بررسی اثر انرژی فعالسازی سیمان در رفتار حرارتی بتن های حجیم

از عمده عواملی که باعث بروز رفتارهای خاص و متفاوت از سایر اعضای بتنی در بتن حجیم می گردد، ایجاد تنش های حرارتی در اثر واکنش های مواد سیمانی در آن می باشد. در فرآیند هیدراسیون سیمان عوامل مختلفی نقش دارند، ازجمله ی آنها می توان به انرژی فعالسازی سیمان اشاره نمود. این پارامتر مهم در تحلیل عددی و نرم افزاری تنش های حرارتی، به عنوان یک پارامتر ورودی تعریف می گردد. دلیل اهمیت پارامتر مذکور این است که برای مدل سازی فرآیند هیدراسیون سیمان، یکی از مناسب ترین روش ها استفاده از معادله ی آرینیوس است که در این معادله نرخ پیشرفت واکنش شیمیایی سیمان متناظر با دما بیان گردیده و انرژی فعالسازی یکی از پارامترهای مهم در معادله ی مذکور می باشد. انرژی فعالسازی تابع عواملی از جمله نوع سیمان و مواد سیمانی، نسبت آب به سیمان و زمان می باشد. معذلک، در تحلیل تنش های حرارتی که توسط نرم افزارهایی همچون 4c-temp&stress، ansyse و concreteworks صورت می گیرد، پارامتر مذکود به صورت ثابت در نظر گرفته می شود.. در تحقیق حاضر در نظر است تأثیر نسبت آب به سیمان و میکروسیلیس بر مقدار انرژی فعالسازی مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور، 6 طرح مخلوط بتن و 4 طرح مخلوط ملات با نسبت های آب به سیمان متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. انرژی فعالسازی ظاهری توسط روش استاندارد astm c 1074 و با استفاده از برازش دو تابع هذلولوی و نمایی تعیین گردیده است. در این راستا هر طرح مخلوط در دماهای 8، 23 و 40 درجه ی سلسیوس عمل آوری و مقاومت فشاری آنها در بلوغ های یکسان اندازه گیری گردیده است تا در برازش های مذکور استفاده گردند. بر اساس نتایج آزمایشگاهی و مشخصات حرارتی به دست آمده از گرماسنجی نیمه آدیاباتیک تمامی طرح مخلوط های بتن، تنش های حرارتی و ترک خوردگی مقاطع بتنی با ابعاد و انرژی های فعالسازی مختلف در نرم افزار 4c-temp&stress مورد تحلیل قرار گرفته است تا مقاطع شبیه سازی شده از لحاظ حداکثر دما و تنش کششی متناظر با آن، ارزیابی گردد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که انرژی فعالسازی بتن متأثر از نسبت آب به سیمان و مقدار جایگزینی میکروسیلیس می باشد. با افزایش نسبت آب به مواد سیمانی، انرژی فعالسازی افزایش یافته و مقادیر کمتر از 11 درصد میکروسلیس، باعث کاهش انرژی فعالسازی ظاهری بتن می گردد. کمترین انرژی فعالسازی نسبت به بتن شاهد با حضور 5 تا 7 درصد میکروسیلیس می باشد و با افزایش مقدار میکروسیلیس از مقدار فوق، مقدار انرژی فعالسازی ظاهری بتن افزایش می یابد. انرژی فعالسازی به دست آمده از تابع نمایی نسبت به انرژی فعالسازی به دست آمده از تابع هذلولوی در تخمین سن معادل، اثر دمای عمل آوری را بهتر اعمال می نماید. درصورت عدم استفاده از روش های تعیین انرژی فعالسازی، مقدار انرژی فعالسازی 5/33 کیلوژول بر مول برای به دست آوردن سن معادل مناسب می باشد. نتایج تحلیل عددی نشان داد که با جایگزینی میکروسیلیس به میزان 5 تا 7 درصد وزنی سیمان، ریسک ترک خوردگی در مقاطع کاهش می یابد. از سوی دیگر با افزایش ابعاد مقطع بتنی شبیه سازی شده، میزان ریسک افزایش یافته است.