ساختار خمير هيدراته شده

• پس از هيدراته شدن، انواع مختلف فضاهاي خالي در خمير سيمان ایجاد مي شود كه در خواص آن تأثير به سزایي دارند.

• این فضاها در حالت كلي به چند دسته تقسيم مي شوند كه داراي ابعاد و خصوصيات مختلفي هستند: 

فضای بین لایه ای درInterlayer Space in C-S-H) C-S-H) 

– فضاهاي مویينه ( Capillary Voids) 

– حباب هاي هوا ( Air Voids)

فضاي بين لایه ای در H-S-C

• اندازه این حفرات عموما بين 5 تا 25 آنگستروم مي باشد.

• این فضاها حدودا 28 %قسمت جامد H-S-C مي باشند.

• این فضاهاي متخلخل آن قدر كوچكند كه نمي توانند تاثيري در مقاومت و تراوایي خمير سيمان سخت شده داشته باشند.

• در صورت خروج آب تحت شرایط معين در این منافذ، جمع شدگي ناشي از خشك شدن و خزش مي تواند رخ دهد.

منافذ مویينه

• حجم كل مخلوط آب و سيمان، اساساً درطول مراحل هيدراتاسيون، تغيير نمي كند.

• تخمين زده مي شود كه هر سانتيمتر مكعب سيمان در هيدراتاسيون كامل، به حدود 2سانتيمتر مكعب فضا براي جا دادن محصوالت و اكنش نياز دارد.

• فضایي كه توسط سيمان یا محصوالت هيدراتاسيون پر نمي شود، فضاهاي مویينه بوده و حجم و اندازه این حفرات توسط فاصله اصلي بين ذرات سيمان هيدراته نشده در خمير سيمان تازه مخلوط شده (یعني نسبت آب به سيمان) و درجه هيدراتاسيون معين مي گردد.

منافذ مویينه

• در یك خمير سيمان كامالً هيدراته شده با نسبت كم آب به سيمان، فضاهاي مویينه ممكن است بين 10 تا 50 نانومتر باشد.

• در یك خمير سيمان با نسبت آب به سيمان باال در اوایل هيدراتاسيون فضاهاي مویينه ممكن است به بزرگي 3 تا 5 ميكرون باشند.

• حفرات بزرگتر از 50 نانومتر در نفوذپذیري تأثيري اساسي دارند، درحالي كه حفرات كمتر از 50نانومتر یعني ریز حفرات خمير بيشتر در جمع شدگي ناشي از خشك شدن و خزش مؤثرند. حبابهاي هوا

• هوا ممكن است در حين اختالط در خمير سيمان محبوو گوردد . حبابهواي هوواي محبو شده ممكن است به بزرگي 3 ميلي متر باشند.

• مواد حباب زا اغلب حباب هایي با قطر بين 50 تا 200 ميكرون در بوتن ایجواد موي كنند.

• بنابراین هم حباب هاي هواي محبو شده و هم حباب هاي ایجاد شده با مواد هوازا در خمير سيمان هيدراته، قطري بزرگتر از فضاهاي مویينه دارند و بنابراین قو ادر بوه تاثير در مقاومت و نفوذناپذیري بتن هستند.

• فضاهاي مویينه اغلب بدون شكل خاصي هستند، در صورتي كه حباب هواي هووا د ر بتن یا خمير اغلب كروي هستند. حبابهاي هوا ساختار خمير هيدراته شده

• خمير سيمان بسته به رطوبت محيط و تخلخل خمير، قادر به نگهداشتن مقدار قابل مالحظه اي آب در خود است.

• شبيه قسمت هاي جامد و فضاهاي خالي كه قبالً بحث گردید، آب نيز در خمير سيمان به شكل هاي مختلف مي تواند وجود داشته باشد.

• طبقه بندي آب به انواع مختلف، براسا درجه آساني یا سختي خارج شدن آن از خمير هيدراته شده مي باشد.

– آب بين لایه ای (Water Interlayer)

 – آب مویينگي (Water Capillary)

– آب جذب شده سطحي (Water Adsorbed)

– آب تركيب شيميایي (Water Bound Chemically)

آب بين لایه ای

• این آب در ساختار H-S-C و بين لایه هاي آن توسوط پيونود هيودروژني ، بوه صورت بسيار قوي اي نگهداشته مي شود.

• آب بين لایه اي تنها بر اثر خشك شدن شدید (در رطوبت نسوبي كمتو ر از 11 درصد)كاهش مي یابد.

• ساختار H-S-C بر اثر كاهش آب بين الیوه اي بوه ميوزان قابول مالحظوه اي دچار جمع شدگي و انقباض مي گردد.

آب مویينه

• این آب در خمير هيدراته شده به دو دسته تقسيم مي شود :

– در فضاهاي بزرگتر از 50 نانومتر كه خروج آن از سيستم سوبب هيچگونوه تغيير حجمي نمي شود.

– در فضاهاي مویينه كوچك تحت اثر كشش مویينگي (5 تا 50 نانومتر)كه خروج آن از سيستم سبب جمع شدگي خمير مي گردد.

آب جذب شده سطحي

• این آب در نزدیكي سطح جامد قرار دارد. بر اثر نيروهاي جذبي، مولكولهواي آب بوه صوو رت فيزیكي جذب سطح قسمت جامد خمير هيدراته شده مي گردند.

• تحقيقات نشان داده است كه تا شش الیه مولكولي آب مي تواند به طور فيزیكي بر اثر پيوند هيدروژني نگه داشته شود.

• به دليل كاهش انرژي پيوند مولكولهاي جداگانه آب با فاصله آنهوا از سوطح جامود، قسو مت عمده اي از آب جذب شده بر اثر خشك شدن خمير تا رسيدن به 30 درصد رطوبت نسوبي از دست مي رود.

• نقصان آب جذب شده سطحي، عامل اصلي جمع شدگي و انقباض خمير بر اثر خشك شدن است.

آب تركيب شيميایي

• این آب در ساختار خمير سيمان هيدراته شوده بوه صوورت شويميایي موجوود است.

• بر اثر خشك شدن خمير، كاهش نمي یابد.

• این آب تنها در صورتي كه بر اثر حرارت، خمير تجزیه شود، آزاد مي گردد. آب موجود در بتن مطالعه هيدراتاسيون خمير سيماني با نسبت وزني آب به سيمان 63/0 را در نظر W/C = 0.63 :بگيرید 100 باشد 3 فرض كنيم حجم سيمان مورد استفاده cm وزن سيمان و آب مورد استفاده را محاسبه مي كنيم

• Mc = 3.14 * 100 = 314 g • Mw = 0.63 * 314 = 200 g مطالعه هيدراتاسيون واكنشهاي هيدراسيون به نحوي هستند كه حجم محصوالت توليد شده 2 برابر حجم سيمان مصرفي هستند: Vp = 2 Vc با فرض درجه هيدراسيون = 50: % مطالعه هيدراتاسيون با فرض درجه هيدراسيون = 75: % با فرض درجه هيدراسيون = 100: % مطالعه هيدراتاسيون محاسبه مقدار نسبت آب به سيمان الزم براي دستيابي به تخلخل صفر در خمير سيمان كامال هيدراته شده: W/C = 100 / 100 * 3.14 = 1 / 3.14 = 0.32