ارزيابي ريزساختاري تاثير محيط‌هاي سولفاته بر خواص مكانيكي بتن ژئوپليمري

Microstructural Assessment of the Effect of Sulfate Environments on the Mechanical Properties of GeopolymerConcrete

زمينه و هدف: بتن ژئوپليمري ماده نويني در صنعت ساخت و ساز با عملكرد و كارايي مطلوب است. از سوي ديگر بتن ژئوپليمري داراي خصوصيات مكانيكي و دوامي مناسبي در برابر حملات شميايي است. تغييرات ريزساختاري بر خواص مكانيكي بتن ژئوپليمري در محيط‌هاي سولفاته مي‌تواند به شدت تاثير گذار باشد. بر اين اساس هدف اين مقاله بررسي ريز ساختاري تاثير شرايط محيطي سولفاته بر خواص مكانيكي بتن ژئوپليمري است. روش بررسي: در اين راستا براي ساخت بتن ژئوپليمري بر پايه سرباره كوره آهنگدازي و محلول هيدروكسيد سديم با غلظت 10 مولار و سيليكات سديم به عنوان مواد فعال‌ساز استفاده شده است. در اين تحقيق 200 نمونه به مدت 3 ماه به صورت مستغرق در دماي محيط در آب و محلول‌هاي نگهدارنده با غلظت‌هاي 0/1، 0/25، 0/5، 1، 2/5، 5 و 7/5 درصد از اسيدسولفوريك عمل‌آوري شده است. آزمايش‌هاي مقاومت فشاري، 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. بحث و نتيجه گيري: نتايج مقاله حاضر نشان مي‌دهد كه مقاومت نمونه‌هاي نگهداري شده در محيط سولفاته با غلظت 7/5 درصد اسيد سولفوريك بعد از گذشت 90 روز حدود 45% كاهش يافته است. در واقع حمله اسيد سولفوريك به نمونه منجر به جداسازي شبكه آلوميناسيليكات موجود در ساختار ژئوپليمر و تشكيل ساختار زئوليت مي‌شود كه در نتيجه با كاهش مقاومت فشاري و از دست دادن جرم و همچنين كاهش سرعت امواج فراصوت همراه است.

Background and Objective: Geopolymer concrete is a new material in the construction industry with optimal performance and efficiency. On the other hand, geopolymer concrete has mechanical characteristics and durability against chemical attacks. Microstructural changes on the mechanical properties of geopolymer concrete in sulfate environments can be strongly affected. Accordingly the present study is a microstructrul analysis of the influence of sulfate environmental condition on the mechanical propertiese of geopolymer concrete. Materials and Methods: In this regard, for the production of geopolymer concrete-based slurry, a sodium bicarbonate solution with sodium concentration of 10 M and sodium silicate as activating material have been used. This study evaluated about 200 concrete samples. The samples were preserved for 3 months in simulated environments with 0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2.5%, 5% and 7.5% sulfuric acid concentrations. Compressive strength, weight percentage, ultrasonic wave, permeability and pH change tests were then performed after 1, 3, 7, 14, 28 and 90 days on all the samples in the preserving environment. Result and discussion: The results indicate that the strength of samples preserved in the sulfate environment compared to the control sample depended on the amount of sulfate. After 90 days, the compressive strength of samples preserved in the 7.5% concentration sulfuric acid sulfate environment was reduced by about 45% compared to control samples. This reduction in compressive strength is inversely related to the results from the ultrasonic test of samples preserved in the 7.5% percent concentration sulfate environment.