ارزيابي ريزساختاري تاثير محيط‌هاي سولفاته بر خواص مكانيكي بتن

در محيط‌هاي سولفاته حملات شميايي از طريق منافذ بتن موجب تخريب ساختار بتن و كاهش مقاومت سازه مي‌شود. دوام سازه‌هاي بتني در محيط اسيدي در برابر خوردگي از چالش‌هاي مهم در زمينه سازه­هاي بتني به شمار مي‌روند. بررسي ريزساختار بتن اين امكان را فراهم مي‌كند كه با شناخت خلل و فرج و تركيبات ساختاري بتن در مقياس ميكرو نانو با چگال‌تر شدن، دوام و مقاومت بتن افزايش يابد. بر اين اساس هدف اين مقاله بررسي ريزساختاري تاثير دراز مدت و كوتاه مدت شرايط محيطي متفاوت سولفاته بر پارامترهاي مقاومتي بتن است. در اين مقاله حدود 200 نمونه بتني مورد ارزيابي قرار گرفته است. نمونه‌ها به مدت 3 ماه در محيط‌هاي شبيه‌سازي شده با غلظت‌هاي 1/0%، 25/0% ، 5/0%، 1%، 5/2% ، 5% و 5/7% از اسيد سولفوريك نگهداري شده و آزمايش‌هاي مقاومت فشاري، تغييرات درصد وزني، امواج فراصوت و بررسي تغييرات pH محيط نگهدارنده در سنين 1، 3، 7، 14، 28 و90 روز بر روي آزمونه‌ها انجام شد. همچنين براي بررسي ريزساختاري از آزمايش‌ تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شده است. نتايج مقاله حاضر نشان مي‌دهد كه مقاومت نمونه‌هاي نگهداري شده در محيط سولفاته نسبت به نمونه شاهد وابسته به ميزان سولفات است. مقاومت فشاري نمونه‌هاي نگهداري شده در محيط‌ سولفاته با غلظت 5% اسيد سولفوريك بعد از گذشت 28 روز نسبت به نمونه‌هاي شاهد حدود 63% كاهش يافته است. اين كاهش مقاومت فشاري با نتايج آزمايش امواج فراصوت كه براي نمونه‌هاي نگهداري شده در محيط سولفاته با غلظت 5% انجام شد ارتباط معكوس دارد. بطوريكه سرعت امواج در اين محيط بعد از گذشت 90 روز با افزايش 27% روبه‌رو است. افزايش سرعت امواج فراصوت در اين آزمونه‌‌ها كه با كاهش مقاومت و همچنين از دست دادن جرم همراه است ناشي از نابودي ساختارهاي مقاومتي تشكيل دهنده بتن از جمله نانوساختار C-S-H و تشكيل اترينگايت در اثر قرارگيري آزمونه ها در معرض سولفات است.

Background and Objective: Chemical attacks through concrete pores destroy concrete structures and reduce their structural integrity in sulfate environments. The durability of concrete in harsh environments is a crucial issue worldwide. Specifically, environments like coastalareas, saline-alkali lands and salt lakes contain many sulfate ions, which could penetrate into the concrete foundation facilities like pier, bridge and tunnel. It is generally accepted that the ingression of sulfate ions in concrete causes serious deterioration, such as cracking, expansion and strength loss. This phenomenon is mainly attributed to the formation of gypsum and ettringit. Ordinary Portland Cement (OPC) concrete has long been used in construction of civil infrastructure and its deterioration over time due to sulphate attack has been widely observed and documented. Investigations have revealed that the degradation of OPC concrete takes place due to reactions between cement hydration products and sulphate-bearing solutions. Degradation of concrete strength due to sulphate attack takes place when the calcium and hydroxide ions dissolve out of the matrix, causing an increase in porosity and permeability of the concrete surface. Maintaining the durability of concrete structures against corrosion in acidic environments is an important challenge. Investigating concrete microstructure makes it possible to understand concrete porosity and structural composition in micro- and nano-scales, and makes concrete more concentrated, durable and strong. Accordingly, the present study is a microstructural analysis of the long- and short-term impacts of the conditions of different sulfate environments on concrete strength parameters