Mikro silika kukunining yuqori samarali betonning mustahkamligiga ta'sir qilish mexanizmi

To'ldirish effekti

Beton aralashmalarni tayyorlashda qurilish uchun kerakli ish qobiliyatiga erishish uchun ko'pincha qo'shimcha suv kerak bo'ladi. Bu qo'shimcha suv, tsement hidratsiyasi uchun zarur bo'lgan miqdordan oshib, tsement pastasini suyultiradi va uning bog'lanish kuchini zaiflashtiradi. Bundan tashqari, ortiqcha suv betonda bo'shliqlar yoki kanallar hosil qiladi, ular qotib qolganda bug'langanda teshiklarni qoldiradi. Bu betonning samarali yuk ko'taruvchi maydonini kamaytiradi va yuk ostida bo'lgan teshiklar atrofida stress kontsentratsiyasiga olib kelishi mumkin. Beton ichida agregat zarralari ostida ichki qon ketish suvlari to'planib, g'ovakli oraliq zonalarni hosil qiladi. Interfeys o'tish zonasida boshqa sohalarga qaraganda ko'proq Ca(OH)₂ hosil bo'ladi, katta kristallar agregat yuzasiga parallel ravishda kuchli hizalanishni namoyish etadi. Agregat yuzasiga parallel bo'lgan bu yirik Ca(OH)₂ kristallari yorilishga moyil bo'lib, kaltsiy silikat gidrat (CSH) jelidan zaifroqdir. Yo'naltirilgan katta Ca (OH) ₂ kristallari bilan tavsiflangan g'ovakli va zaif bog'langan interfasial o'tish zonasi betonning kuchini zaiflashtiradigan hududga aylanadi.

Yuqori samarali betonda (HPC) kremniy tutuni qo'shilishi kremniy tutuni bo'lmagan oddiy betonga nisbatan mustahkamlikni sezilarli darajada oshiradi. Tadqiqotchilar tsementning 15% ni kremniy tutuni bilan almashtirish tsement zarralari va kremniy tutuni zarralari o'rtasida taxminan 1:2,000,000 nisbatga olib kelishini hisoblab chiqdilar, ya'ni ikki million kremniy tutuni zarralari bittaga to'g'ri keladi. tsement zarrasi. Bu silika tutunining HPC kuchiga sezilarli ta'sirini ko'rsatadi. Diametri tsement zarralaridan 100 baravar kichik bo'lgan kremniy tutuni tsement matritsasidagi bo'shliqlarni to'ldiradi, xuddi sement zarralari agregatlar orasidagi bo'shliqlarni va nozik agregatlar qo'pol agregatlar orasidagi bo'shliqlarni qanday to'ldiradi. Ushbu mikro miqyosdagi zichlashtirish HPC ning ixchamligini oshiradi va uning kuchini oshiradi, bu hodisa kremniy tutunining "to'ldirish effekti" deb nomlanadi. HPCda silika dumanı tsement pastasidagi teshiklar sonini kamaytiradi, bir hillikni oshiradi va umumiy g'ovaklikni saqlaydi.

Tsement-agregat interfasial o'tish zonasidagi silika dumanı HPC qon ketishini kamaytiradi, agregatlar ostida suv to'planishining oldini oladi. Buning natijasida o'tish zonasida bulk tsement pastasiga o'xshash mikro tuzilma hosil bo'lib, interfaal o'tish zonasining ixchamligini oshiradi va uning qalinligini sezilarli darajada kamaytiradi. Yupqa kremniy tutuni zarralari Ca(OH)₂ kristallari uchun yadrolanish joylari bo'lib, kichikroq va tasodifiy yo'naltirilgan kristallarga olib keladi. Kremniy tutunining qo'shilishi HPCdagi tsement pastasi va agregat o'rtasidagi bog'lanish kuchini yaxshilaydi, betonning turli kompozit komponentlari orasidagi "zaif aloqalarni" yo'q qiladi. Natijada, HPC kompozit materialning xususiyatlarini namoyish etadi, agregat zarralari shunchaki inert plomba emas, balki mustahkamlovchi rolini o'ynaydi. Kremniy tutuni agregatsiz tsement pastasining mustahkamligini sezilarli darajada oshirmasa ham, u bir xil suv-tsement nisbati bilan betonning mustahkamligini sezilarli darajada oshiradi, bu esa betonning mustahkamligini pastadan yuqori qiladi.

Puzolan effekti

Portlend tsementining hidratsiyasi jarayonida reaktsiya kaltsiy silikat gidrat (CSH) jeli, kaltsiy gidroksid (Ca (OH) ) va etringit kabi hidratsiya mahsulotlarini hosil qiladi. Bular orasida Ca(OH)₂ kuchga zararli ta'sir ko'rsatadi. Silikat tutunidagi yuqori dispersli SiO₂ komponenti Ca(OH)₂ bilan reaksiyaga kirishib, qoʻshimcha CSH gelini hosil qiladi, bu hodisa puzolan effekti deb ataladi:

Ca(OH)₂ + SiO₂ + H₂O → CSH

Ko'pgina tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kremniy tutuni mavjud bo'lganda, tsementning erta hidratsiya mahsulotlarida katta miqdorda Ca(OH)₂ mavjud. Vaqt o'tishi bilan Ca(OH)₂ miqdori kamayadi va oxir-oqibat aniqlanmaydi. Grutzeck va boshqalar kremniy tutunining puzolan ta'sirini quyidagicha izohladilar: Aralash suv bilan aloqa qilganda, kremniy tutuni suvni o'ziga singdiruvchi kremniyga boy gel hosil qiladi. Ushbu gel hidratlanmagan tsement zarralari orasida to'planib, ularni asta-sekin o'rab oladi. Ca(OH)₂ silikaga boy gel bilan reaksiyaga kirishib, CSH gelini hosil qiladi, bu tsementning hidratsiya mahsulotlari ichidagi bo'shliqlarni to'ldiradi va strukturaviy zichlikni sezilarli darajada oshiradi. Aslini olganda, kremniy tutunining puzolan ta'siri kuchga salbiy ta'sir ko'rsatadigan Ca(OH)₂ ni CSH geliga aylantiradi, bu tsement hidratsiyasi mahsulotlari orasidagi bo'shliqlarni to'ldiradi va HPC quvvatining o'sishiga yordam beradi. Bundan tashqari, kremniy tutuni va Ca (OH) ₂ o'rtasidagi reaktsiya Ca (OH) ₂ ni iste'mol qiladi, tsement hidratsiyasini tezlashtiradi va HPC ning dastlabki kuchini oshiradi.

Teshik eritmasining kimyoviy ta'siri

Tsement-kremniy dumanini hidratsiya qilish tizimida kremniy dumanı-tsement nisbatini oshirish hidratsiya mahsulotlarining Ca / Si nisbatini kamaytiradi. Pastroq Ca / Si nisbati CSH jeliga alyuminiy va gidroksidi metall ionlari kabi ko'proq ionlarni kiritish imkonini beradi, bu esa g'ovak eritmasida gidroksidi metall ionlarining kontsentratsiyasini sezilarli darajada kamaytiradi. Bu hodisa gözenek eritmasining kimyoviy ta'siri sifatida tanilgan. Tsementni kremniy tutuni bilan almashtirish nisbatini oshirish, kremniy tutuni bilan reaksiyalarda gidroksidi metall ionlari va Ca(OH)₂ iste'moli tufayli g'ovak eritmasining pH qiymatini pasaytiradi. Ishqoriy-reaktiv agregatlarni o'z ichiga olgan HPC uchun gidroksidi metall ionlari kontsentratsiyasining (K⁺, Na⁺) bu pasayishi juda muhim, chunki u gidroksidi-kremniy reaktsiyasi (ASR) xavfini kamaytiradi yoki yo'q qiladi. Silika dumanı, shuningdek, HPC ning qarshiligini oshiradi va xlorid ionining (Cl⁻) kirish tezligini sezilarli darajada kamaytiradi, armatura korroziyasini oldini oladi va HPC mustahkamligi va chidamliligini oshiradi.