Mechanical properties and durability performance of concretes with limestone Calcined Clay Cement (LC3)
مقدمه
مقاله با تأکید بر تأثیرات زیست‌محیطی قابل توجه تولید سیمان سنتی آغاز می‌شود. فرآیند تولید سیمان معمولی نیازمند انرژی زیاد و انتشار دی اکسید کربن بالا است. از این رو، نیاز به توسعه جایگزین‌های پایدار بشدت احساس می‌شود. معرفی سیمان LC3 به عنوان پاسخی به این چالش‌ها صورت گرفته است. این نوع سیمان با ترکیب رس کلسینه شده و سنگ آهک، بدون کاهش در خواص مکانیکی، عملکردی سازگار با محیط‌زیست ارائه می‌دهد.
- روش‌های تجربی
1.1. مواد مورد استفاده
- سیمان پرتلند معمولی (OPC): به عنوان نمونه مرجع.
- خاکستر بادی (FA30): به عنوان سیمان مخلوط شده.
- LC3: متشکل از ترکیب کلینکر، رس کلسینه شده، سنگ آهک و گچ.
مواد سنگدانه‌ای شامل ماسه رودخانه‌ای به عنوان سنگدانه ریز و سنگ گرانیت خرد شده به عنوان سنگدانه درشت استفاده شد. از یک فوق روان‌کننده بر پایه اتر پلی‌کربوکسیلیک برای حفظ کارایی استفاده گردید.
2.1. ترکیب بندی مخلوط
این مطالعه دو کلاس مقاومتی (M30 و M50) را با استفاده از این سه نوع سیمان بررسی کرده و هدف آن بهینه‌سازی مخلوط‌ها برای دستیابی به مقاومت فشاری مشابه با تنظیم محتوای سیمان و نسبت آب به سیمان بود.
2. روش‌های آزمایش
آزمایش‌هایی استاندارد برای ارزیابی جنبه‌های مکانیکی و دوام شامل:
- آزمایش مقاومت فشاری و مدول الاستیک: اجرا شده روی نمونه‌های مکعبی استاندارد در طول دوره‌های مختلف.
- اندازه‌گیری انقباض: تحلیل در نمونه‌های منشوری و استوانه‌ای برای ارزیابی انقباض خود به خودی و خشک شدن.
- ارزیابی دوام: شامل آزمایش‌های مقاومت الکتریکی، نفوذ سریع کلرید، نفوذپذیری گاز و جذب آب.
3. نتایج آزمایش و بحث
1.3. خواص مکانیکی
- مقاومت فشاری: بتن ترکیب شده با LC3 مقاومتی معادل یا بهتر از OPC و FA30 نشان داد، به‌ویژه در محتوای سیمان کمتر برای مخلوط‌های با مقاومت بالا.
- مدول الاستیک: همه سیمان‌ها مدول مشابهی نشان دادند، که این اطمینان را می‌دهد که LC3 برای کاربردهای مختلف سازه‌ای مناسب است.
- انقباض: LC3 اندکی انقباض بیشتری نشان داد که احتمالاً ناشی از نیاز بیشتر به آب است.
2.3.خواص دوام
- مقاومت الکتریکی: LC3 مقادیر مقاومت بهتری نشان داد که بیانگر مقاومت بیشتر در برابر مهاجرت یون‌ها است که با دوام بهتر ارتباط دارد.
- مقاومت در برابر نفوذ کلرید: LC3 در مقاومت در برابر نفوذ کلرید به وضوح نسبت به دیگر مخلوط‌ها برتری داشت، که برای سازه‌های واقع در محیط‌های مملو از کلرید حیاتی است.
- نفوذپذیری گاز و جذب رطوبت: LC3 مقاومت بهبود یافته‌تری در برابر نفوذپذیری گاز و جذب آب نسبت به OPC نشان داد و با عملکرد FA30 همخوانی نزدیکی داشت.
- تخلخل: تحلیل تخلخل، ساختار بهینۀ منافذ LC3 را نشان داد که به دوام استثنایی آن کمک می‌کند.
نتیجه‌گیری
این پژوهش نشان می‌دهد که LC3 یک گزینه امیدوارکننده برای جایگزین کردن مواد سیمانی سنتی است و با ارائه خواص مکانیکی مشابه و دوام بهتر، به ویژه برای سازه‌هایی که در معرض محیط‌های سخت مانند شرایط کلریدی بالا قرار دارند، برجسته می‌باشد. استفاده موثر از مواد خام و کاهش اتکا به کلینکر، LC3 را به گزینه‌ای سازگارتر با محیط‌زیست تبدیل می‌کند. مقاله پیشنهاد می‌کند که برای ارزیابی سایر ویژگی‌های دوام مانند مقاومت در برابر سولفات و کربناته شدن، مطالعات بیشتری لازم است.
