اثر افزودنی‌های معدنی بر ضریب انبساط حرارتی بتن و خمیر سیمان

تغییر در دمای بتن سبب ایجاد کرنش‌های انبساطی در بتن شده که تبدیل به تنش کششی می‌شود. باکاهش ضریب انبساط حرارتی بتن، خطر ترک‌خوردگی آن تحت تغییرات دما کمتر می‌شود. در این پژوهش به‌منظور بررسی اثر افزودنی های معدنی بر ضریب انبساط حرارتی ، نمونه‌های بتن و خمیر سیمان حاوی افزودنی‌های معدنی دوده سیلیس، متاکائولن و سرباره با نسبت آب به مواد سیمانی و مقدار مواد سیمانی ثابت ساخته شده و آزمایش های مقاومت فشاری، تخلخل کل، توزیع اندازه منافذ و تعیین ضریب انبساط حرارتی بر روی نمونه ها انجام شده است. همچنین ضریب انبساط حرارتی تا سن 120 روز به فاصله هر 7 روز بررسی شده است و اثر روند هیدراسیون و واکنش پوزولانی بر آن بررسی شده است. طبق نتایج به دست آمده، ضریب انبساط حرارتی بتن‌های حاوی دوده سیلیس و متاکائولن 14% کمتر از بتن بدون افزودنی معدنی بوده است درحالی‌که بتن حاوی سرباره، کمی بیشتر از بتن بدون افزودنی معدنی بوده است. با افزایش سن نمونه تا سن 60 روز ، ضریب انبساط حرارتی بتن بدون افزودنی معدنی 12% کاهش و پس‌ازآن تا سن 120 روز ثابت شده است. در بتن‌های حاوی دوده سیلیس و متاکائولن، این مقدار کاهش برابر با 8% بوده است و مانند بتن بدون افزودنی معدنی پس از 60 روز ثابت شده است. در بتن حاوی سرباره، تا سن 60 روز تغییر چشمگیری مشاهده نشده است و از سن 60 تا 120 روز ، 10% کاهش مشاهده شده است. با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی، مدلی جهت پیش‌بینی ضریب انبساط حرارتی بتن در سنین مختلف با استفاده از ضریب انبساط حرارتی بتن در سن 7 روز ارائه شده است. در ادامه، ارتباط بین ضریب انبساط حرارتی با مقاومت فشاری، تخلخل کل و قطر میانه منافذ بررسی شده است که بیشترین ارتباط بین ضریب انبساط حرارتی با قطر میانه منافذ بوده است.

Effect of mineral admixtures on coefficient of thermal expansion of concrete and cement paste

Change in the concrete temperature causes the expansion of the concrete to become tensile stress. The risk of concrete cracking decreases with decreasing coefficient of thermal expansion (CTE) under temperature changes. In this research, in order to investigate the effect of mineral admixtures on the coefficient of thermal expansion, concrete and cement paste samples containing silica fume, metakaolin and slag with a constant ratio of water to cement materials and the amount of cement materials have been made, and compressive strength, total porosity, Pore size distribution and coefficient of thermal expansion of the samples have been examined. The results indicated that CTE of reference concrete had a descending trend up to 60 days, and diminished by 12%, after which it remained constant. On the other hand, in the slagcontaining concrete, after 60 days, the descending trend started and declined by 10% up to 120 days. For the concrete containing silica and metakaolin, at the very early ages, it had 14% less CTE as compared to reference concrete, while with the ageing of the sample, its CTE dropped by around 8%. Across all concretes, reduction of CTE was associated with lowered total porosity. Utilize the experimental data, a model for predicting the coefficient of thermal expansion of concrete at different ages is presented using concrete thermal expansion coefficient at 7day age. In the following, the relationship between CTE and compressive strength, total porosity and the average diameter of pores has been investigated, which has the highest correlation between the coefficient of thermal expansion and the diameter of pores.