تاثیر درجه حرارت‌های زیاد بر خواص مکانیکی بتن حاوی سرباره آلومینیوم از منظر ریزساختاری

سازه‌های بتنی در درجه حرارت‌‌های زیاد دچار تغییر رفتار و ناپایداری می‌شوند. این تغییر رفتار و ناپایداری در اکثر موارد وابسته به تغییرات نانوساختار هیدرات سیلیکات کلسیم (c-s-h) و هیدرات آلومینوسیلیکات کلسیم (c-a-s-h) از مهم‌ترین بخش‌های فرآیند هیدراتاسیون خمیر سیمان است که در تعیین خواص مقاومتی و مکانیکی بتن نقش اساسی دارند. افزودن سرباره آلومینیوم، به‌عنوان شاخه‌ای از مصالح پوزولانی به ترکیبات سیمانی می‌تواند منجر به بهبود رفتار بتن در درجه حرارت‌‌های زیاد ‌شود. بر این اساس هدف این مقاله بررسی تاثیر درجه حرارت‌های زیاد بر بتن حاوی درصدهای مختلف سرباره آلومینیوم از منظر ریزساختاری است. در این راستا نمونه‌های مکعبی حاوی درصدهای مختلف پودر سرباره آلومینیوم تهیه شده است. آزمونه‌ها به مدت 28 روز در حمام رطوبت عمل‌آوری شده سپس به مدت 60 دقیقه تحت دماهای 25 تا 750 درجه سلسیوس حرارت داده شدند. آزمایش‌های درصد تغییرات وزنی و مقاومت فشاری در نمونه‌های بتن برای ارزیابی خواص مکانیکی مورد استفاده قرارگرفته است. همچنین برای مشاهده خصوصیات ریزساختاری آزمونه‌ها در دماهای متفاوت از sem استفاده شد. بر اساس نتایج ساختار پرتلندیت در نمونه‌های حاوی کمتر از 10% سرباره در طول فرآیند هیدراتاسیون برای تشکیل نانوساختارهای c-a-s-h و c-a-h، همچنین فعال شدن سرباره مصرف‌شده است و موجب به بهبود مقاومت فشاری شده است. از سوی دیگر با افزایش دما و وقوع فرآیند دی‌هیدروکسیلاسیون آب درون پیوند نانوساختاری c-s-h تجزیه‌شده و درنهایت منجر به تغییر رفتار در مقاومت فشاری می‌شود و مقاومت فشاری آزمونه حاوی 10% پودر سرباره آلومینیوم تحت دمای 750 درجه سلسیوس با کاهش 13% به mpa 20.1 ‌رسیده است.

efficacy of elevated temperatures on mechanical properties of concrete containing aluminum slag from the microstructural perspective

concrete structures undergo behavior change and instability at elevated temperatures. in most cases, these behavioral variations and instability are related to the changes in calcium silicate hydrate (c-s-h) and calcium aluminosilicate hydrate (c-a-s-h) nanostructures, which is an important part of the cement paste hydration process and plays a crucial role in determining the strength and mechanical properties of concrete.. application of aluminum dross as a type of pozzolanic material to cementitious composites can improve concrete behavior at elevated temperatures. consideringly, this article aims to investigate the effects of elevated temperatures on concrete containing different percentages of aluminum slag from the microstructural perspective. for this purpose, cubic samples containing different percentages of aluminum slag powder were prepared. the specimens were cured in a humidity bath for 28 days and then heated for 60 min at temperatures of 25 to 750 °c. to evaluate the mechanical properties, the percentage of weight and compressive strength changes of concrete samples were investigated. scanning electron microscopy (sem) images were also used to observe the microstructural properties of the samples at different temperatures. according to the results, in samples containing slag less than 10% due to its activation as well as the hydration process and the formation of c-a-s-h and c-a-h nanostructures, the portlandite phase was formed which has improved the compressive strength. on the other hand, the elevated temperature and the occurrence of the dehydroxylation process lead to water decomposition within the bonds of c-s-h nanostructure which subsequently results in the change in compressive strength behavior. so the compressive strength of the specimen containing 10% aluminum slag powder treated at the temperature of 750 °c decreased by 13% to 20.1 mpa.