Μελέτη ανθεκτικότητας κονιαμάτων από λευκό τσιμέντο και ασβεστόλιθο

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της επίδρασης εξωτερικών θειικών ιόντων και θερμοκρασίας (50οC) στην ανθεκτικότητα λευκού τσιμέντου CEM-I 42,5MPa 0%LL και CEM-II 42,5MPa 15%LL και η επίδραση των χλωριόντων στην εξωτερική επίθεση των θειικών ιόντων. Η διερεύνηση γίνεται μέσω μετρήσεων διόγκωσης αντοχών, βαρυδομετρίας (TG-DSC), υπέρυθρης ακτινοβολία (FT-IR),ανάλυσης ακτίνων X(XRD), οπτικής αξιολόγησης και ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) που πραγματοποιούνται για χρονικό διάστημα ίσο με 90 ημέρες. Πιο συγκεκριμένα γίνεται προσπάθεια να διευκρινιστεί εάν η θερμοκρασία εντείνει την εξωτερική επίδραση των θειικών ιόντων και χλωριόντων στο σχηματισμό ετρινγκίτη αν η παρουσία των χλωριόντων μειώνει την εξωτερική επίδραση των θειικών ιόντων. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα χρησιμοποιώντας ως δείγματα, λευκά κονιάματα με υποκατάσταση ασβεστόλιθου σε ποσοστό 0% και 15% ίδιας όμως κατηγορίας αντοχών αυτής των 42,5MPa και ως συνθήκες εμβάπτισης των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν έξι διαλύματα :1)κορεσμένο διάλυμα Ca(OH)2 στους 20οC 2)κορεσμένο διάλυμα Ca(OH)2 στους 50οC 3)διάλυμα 5%Na2SO4 στους 20οC 4)διάλυμα 5%Na2SO4 στους 50οC 5)διάλυμα 5%Na2SO4/5%NaCl στους 20οC και 6)διάλυμα 5%Na2SO4/5%NaCl στους 50οC. Τα δείγματα τοποθετούνται στα παρακάνω διαλύματα και ανά εβδομάδα γίνεται η μέτρηση διόγκωσης με μικρόμετρο Toni Technic Gmbh και η μέτρηση βάρους. Στις 28 ,56 και 90 ημέρες λαμβάνονται δείγματα στα οποία γίνεται μέτρηση αντοχών και πραγματοποιούνται αναλύσεις με περίθλαση ακτίνων X (XRD),με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) και μικροανάλυση ακτίνων X (EDAX), με φασματομετρία υπερύθρου (FT-IR) ,με θερμική ανάλυση (DSG) καθώς και με ποροσιμετρία υδραργύρου .

Από τη μελέτη του θέματος και έπειτα από διεξοδική ανάλυση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι τα δείγματα που τοποθετούνται στα διαλύματα 5%θειικού νατρίου εμφανίζουν μεγάλες διογκώσεις και πτώσεις αντοχών λόγω του σχηματισμού του δευτερογενή ετρινγκίτη και η εμφάνιση του ετρινγκίτη είναι μεγαλύτερη στα δείγματα που εμβαπτίστηκαν στα διαλύματα 50οC αποδεικνύοντας ότι η θερμική επεξεργασία επηρεάζει την εξωτερική επίδραση των θειικών ιόντων στο σχηματισμό ετρινγκίτη. Ακόμη διαπιστώθηκε ότι η παρουσία των χλωριόντων στα συνδυασμένα διαλύματα θειικών ιόντων και χλωριόντων περιορίζουν την επίδραση των θειικών ιόντων. Διαπιστώθηκε ότι τα δείγματα με 15% ασβεστόλιθου είναι πιο ανθεκτικά στην επίδραση θειικών ιόντων και χλωριόντων από αυτά των δειγμάτων με 0% υποκατάσταση ασβεστόλιθου.

This diploma thesis investigates the interaction of external sulfate attack of sulfate ions and temperature (50oC) on durability of white cement CEM-I 24,5MPa 0%LL and CEM-II 42,5MPa 15%LL and also it studies the interaction of chloride ions on external sulfate attack. This investigation was occurred by measuring the expansion and the durability and by using thermogravimetry (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared spectrometry (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM) on the specimens at the age of 90 days. Specifically this study wants to prove if high temperature influences positively external sulfate attack by producing a great amount of delayed ettringite and if the presence of chloride ions protects the specimens by the external sulfate attack. In order to be accomplished such a goal white concretes of 42,5MPa durability with addiction of 0% and 15%of limestone was produced and they were immersed into six different solutions:1) saturated solution of Ca(OH)2 at 20oC 2) saturated solution of Ca(OH)2 at 50oC 3)solution 5%Na2SO4 at 20oC 4)solution 5%Na2SO4 at 50oC 5)solution 5%Na2SO4/5%NaCl at 20oC 6)solution 5%Na2SO4/5%NaCl at 50oC ,for 90 days. A weekly measurement of expansion is occurred in every and each specimen with Toni Technic Gmbh micrometer and the weight of the specimens is also recorded. At the age of 28,56 and 90 days concretes’ compressive strength is measured and the deterioration products of specimens were identified through X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and EDAX, Fourier Transform Infrared spectrometry (FT-IR), thermogravimetry (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) and finally mercury porosimetry. After data has been collected and analyzed it is understood that the specimens which were immersed into the solutions of 5%Na2SO4 tend to have greater expansions and reduction in theirs durability because of the formation of delayed ettringite. Moreover it is observed that the specimens which were stored at the temperature of 50oC produce greater amount of delayed ettringite in comparison to those which were stored at 20oC, something that proves that temperature increase the external sulfate attack. Also it is seems that the presence of chloride ions in the composite solution of sulfate and chloride protect the specimens by the external sulfate attack. Finally, the specimens with the addition of 15% limestone have greater resistance in external sulfate attack and in simultaneously attack of sulfate and chloride ions in comparison to those with 0% limestone.