ / نسبتهای آب به مواد سیمانی ۲۸
با افزایش مدت زمان عملآوری، نتایج مقاومت الکتریکی صرف از نظر از نوع و مشخصات مخلوط افازایش یافات. ایان بهباود مقاومات
الکتریکی و درنتیجه دوام بتن به نسبت آب به مواد سیمانی مخلوط، نوع پوزولان مصرفی، مقدار جاایگزینی پاوزولان و مقادار هاوای باتن
بستگی داشت.
در بین پارامترهای تاثیر گذار روی مقاومت الکتریکی بتن کاهش مقدار سیمان مصرفی و جایگزینی آن با پوزولان و همچنین کاهش نسبت آب به مواد سیمانی در مخلوط ها اثر بیشتری از سایر عوامل بررسی شده داشتند. در این بین ترکیبات سرباره و پوزولان زئولیات بیشترین اثر و ترکیبات سرباره و ولاستونیت کمترین تاثیر را در بهبود نتایج مقاومت الکتریکی داشتند.
بررسی تاثیر سیمان نوع یک سه کارخانه مختلف با ترکیبات شیمیایی نزدیک به هم بر روی مقاومت الکتریکی ملات با کارایی بالا نشان داد که نسبت فازهای S2C/ S3C سیمان ها در نتایج مقاومت الکتریکی تاثیر گذار بوده و با افزایش این نسبت، مقاومات الکتریکی افزایش یافته است. تاثیر نسبت فاز S2C/ S3C سیمان ها در نتایج مقاومت الکتریکی ۵۶ روزه بین ۵ تا ۱۳ درصد بود.
تمامی مخلوط های ساخته شده از لحاظ نفوذ یون کلرید با محدودهی ارائه شده در استاندارد مقایسه و دسته بندی شدند. تمامی مخلوط
های به غیر از مخلوط SCC-S30-0.3 با ۳۰ درصد جایگزینی سرباره، و نسبت آب به مواد سیمانی ۳ / ۰، از لحاظ نفوذ پذیری یون کلرید
در رده ی کم و بسیار کم قرار گرفتند.
تیجه ی حاصل از آنالیز رگرسیونی نشان داد که صرف نظر از نوع پوزولان مصرفی، سن عمل آوری، نسبت آب به مواد سیمانی و همچنین مقدار هوای بتن، ارتباط قوی با ضریب ۹۹ / ۰ =۲R بین نتایج مقاومت الکتریکی حجمی و سطحی در سنین مختلف وجود دارد.
مقاومت الکتریکی حجمی بتن در حدود ۵۴ درصد مقاومت الکتریکی سطحی بتن (با شرایط دمایی عمل آوری ۲ ± ۲۱ درجه سلسیوس) بود.
۶ . قدردانی
نویسندگان این مقاله مراتب سپاس خود را نسبت به حمایت های مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی و شرکت فهاب بتن اعلام می دارند.
۷. مراجع
. Ghosh, P. and Q. Tran, Correlation between bulk and surface resistivity of concrete. International Journal of Concrete Structures and Materials, 2015. 9(1): p. 119-132.
. Christensen, B.J., et al., Impedance spectroscopy of hydrating cement‐based materials: measurement, interpretation, and application. Journal of the American Ceramic Society, 1994. 77(11): p. 2789-2804.
. Julio-Betancourt, G. and R. Hooton, Study of the Joule effect on rapid chloride permeability values and evaluation of related electrical properties of concretes. Cement and concrete research, 2004. 34(6): p. 1007-1015.
. FDOT, F., FM 5-578: Florida method of test for concrete resistivity as an electrical indicator of its permeability. Florida Department of Transportation, 2004.
. Kessler, R.J., R.G. Powers, and M.P. Mario Paredes. Resistivity measurements of water saturated concrete as an indicator of permeability. in CORROSION 2005. 2005. OnePetro.
. Tikalsky, P., et al., Development of performance properties of ternary mixtures: laboratory study on concrete. 2011, Iowa State University. National Concrete Pavement Technology Center.
. Marriaga, J., P. Claisse, and E. Ganjian. Application of traditional techniques on chloride resistance assessment of GGBS concrete. in Proceedings of Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies. 2010.
. Icenogle, P.J. and T.D. Rupnow, Development of precision statement for concrete surface resistivity. Transportation research record, 2012. 2290(1): p. 38-43.
Lim, D.T., et al., Evaluation of high performance concrete using electrical resistivity technique. Proceedings of the Our . Newlands, M.D., et al., Sensitivity of electrode contact solutions and contact pressure in assessing electrical resistivity of concrete. Materials and structures, 2008. 41(4): p. 621-632.
. Spragg, R.P., et al., Variability analysis of the bulk resistivity measured using concrete cylinders. Advances in Civil Engineering Materials, 2012. 1(1): p. 1-17.
[۱۲]. Elkey, W. and E.J. Sellevold, Electrical resistivity of concrete. 1995.
. AASHTO, Standard Method of Test for Surface Resistivity Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration. 2015, AASHTO USA.
Li, Z., X. Wei, and W. Li, Preliminary interpretation of Portland cement hydration process using resistivity measurements. Materials Journal, 2003. 100(3): p. 253-257.
. Poppe, A.-M. and G. De Schutter, Cement hydration in the presence of high filler contents. Cement and Concrete Research, 2005. 35(12): p. 2290-2299.
. Ben-Bassat, M., P. Nixon, and J. Hardcastlet, The effect of differences in the composition of Portland cement on the properties of hardened concrete. Magazine of Concrete Research, 1990. 42(151): p. 59-66.
بدون دیدگاه