بررسی اثر استفاده از نانوسیلیس بر روی خصوصیات مکانیکی ملات ماسه سیمان تحت تاثیر حرارت با نگرش به تغییرات نانوساختارهای سیمانی

دماهای زیاد یکی از مهمترین فرایندهای زوال فیزیکی است که دوام سازه بتنی را تحت تاثیر قرار می دهد. عملکرد مصالح پایه سیمانی به شدت به ویژگی های ذرات جامد در مقیاس نانو و یا تخلخل های نانومتری در ناحیه انتقالی داخلی بین ذرات سیمان و سنگ دانه وابسته هستند و حرارت می تواند تاثیر مهمی بر ویژگی این ذرات و اتصال بین آنها بگذارد. بر این اساسدر پژوهش حاضر تلاش شد تاثیر نانو سیلیس بر پارامتر‌های مقاومتی ملات ماسه-سیمان در درجه حرارت‌های زیاد بررسی شود. بدین منظور ملات ماسه-سیمان با جایگزینی 5، 10 و 15 درصد وزنی سیمان با نانوسیلیس تهیه شد و پس از عمل‌آوری در سنین 3، 28 و 90 روز تحت درجه حرارت‌های 25، 100، 200، 400، 600 و 800 درجه سلسیوس قرار گرفتند. بررسی اثر درجه حرارت‌های زیاد بر خواص فیزیکی و مکانیکی ملات ماسه-سیمان توسط آزمایش‌های درشت ساختاری مقاومت فشاری، افت وزنی و جذب آب و آزمایش‌های ریز‌ساختاری پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل از پژوهش،‌ رفتار درشت‌ساختاری ملات ماسه-سیمان به شدت وابسته به ریزساختار و تغییرات نانوساختارهای سیمانی ‌طی اعمال حرارت است. در دمای ºc 600 پرتلندیت اولیه کاملا تخریب و با خروج آب، cao تشکیل شده است. در دمای ºc 800 نیز از تخریب نانوساختار c-s-h علاوه بر آلیت (c3s) و بلیت (c2s)، بتا ولاستونیت نیز تشکیل شده است. افزودن نانوسیلیس باعث بهبود خصوصیات مقاومتی ملات ماسه-سیمان در برابر حرارت شده است به طوریکه مقاومت فشاری آزمونه‌های 28 روزه فاقد نانوسیلیس با افزایش دما تا ºc 800 با 57% افت مواجه شده و از mpa 31.1 به mpa 13.3 رسیده است در حالی‌که مقاومت فشاری آزمونه‌های ملات ماسه-سیمان حاوی 15% نانوسیلیس با اعمال درجه حرارت ºc 800 کمتر دچار افت مقاومت شده و با 52% کاهش از mpa 40.2 به mpa 19.2 رسیده است.

examining the effects of using nano-silica on the mechanical properties of sand-cement mortar under the effects of heat, considering cementitious nanostructure changes

the present research investigates the effects of nano-silica on strength parameters of sand-cement mortar at high temperatures. for this, sand cement mortar replacing 5, 10 and 15 wt% of cement with nano-silica was prepared. the mortar, having been processed at 3, 28 and 90-day ages, was subjected to 25, 100, 200, 400, 600 and 800 ºc, respectively. effects of high-temperature rates on the physical and mechanical properties of the sand-cement mortar were examined by macrostructural experiments of compressive strength, weight loss and water uptake, as well as microstructural experiments using xrd and sem. the research found that the macrostructural behavior of sand-cement mortar was highly dependent on microstructures and nanostructure cementitious changes when subjected to heat. at 600 ºc, the initial portlandite was fully degraded, which caused the cao to form as water exited. at 800 ºc, in addition to alite (c3s) and belite (c2s), β- wollastonite was formed from the degradation of the c-s-h nanostructure. the addition of nano-silica improved the strength properties of the sand cement mortar against heat, with the compressive strength of the 28-day samples without nano-silica experiencing a 57% weight loss as the temperature rose to 800 ºc, decreasing from 31.1 mpa to 13.3 mpa. on the other hand, the compressive strength of the sand cement mortar samples containing 15% nano-silica experienced lesser strength loss (52%) at 800 ºc, decreasing from 40.2 mpa to 19.2 mpa.