دوام ملات‌هاي پوششي با پايه سيماني و ژئوپليمري در برابر تهاجم اسيد سولفوريك

Durability of cementitious and geopolymer coating mortars against sulfuric acid attack

حمله اسيد سولفوريك يكي از مكانيزم‌هاي خرابي سازه‌هاي بتني شايع در تونل‌هاي انتقال آب بوده كه نياز به تعميرات اساسي و پرهزينه براي مقابله با آن را دو چندان كرده است. يكي از راه‌هاي تعمير اين قبيل سازه‌ها اجراي لايه پوششي محافظ بر روي سطح بتن داخل تونل‌ها مي‌­باشد. بخش عمده‌اي از پوشش‌هاي محافظ را ملات‌هاي با پايه سيماني تشكيل مي‌دهند، اما در چند سال اخير با توجه به اهميت آثار زيست ‌محيطي و همچنين در راستاي كاهش مصرف انرژي ناشي از توليد سيمان، ملات‌هاي ژئوپليمري نيز مورد توجه قرار گرفته‌اند. در اين پژوهش به منظور مقايسه ملات­هاي پايه سيماني و ژئوپليمري، 7 مخلوط شامل 5 طرح ملات پايه سيماني با جايگزيني سرباره كوره آهن‌گدازي و پوزولان طبيعي و 2 طرح ملات ژئوپليمري بر پايه سرباره كوره آهن‌گدازي حاوي دوده سيليس، به‌ عنوان طرح‌هاي مورد استفاده انتخاب شده و جهت بررسي ويژگي‌هاي مكانيكي آن‌ها آزمايشات تعيين مقاومت فشاري و مقاومت چسبندگي كششي (Tensile Adhesive Strength) در سنين مختلف صورت پذيرفته است. همچنين جهت ارزيابي دوام آن‌ها نيز آزمايشات جذب آب موئينگي و تغييرطول، افت مقاومت فشاري و افت وزن پس از قرارگيري در محلول اسيد سولفوريك با pH برابر با 1 انجام شده است. بر اساس نتايج به دست آمده، استفاده از مواد جايگزين سيمان (سرباره و پوزولان طبيعي‌) سبب كاهش 25 درصدي مقاومت فشاري، افزايش 50 درصدي مقاومت چسبندگي و كاهش تغيير طول و افت وزن و مقاومت فشاري نمونه‌­هاي قرار گرفته در معرض اسيد سولفوريك شده است. همچنين استفاده از ملات‌هاي ژئوپليمري در سنين اوليه عملكرد مناسب تري در محيط­هاي اسيدي نسبت به ملات­‌هاي پايه سيماني داشته است.

Successive deterioration in concrete structures which is caused by the acid attack, has increased the need for substantial and costly repairs to deal with the destruction of concrete structures. Common devastation of water transfer tunnels is due to sulfuric acid attack. One of the ways of maintenance of such structures is to perform the protective coating of the cementitious and geopolymer coating mortars, in which the different features of this coating layer should be studied. In this study, the mechanical properties and durability of geopolymer and cementitious coating mortars containing granulated blast furnace slag and natural pozzolan have been compared. Five cementitious mortar mixtures were prepared with water to binder ratio of 0.32, binder content of 450 kg/m3, and replacement of Portland cement (PC) with 20 and 40% slag and natural pozzolan. 2 geopolymer mortar mixtures with KOH and NaOH as activator were designed. To evaluate their mechanical properties, Compressive strength and tensile adhesion strength were carried out. Also, in order to investigate their durability features against sulfuric acid attack, mortar specimens length Change, compressive strength loss, and weight loss were investigated. According to the results, the use of cement substitute materials (furnace slag and natural pozzolan) reduced the compressive strength by 25%, increased the adhesion strength by 50%, and reduced the length change, weight loss and compressive strength loss of the samples exposed to sulfuric acid. Also, the use of geopolymer mortars had the better performance than the control sample, so that more than 40% increase in compressive strength, about 150% increase in adhesion resistance and approximately 50% decrease in length change and weight loss and compressive strength loss compared to control sample in the sulfuric acid environment. In general, the test results show the proper performance of geopolymer repair mortars in aggressive acidic environments compared to cement-based mortars.