بررسی عملکرد ترکیب مواد سیمانی بر خواص مکانیکی و دوام در برابر اثر توأمان ذوب و یخ و نمک یخ‌زدا جهت بهره‌برداری زودهنگام روسازی‌های بتنی

Abstract

یکی از اهداف متولیان راه، بهره‌برداری به‌موقع و سریع از فرودگاه‌ها و آزادراه‌ها می‌باشد که در روسازی بتنی این امر به دلیل رفتار متفاوت آن با روسازی آسفالتی در مراحل اولیه اجرا، یکی از چالش‌های مهم می‌باشد. در این پژوهش با هدف بهبود خواص مکانیکی و دوام در برابر اثر توأمان پدیده ذوب و یخ و نمک‌زدایی سطحی به‌خصوص در سنین اولیه جهت رفع مشکل عدم امکان بهره‌برداری‌ زودهنگام از روسازی‌های بتنی به کمک اثر ترکیب مواد سیمانی مختلف از جمله آهک هیدراته، متاکائولن و زئولیت پرداخته‌شده‌ 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 انجام‌شده 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 تأثیر توأمان ذوب و انجماد و یخ­زدایی با نمک بر اساس چهار طرح اختلاط شامل بتن شاهد (CC) و سه نمونه دیگر حاوی 15% آهک(CL) ، 15% آهک و 15% متاکائولن (CLM) و 15% آهک و 15% 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 داشته‌اند به‌گونه‌ای که در تست 7روزه به ترتیب باعث اقزایش مقاومت فشاری به میزان 20، 32 و 48 درصد گردیده است که در طول آزمایش هم این افزایش ادامه یافت. در آزمایش چرخه ذوب و یخ پس از طی 55 سیکل، مخلوط های CLM و CLZ همواره میزان تخریب کمتری نسبت به نمونه شاهد از خود نشان دادند. به‌گونه‌ای که در پایان آزمایش، درصد کاهش وزن به ترتیب 48.7% و 75.2% 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 تأثیر مثبت افزودنی‌ها در تمامی نمونه­ها با گذشت زمان، بر روند افزایش مقاومت خمشی می باشد به‌گونه‌ای که به ترتیب برای نمونهCL ، CLM و CLZ نسبت به نمونه شاهد، افزایش مقاومت خمشی در 28 روزه به میزان 39، 42 و 57 درصد بوده است. تأثیر مثبت آهک هیدراته به دلیل خاصیت خمیری بالا در افزایش مقاومت خمشی مخلوطهای حاوی متاکائولن و زئولیت کاملاً مشهود است و موجب افزایش خصوصیات مکانیکی در تمامی سنین نمونه‌ها شده است، ولی باعث ضعف در عملکرد دوام نسبت به نمونه شاهد گردید. این موضوع در مخلوط‌های کامپوزیتی حاوی آهک با متاکائولن یا زئولیت رفع گردیده و نتایج آزمایش‌های دوام بیانگر بهبود قابل‌ملاحظه هر دو پوزولان به خصوص در زئولیت می باشد، لذا بر اساس نتایج این پژوهش می‌توان گفت با بهبود خواص مکانیکی و دوامی مخلوط‌های CLMو CLZ، استفاده از افزودنی‌ متاکائولن یا زئولیت در بتن حاوی آهک هیدراته راه‌ حلی مناسب برای رفع چالش عدم امکان بهره‌برداری زودهنگام در روسازی بتنی است.