مدلسازی ترمودینامیکی حمله سولفاتی خمیر سیمان سخت‌شده حاوی سرباره و بررسی تاثیر محلول‌های سولفاتی مختلف

Abstract

نفوذ یون‌های سولفات به داخل مواد سیمانی منجر به تشکیل فازهایی همچون گچ و اترینگایت می‌شود که انبساط و خرابی بتن را به دنبال دارند. در این مقاله از مدل‌سازی ترمودینامیکی، برای درک بهتر رفتار خمیر سیمان سخت شده طی حمله سولفات خارجی، استفاده‌شده است. این مدل بر اساس روش به حداقل رساندن انرژی آزاد گیبس می‌باشد. با کمک این مدل‌سازی علاوه بر بررسی نوع و حجم فازهای تشکیل‌شده طی حمله‌ی سولفاتی، عوامل تأثیرگذار بر آن همچون نوع و غلظت محلول‌های سولفاتی مختلف، شیمی سیمان، اثر سرباره و درصد بهینه جایگزینی آن موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج مدل-سازی نشان می‌دهد که در میان محلول‌های سولفاتی، محلول سولفات منیزیم اثر خرابی بیشتری دارد؛ تجزیه ژل سیلیکاتی نیز که عمده مقاومت در نمونه را تأمین می‌نماید با توجه به میزان گچ و بروسیت تولیدی و همچنین حفظ تعادل برای بالا بردن pH، در این محلول بیشتر اتفاق می‌افتد. در مورد سرباره، جایگزینی زیر 40 درصد به علت افزایش فازهای مضر مانند منوسولفات و اترینگایت مطلوب نیست و در بالای 60 درصد جایگزینی عملکرد مناسبی از خود نشان داده است. به‌طور‌کلی نتایج حاصل از این مدل‌سازی با مطالعات و نتایج آزمایشگاهی که ریزساختار را بررسی نموده‌اند تطابق خوبی دارد.