بررسی آزمایشگاهی رفتار مکانیکی- شیمیایی ترکیب سیمان پرتلند و کلسیم سولفوآلومینا تحت سیکل‌های حرارتی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی گروه عمران و معماری، دانشگاه ملی مهارت تهران، ایران - مشاور واحد بتن و کامپوزیت کارخانه فناوری پیش‌ساخته شیراز اسکان، شیراز

2 رئیس هیئت مدیره کارخانه فناوری بتن پیشساخته شیراز اسکان و شرکت مهندسیسازان، شیراز

3 کارشناس ارشد مهندسی عمران، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس - کارشناس ارشد بتن و کامپوزیت کارخانه فناوری پیش ساخته شیراز اسکان، شیراز

10.22034/ceej.2025.67180.2435

چکیده

توسعه‌ی بتن‌های زودگیر و اقتصادی در فناوری تولید قطعات پیش‌ساخته، در سال‌های اخیر توجه بسیاری از پژوهشگران حوزه‌ی ساخت‌وساز را به خود جلب کرده است. در این مطالعه از دو نوع سیمان کلسیم‌سولفوآلومینات IRC40 و IRC50 برای ساخت ملات‌های سیمانی استفاده شد و خواص مکانیکی، ترکیب شیمیایی و ریزساختار این مواد در ترکیب با سیمان پرتلند، پیش و پس از اعمال ۲۴ سیکل شوک حرارتی، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد تشکیل فازهای پایدار و مقاومی چون اترینگایت و آلومینات در سنین اولیه، نقش کلیدی در افزایش مقاومت فشاری این سیمان‌ها نسبت به سیمان پرتلند دارد. مقاومت فشاری یک‌روزه‌ سیمان‌های IRC50 و IRC40 به ‌ترتیب ۲۹٪ و ۱۸٪ بیش‌تر از سیمان پرتلند به‌دست آمد. همچنین، با افزودن ۱۰٪ وزنی از این سیمان‌ها به سیمان پرتلند، مقاومت فشاری به‌ترتیب به 3%/14 و 9% افزایش یافت.از نظر پایداری حرارتی، IRC50 و IRC40 به‌دلیل محتوای پایین‌تر CaO عملکرد بهتری نشان دادند؛ به‌طوری‌که پس از اعمال شوک حرارتی، مقاومت فشاری آن‌ها به‌ترتیب ۴۵٪ و ۲۶٪ بیش‌تر از نمونه‌ی پرتلند ثبت شد.در ترکیب‌های دوگانه، افزودن IRC50 موجب بهبود %3/9 و افزودن IRC40 باعث افت %4/7 در مقاومت فشاری در مقایسه حالت مرجع گردید. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیزهای شیمیایی نیز حاکی از آن بود که فازهای AFt در مراحل ابتدایی گیرش و حتی پس از اعمال تنش حرارتی، از پایدارترین و متراکم‌ترین فازها باقی مانده‌اند با حفظ ساختار متراکم خمیر سیمانی، به کاهش ترک‌های حرارتی، کاهش جذب آب، بهبود وزن مخصوص و افزایش مقاومت فشاری نسبت به خمیر سیمان پرتلند منجر شده.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Thermo-Mechanical and Chemical Behavior of Mixed Portland Cement–Calcium Sulfoaluminate Mortar Under Thermal Cycles

نویسندگان [English]

  • amirhossein moharrer 1
  • fatah peiravian 2
  • mohammad jahani 3
1 Department of Civil Engineering, Technical and Vocational University (TVU),Tehran, Iran; Concrete & Composite Unit Consultant, ShirazEskan Precast Concrete Technology Factory
2 Chairman of the Board, ShirazEskan Precast Concrete Technology Factory and ShirazEskan Company
3 M.Sc. in Civil Engineering, University of Hormozgan; Concrete & Composite Senior Specialist, ShirazEskan Precast Concrete Technology Factory
چکیده [English]

The development of rapid-setting cementitious materials is pivotal for modern construction, particularly in precast concrete technology. Calcium sulphoaluminate (CSA) cements have gained attention due to their accelerated hydration kinetics, enabling earlier initial and final setting time compared to ordinary Portland cement (OPC). This study investigates the mechanical behavior and chemical behavior of Portland-CSA blended mortars under thermal cycling, addressing the need for durable, high-performance materials in thermally fluctuating environments. CSA cements, characterized by high alumina (Al₂O₃) and sulphoaluminate phases, promote rapid strength development via the formation of ettringite (AFt) and stable hydrates. However, their long-term stability under thermal stress remains underexplored. This research evaluates two CSA types (IRC40, IRC50) blended with OPC, focusing on compressive strength evolution, thermal resistance, and phase composition. By analyzing performance before and after 24 thermal cycles (up to 110°C), the study aims to optimize CSA-OPC synergies for precast applications, balancing economic feasibility with enhanced durability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calcium Sulfoaluminate Cement
  • Mechanical Properties
  • Thermal Stress
  • Chemical Analysis
  • Rapid-Setting Mortar
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 25 تیر 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار