بررسی عملکرد ترکیب مواد سیمانی بر خواص مکانیکی و دوام در برابر اثر توامان ذوب و یخ و نمک یخ زدا جهت بهره برداری زودهنگام روسازی های بتنی

یکی از اهداف متولیان راه، بهره برداری به موقع و سریع از فرودگاه ها و آزادراه ها می باشد که در روسازی بتنی این امر به دلیل رفتار متفاوت آن با روسازی آسفالتی در مراحل اولیه اجرا، یکی از چالش های مهم می باشد. در این پژوهش با هدف بهبود خواص مکانیکی و دوام در برابر اثر توامان پدیده ذوب و یخ و نمک زدایی سطحی به خصوص در سنین اولیه جهت رفع مشکل عدم امکان بهره برداری زودهنگام از روسازی های بتنی به کمک اثر ترکیب مواد سیمانی مختلف از جمله آهک هیدراته، متاکائولن و زئولیت پرداخته شده است. در این راستا، مطالعات ریزساختاری هم با استفاده از آنالیز XRD و  SEMبه­صورت مقایسه­ای در دو شرایط عمل­آوری آب و قرار گرفتن در معرض چرخه ذوب و یخ انجام شده است. که جایگزینی سیمان با زئولیت و متاکائولن در بتن آهکی منجر به کاهش تخلخل و تراکم یکپارچه با تشکیل CSH در ساختار بتن گردید. بر همین اساس بهبود خواص مکانیکی و دوام روسازی­های بتنی در برابر تاثیر توامان ذوب و انجماد و یخ­زدایی با نمک بر اساس چهار طرح اختلاط شامل بتن شاهد (CC) و سه نمونه دیگر حاوی ۱۵% آهک(CL) ، ۱۵% آهک و ۱۵% متاکائولن (CLM)  و ۱۵% آهک و ۱۵% زئولیت (CLZ) مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار گرفت که مشخص شد به ترتیب  نمونهCL ، CLM و CLZ نسبت به نمونه شاهد، افزایش مقاومت فشاری در سنین اولیه داشته اند به گونه ای که در تست ۷روزه به ترتیب باعث اقزایش مقاومت فشاری به میزان ۲۰، ۳۲ و ۴۸ درصد گردیده است که در طول آزمایش هم این افزایش ادامه یافت. در آزمایش چرخه ذوب و یخ پس از طی ۵۵ سیکل، مخلوط های CLM و CLZ همواره میزان تخریب کمتری نسبت به نمونه شاهد از خود نشان دادند. به گونه ای که در پایان آزمایش، درصد کاهش وزن به ترتیب ۴۸.۷% و ۷۵.۲% کمتر از نمونه شاهد بوده است. علاوه بر این بر اساس نتایج آزمایش جذب مویینگی آب مشخص شد نمونه­های CLM و CLZدر سنین اولیه نفوذپذیری کمتری نسبت به مخلوط CC داشته­ و این رفتار در سنین بالاتر نیز با عملکرد مناسبتری ادامه یافته است. همچنین نتایج  حاصل ازمقاومت خمشی بیانگر تاثیر مثبت افزودنی ها در تمامی نمونه­ها با گذشت زمان، بر روند افزایش مقاومت خمشی می باشد به گونه ای که به ترتیب برای نمونهCL ، CLM و CLZ نسبت به نمونه شاهد، افزایش مقاومت خمشی در ۲۸ روزه به میزان ۳۹، ۴۲ و ۵۷ درصد بوده است. تاثیر مثبت آهک هیدراته  به دلیل خاصیت خمیری بالا در افزایش مقاومت خمشی مخلوطهای حاوی متاکائولن و زئولیت کاملا مشهود است و موجب  افزایش خصوصیات مکانیکی در تمامی سنین نمونه ها شده است، ولی باعث ضعف در عملکرد دوام نسبت به نمونه شاهد گردید. این موضوع در مخلوط های کامپوزیتی حاوی آهک با متاکائولن یا زئولیت رفع گردیده و نتایج آزمایش های دوام بیانگر بهبود قابل ملاحظه هر دو پوزولان به خصوص در زئولیت می باشد، لذا بر اساس نتایج این پژوهش می توان گفت با بهبود خواص مکانیکی و دوامی مخلوط های  CLMو CLZ، استفاده از افزودنی متاکائولن یا زئولیت در بتن حاوی آهک هیدراته راه حلی مناسب برای رفع چالش عدم امکان بهره برداری زودهنگام در روسازی بتنی است.

کلیدواژه ها:

Durability ، Metakaolin ، Microstructure ، Thawing and Freezing ، Zeolite ، Hydrated lime ، دوام ، ذوب و یخ ، ریزساختار ، زئولیت ، متاکائولن ، آهک هیدراته