الگوی تغییرات UCS CSM بدون ESA-I تحت دماهای مختلف پخت در شکل 3 نشان داده شده است .
شکل 3 . مقایسه UCS SCM در دماهای مختلف پخت.
تحت محیط های مختلف پخت، UCS CSM به طور مداوم با افزایش سن پخت افزایش می یابد. هنگامی که زمان پخت کمتر از 14 روز بود، UCS CSM به طور قابل توجهی افزایش یافت. افزایش UCS CSM در طول دوره پخت 14-28 روزه نسبتاً آهسته بود. طبق JTG D50-2006 [34] ، UCS 7 روزه CSM باید در شرایط ترافیکی سنگین بیشتر از 4 مگاپاسکال باشد. تحت ST-CE، UCS 7 روزه CSM 5.32 مگاپاسکال بود که الزامات عملکرد برای استفاده از جاده را برآورده می کند. UCS 7 روزه CSM تحت VT-CE تنها 3.33 مگاپاسکال بود که استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز برای مواد CSM را برآورده نمی کند. در مقایسه با ST-CE، UCS 7 روزه CSM تحت VT-CE 37.4٪ کاهش یافت. در مقایسه با ST-CE، VT-CE اثرات نامطلوبی بر تشکیل UCS CSM دارد [35] . دلیل اصلی این است که محیط با دمای پایین سرعت هیدراتاسیون سیمان را کاهش می دهد، اجزای معدنی مختلف در سیمان به طور کامل واکنش نمی دهند، محصولات هیدراتاسیون سیمان کافی نبودند، و نیروی چسبندگی بین سیمان و سنگدانه ضعیف بود و در نتیجه کاهش کلی را به همراه داشت. قدرت CSM [36] . همچنین نشان می دهد که استفاده از ST-CE برای پخت CSM هنگام مطالعه دوام CSM در مناطق سرد با اختلاف دمای زیاد بین روز و شب منطقی نبود. بنابراین، مطالعه روش‌های شکل‌گیری مقاومت و بهبود CSM تحت VT-CE برای پایداری سطوح جاده‌ها در مناطق سردسیری با اختلاف دمای زیاد از اهمیت بالایی برخوردار بود. پس از 14 روز پخت در VT-CE، UCS CSM 6.26 مگاپاسکال است که می تواند الزامات عملکرد مشخصات استفاده از جاده را برآورده کند. این نشان داد که در یک VT-CE، با افزایش زمان پخت مواد CSM، می‌تواند نیازمندی‌های استحکام اولیه مرحله ساخت و ساز را در یک اختلاف دما زیاد و محیط سرد برآورده کند.
تغییر UCS CSM با ESA-I و سن پخت تحت ST-CE در شکل 4 نشان داده شده است .
شکل 4 . نتایج آزمون UCS CSM در محیط استاندارد.
UCS CSM با افزایش دوره پخت تحت دوزهای مختلف ESA-I افزایش می یابد. ادغام ESA-I می تواند قدرت اولیه CSM را به طرز چشمگیری افزایش دهد. تحت دوزهای مختلف ESA-I، UCS 3 روزه CSM می تواند استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز را در شرایط ترافیکی سنگین برآورده کند و زمان ساخت و پخت را به طور قابل توجهی کوتاه کند. در مقایسه با CSM بدون افزودن ESA-I، UCS 3 روزه 5%، 10%، 15% و 20% به ترتیب 229.1%، 203.3%، 294.5% و 161.5% افزایش یافت. هنگامی که دوز ESA-I 10٪ است، UCS 3 روزه 5.52 مگاپاسکال است. UCS در 3 روز با دوز 15٪ ESA-I 7.18 مگاپاسکال است. در دوز 10٪ و 15٪، استحکام بیشتر از 5.0 مگاپاسکال است، که می تواند استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز را برای شرایط ترافیکی بسیار سنگین و خاص در JTG D50-2006 برآورده کند [34] . دلیل اصلی بهبود ESA-I UCS CSM این است که افزودن یک ESA-I می تواند به طور موثر سرعت واکنش هیدراتاسیون سیمان را تسریع کند، هیدراتاسیون سیلیکات را کامل تر کند و ژل CSH بیشتری را تشکیل دهد [36] ، [37] . با افزایش دوز ESA-I، UCS CSM تمایل به افزایش و سپس کاهش دارد. هنگامی که دوز ESA-I 15٪ است، UCS CSM بالاترین است. در مقایسه با CSM بدون اضافه کردن ESA-I، UCS 7 روزه 64.8٪ افزایش می یابد. هنگامی که دوز یک ESA-I 20٪ است، دلیل اصلی کاهش قدرت CSM ممکن است به دلیل اجزای کاهش دهنده آب در ESA-I باشد. هنگامی که مقدار ESA-I زیاد باشد، افزایش اجزای کاهنده آب باعث خونریزی و جداسازی CSM می شود که بر استحکام و پایداری CSM نیز تأثیر می گذارد.
تغییر UCS قدرت اولیه CSM با سن زیر VT-CE در شکل 5 نشان داده شده است .
شکل 5 . نتایج آزمایش UCS CSM در محیط دمای متغیر.
با افزایش سن، UCS CSM همچنان در حال افزایش است. تحت VT-CE، UCS 3 روزه CSM با دوزهای 5٪، 10٪ و 20٪ ESA-I استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز را در شرایط ترافیکی سنگین برآورده نمی کند. UCS CSM در دوز 15% تنها 4.13 مگاپاسکال است. در مقایسه با UCS 3 روزه CSM تحت ST-CE، تشکیل قدرت CSM تحت VT-CE کند است و به طور قابل توجهی اثر تقویت کننده ESA-I را بر قدرت CSM تضعیف می کند. UCS 7 روزه در دوز 5%، 10%، 15% و 20% به ترتیب 4.39 مگاپاسکال، 5.45 مگاپاسکال، 6.78 مگاپاسکال و 3.93 مگاپاسکال است. به جز UCS 7 روزه 20% ESA-I که استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز را در شرایط ترافیکی سنگین برآورده نمی کند، دوز سایر ESA-I را می توان برآورده کرد. این نشان می دهد که دوز بالای ESA-I برای تشکیل استحکام CSM تحت VT-CE مناسب نیست. این عمدتا به دلیل افزایش اجزای کاهش دهنده آب در ESA-I است که باعث خونریزی و جداسازی CSM می شود. در عین حال، کاهش سرعت هیدراتاسیون سیمان در VT-CE همچنین تشکیل مقاومت CSM را کند می کند و در نتیجه استحکام و پایداری ضعیفی دارد. در مقایسه با CSM بدون اضافه کردن ESA-I، UCS 7 روزه به ترتیب 31.83٪، 63.66٪، 103.60٪ و 18.02٪ افزایش یافت. در دوز 10 و 15 درصد، UCS CSM به ترتیب 5.45 مگاپاسکال و 6.78 مگاپاسکال است که می تواند استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز را تحت شرایط ترافیکی بسیار سنگین و خاص در JTG D50-2006 برآورده کند [34] . در مقایسه با UCS 7 روزه CSM بدون افزودن ESA-I، افزودن 10٪ -15٪ ESA-I در VT-CE می تواند به طور موثر UCS اولیه مواد CSM را بهبود بخشد.
UCS و CRM CSM شاخص های ضروری برای ارزیابی کیفیت پایه CSM هستند. هرچه مقدار CRM بزرگتر باشد، توانایی انعطاف پذیری CSM پس از ضربه قوی تر است و ظرفیت باربری و عملکرد پایداری لایه پایه بهتر است. تست‌های UCS و CRM بر روی CSM با محیط‌های پخت متفاوت و دوزهای ESA-I در سنین مختلف پخت 3d، 7d، 14d و 28d انجام شد. نتایج در شکل 6 نشان داده شده است .
شکل 6 . نتایج آزمایش CRM CSM تحت محیط های مختلف پخت.
همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است ، تغییر سن به طور قابل توجهی بر CRM CSM تاثیر می گذارد. CRM مواد CSM با افزایش سن در محیط های مختلف پخت و دوزهای ESA-I به طور یکنواخت افزایش می یابد. سرعت رشد آن در 14 روز اول سریعتر است و سپس به تدریج تثبیت می شود [38] . با مقایسه تغییرات CRM CSM در شرایط پخت استاندارد و دمای متغیر، می توان دریافت که CRM CSM تحت VT-CE به طور قابل توجهی کمتر از ST-CE است. هنگامی که دوز ESA-I 0٪ باشد، CRM CSM پس از 7 روز 15.53٪ کاهش می یابد و CRM بعد از 28 روز 10.62٪ کاهش می یابد. این نشان می دهد که VT-CE بر شکل گیری مدول CSM تأثیر منفی خواهد گذاشت. هنگام انجام تحقیقات عملکرد بلندمدت بر روی CSM در محیط های سرد و ارتفاع بالا، استفاده از ST-CE برای پخت غیرمنطقی است. بنابراین، شبیه سازی محیط خدمات واقعی برای مطالعه مواد پایه CSM ضروری است. تحت VT-CE، CRM CSM با دوزهای مختلف ESA-I کمتر از ST-CE است، که نشان می دهد VT-CE همچنین اثر تقویت کننده ESA-I را بر سفتی CSM ضعیف می کند. تحت همان محیط پخت، CRM CSM تمایل به افزایش و سپس کاهش با افزایش دوز ESA-I داشت. هنگامی که دوز ESA-I بیشتر از 15٪ باشد، مقدار CRM CSM کاهش می یابد. دلیل اصلی این است که مقدار مناسب ESA-I می تواند به طور موثر واکنش هیدراتاسیون هیدراتاسیون سیمان را تسریع کند، تشکیل اترینگیت را تقویت کند، ذرات سیمان را تصفیه کند و سطح ویژه را افزایش دهد، در نتیجه فشردگی CSM را افزایش داده و CRM CSM را بهبود بخشد. . با این حال، زمانی که دوز ESA-I زیاد باشد، ممکن است باعث خونریزی و جداسازی CSM شود و مدول ارتجاعی را کاهش دهد. تحت ST-CE، زمانی که دوره پخت CSM 28 روز است، CRM CSM با محتوای 5٪، 10٪، 15٪ و 20٪ ESA-I 21.89٪، 42.47٪، 54.50٪ و 38.71 افزایش یافت. درصد نسبت به 0 درصد بود. تحت VT-CE، CRM CSM با محتوای 5٪، 10٪، 15٪ و 20٪ ESA-I نسبت به 0٪ 19.24٪، 39.88٪، 50.10٪ و 42.39٪ افزایش یافته است. ESA-I می تواند به طور موثر CRM CSM را در محیط های پخت مختلف بهبود بخشد.
با توجه به UCS و CRM CSM در محیط های پخت مختلف، دوز ESA-I و دوره پخت، افزودن 10% -15% ESA-I می تواند به طور قابل توجهی استحکام و سفتی CSM را در طول دوره پخت افزایش دهد. در همان زمان، با دوز 10٪ -15٪ ESA-I، UCS 7 روزه CSM تحت یک محیط دمای متغیر می تواند استانداردهای کنترل کیفیت ساخت و ساز را تحت شرایط ترافیکی بسیار سنگین و ویژه در JTG D50-2006 برآورده کند. ، و اثر بهبود قابل توجه است. برای تجزیه و تحلیل بیشتر تأثیر ESA-I بر عملکرد خستگی، مقاومت در برابر یخ زدگی و ریزساختار CSM تحت محیط های مختلف پخت و در نظر گرفتن جامع هزینه ESA-I و تأثیر بهبود استحکام و سفتی CSM، 10٪ ESA-I برای تحقیقات بیشتر در این مطالعه انتخاب شد.
قدرت شکاف، به عنوان یک پارامتر حیاتی در طراحی ساختار پایه CSM، می تواند منعکس کننده توانایی ضد ترک CSM تحت نیروهای کوچک باشد. در عین حال، مقاومت شکاف نیز شاخصی برای ارزیابی مقاومت کششی لایه‌های سازه‌ای CSM، تعیین تنش کششی مجاز آنها و اطمینان از ایمنی و پایداری سازه‌های راه است. با انجام تست‌های قدرت شکاف بر روی CSM با سن 28 روز و دوز ESA-I 0% و 10% در محیط‌های پخت مختلف، نتایج قدرت شکاف بدست‌آمده در شکل 7 نشان داده شده‌اند .
شکل 7 . قدرت تقسیم CSM تحت شرایط مختلف پخت.
شکل 7 نشان می دهد که تحت ST-CE 20 درجه سانتی گراد، مقادیر قدرت شکاف CSM با 0٪ و 10٪ ESA-I به طور قابل توجهی بالاتر از مقادیر در VT-CE است. هنگامی که دوز ESA-I 0٪ است، قدرت تقسیم CSM تحت VT-CE در مقایسه با ST-CE 31.25٪ کاهش می یابد. هنگامی که دوز ESA-I 10٪ است، قدرت تقسیم CSM تحت VT-CE در مقایسه با ST-CE 23.10٪ کاهش می یابد. دلیل اصلی این است که CSM تحت یک واکنش هیدراتاسیون کندتر در VT-CE قرار می گیرد. در زمان پخت یکسان، محصولات هیدراتاسیون سیمان کمتر تولید می شوند و نیروی پیوند بین سیمان و سنگدانه ها ضعیف است و در نتیجه استحکام CSM در VT-CE کمتر می شود. تحت ST-CE، زمانی که دوز ESA-I 10٪ است، قدرت تقسیم CSM در مقایسه با زمانی که دوز ESA-I 0٪ است 43.38٪ افزایش می یابد. تحت VT-CE، افزودن 10% ESA-I به CSM، زمانی که محتوای ESA-I 0% باشد، قدرت شکاف را 60.36% افزایش می‌دهد. افزودن یک ESA-I می تواند به طور موثری قدرت تقسیم CSM را در محیط های پخت مختلف افزایش دهد. به خصوص در VT-CE، استفاده از ESA-I می تواند به طور قابل توجهی قدرت CSM را افزایش دهد. دلیل اصلی این است که افزودن مقدار مناسب ESA-I به CSM می تواند به طور موثری واکنش هیدراتاسیون سیمان را تسریع کند، محصولات هیدراتاسیون بیشتری مانند ژل سیلیکات کلسیم هیدراته (CSH)، کریستال هیدروکسید کلسیم، سرعت سخت شدن CSM را تسریع کند، بهبود بخشد. انسجام بین سیمان و سنگدانه [37] ، [39] و در نتیجه قدرت شکافت CSM را افزایش می دهد. تحت VT-CE، قدرت تقسیم CSM با دوز 10٪ ESA-I در مقایسه با CSM با دوز 0٪ ESA-I تحت ST-CE، 10.25٪ افزایش یافت. افزودن 10% ESA-I در VT-CE می تواند به طور موثری قدرت تقسیم CSM را افزایش دهد و پایداری CSM را در محیط های خشن افزایش و تضمین کند.
سطوح مختلف تنش برای انجام تست‌های خستگی ناشی از تقسیم بر اساس نتایج آزمون قدرت شکاف انتخاب شدند. نتایج خستگی CSM تحت محیط های پخت مختلف و دوزهای ESA-I در شکل 8 نشان داده شده است .
شکل 8 . عملکرد خستگی CSM تحت محیط های مختلف پخت و دوزهای ESA-I.
شکل 8 همبستگی خوبی بین عمر خستگی و سطح استرس CSM در محیط های پخت مختلف و دوز ESA-I نشان می دهد. با افزایش سطح استرس، عمر خستگی کاهش می یابد. رتبه‌بندی عمر خستگی چهار نوع CSM در همان سطح استرس ST10%> VT10%> ST0%> VT10% است. زمانی که سطح استرس 0.5 باشد، عمر خستگی ST0%، ST10%، VT0% و VT10% به ترتیب 31566، 1888751، 1300 و 146495 است. در مقایسه با ST0٪، عمر خستگی VT0٪ 95.88٪ کاهش یافت. در مقایسه با VT0٪، عمر خستگی VT10٪ 11168.87٪ افزایش یافته است. این نشان می دهد که دوام CSM تحت VT-CE بدتر از ST-CE است. دلیل ممکن است این باشد که سرعت هیدراتاسیون سیمان در محیط‌های دمای متغیر کاهش می‌یابد، اجزای معدنی سیمان به طور کامل واکنش نشان نمی‌دهند، محصولات هیدراتاسیون سیمان ناکافی هستند و سیمان و سنگدانه‌ها هنوز نقش خود را کامل نکرده‌اند. باعث می شود دوام VT0٪ به طور قابل توجهی کمتر از ST0٪ در دوره پخت مشابه باشد. افزودن ESA-I می تواند دوام CSM را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. این عمدتا به این دلیل است که افزودن یک ESA-I به طور موثر سرعت واکنش هیدراتاسیون سیمان و سرعت سخت شدن CSM را تسریع می‌کند و در نتیجه عمر مفید CSM را افزایش می‌دهد. بنابراین، افزودن 10٪ ESA-I در VT-CE می تواند به طور موثری عمر خستگی CSM را افزایش دهد و دوام آن را بهبود بخشد.
نتایج UCS CSM با رشد تعداد چرخه های انجماد و ذوب در محیط های پخت مختلف در شکل 9 ارائه شده است .
شکل 9 . تغییرات در مقاومت فشاری CSM تحت سیکل های مختلف انجماد و ذوب.
تحت شرایط مختلف پخت، UCS CSM با 0٪ و 10٪ محتوای ESA-I به تدریج با رشد چرخه های انجماد و ذوب کاهش می یابد. این نشان می دهد که ظرفیت تحمل بار CSM در طول فرآیند ذوب و انجماد مکرر به طور مداوم ضعیف می شود. دلیل اصلی ممکن است این باشد که CSM به دلیل نیروی انبساط ناشی از انجماد آب در طول فرآیند انجماد دچار تغییر شکل کششی می شود. پس از ذوب، تغییر شکل کششی نمی تواند به طور کامل ترمیم شود و در نتیجه تغییر شکل پلاستیک دائمی ایجاد می شود. در عین حال، پس از ذوب، سیمان و سنگدانه های ریز داخل CSM به تدریج آزاد شده و می ریزند و کیفیت نمونه همچنان کاهش می یابد [40] . CSM به تدریج با رشد چرخه های انجماد و ذوب آسیب می بیند و خراب می شود و UCS آن به تدریج کاهش می یابد. تحت شرایط پخت یکسان، زمانی که دوز ESA-I 10٪ است، قدرت CSM بهتر از CSM با دوز 0٪ ESA-I در چرخه های مختلف انجماد و ذوب است.
نرخ تغییر قدرت CSM تحت سیکل های مختلف انجماد و ذوب در شکل 10 ارائه شده است . با افزایش تعداد چرخه های انجماد و ذوب، نرخ تغییر قدرت CSM در دوز 10٪ ESA-I کمتر است. این نشان می دهد که تحت یک محیط پخت یکسان، افزودن یک ESA-I نه تنها به طور موثر استحکام CSM را بهبود می بخشد، بلکه تأثیر مثبتی بر افزایش مقاومت یخ زدگی CSM نیز دارد. مقایسه تغییرات UCS و شاخص‌های نرخ تغییر قدرت CSM تحت VT-CE و ST-CE نشان داد که تحت ST-CE، UCS CSM پس از چرخه‌های مختلف انجماد و ذوب بهتر از VT-CE است. در عین حال، تحت VT-CE، نرخ تغییر قدرت CSM بیشتر است. دلیل اصلی این است که تحت VT-CE، سرعت هیدراتاسیون سیمان کاهش می‌یابد، هیدراتاسیون سیمان ناکافی است و محصولات هیدراتاسیون ناکافی هستند و محصولات هیدراتاسیون بین سیمان و سنگدانه‌ها نقش خود را به طور کامل ایفا نمی‌کنند. ساختار داخلی CSM به اندازه کافی متراکم نیست و پس از چرخه های انجماد و ذوب، احتمال ریزش سیمان و سنگدانه های ریز داخل CSM بیشتر است.
شکل 10 . نرخ تغییر قدرت CSM تحت سیکل های مختلف انجماد و ذوب
با مقایسه شکل 9 ، شکل 10 ، مشخص شد که تحت VT-CE، UCS CSM مخلوط با 10٪ ESA-I بهتر از CSM بدون ESA-I تحت ST-CE پس از انجماد چندگانه است. چرخه های ذوب این نشان می دهد که در محیط های خدماتی خشن، استحکام و مقاومت در برابر سرما CSM را می توان با افزودن 10٪ ESA-I افزایش داد.
پس از 3، 5 و 8 چرخه یخ زدگی و ذوب، شاخص های مقاومت در برابر یخ زدگی نمونه ها تحت شرایط محیطی مختلف پخت و انواع CSM در شکل 11 ارائه شده است .
شکل 11 . کاهش مقاومت فشاری CSM پس از چرخه های انجماد و ذوب.
پس از 3 سیکل انجماد و ذوب، نرخ از دست دادن مقاومت فشاری CSM بیشتر از 95٪ است. BDR CSM به تدریج با رشد چرخه های انجماد و ذوب کاهش می یابد. پس از 5 سیکل انجماد و ذوب، تحت VT-CE، شاخص مقاومت در برابر سرما CSM بدون ESA-I 75.90٪ است، کمتر از 80٪ [41] . وقتی ESA-I اضافه نمی شود، شاخص مقاومت در برابر سرما CSM ضعیف است. افزودن 10% ESA-I می تواند به طور موثر BDR CSM را تحت VT-CE افزایش دهد. با مقایسه مقادیر BDR CSM تحت ST-CE و VT-CE، مشخص شد که برای محیط آب و هوایی واقعی در منطقه سرد، مقاومت در برابر سرما CSM را می توان با افزودن 10٪ ESA-I افزایش داد.
CRM چهار نوع CSM تحت سیکل های مختلف انجماد و ذوب در شکل 12 ارائه شده است .
شکل 12 . نتایج آزمایش CSM CSM تحت سیکل های مختلف انجماد و ذوب.
با افزایش تعداد چرخه های انجماد و ذوب، CRM CSM به تدریج کاهش می یابد. در مقایسه با تست بدون یخ-ذوب، پس از 3، 5، و 8 چرخه انجماد-ذوب، ST0٪ CRM به ترتیب 6.01، 16.24٪ و 35.26٪ کاهش یافت. CRM ST10٪ به ترتیب 5.26٪، 12.71٪ و 29.92٪ کاهش یافت. VT0٪ CRM به ترتیب 12.68٪، 29.62٪ و 52.49٪ کاهش یافت. CRM VT10٪ به ترتیب 7.63٪، 16.12٪ و 36.22٪ کاهش یافت. تحت شرایط مختلف پخت و دوز ESA-I، CRM CSM پس از 3 و 5 چرخه انجماد و ذوب اندکی کاهش می یابد. پس از 8 چرخه انجماد و ذوب، CRM CSM به طور قابل توجهی کاهش یافت. حداکثر کاهش در VT0٪ CRM 52.49٪ بود. این نشان می دهد که در یک محیط VT، هیدراتاسیون سیمان کافی نیست و محصولات هیدراتاسیون ناکافی هستند. ساختار داخلی به اندازه کافی متراکم نیست و شکل گیری استحکام CSM کند است. پس از چرخه های انجماد و ذوب، سیمان و سنگدانه های ریز داخل CSM مستعد جدا شدن هستند و در نتیجه توانایی CSM برای مقاومت در برابر تغییر شکل در طول چرخه یخ-ذوب به تدریج کاهش می یابد. با توجه به CRM VT10٪ و ST0٪، پس از چند چرخه انجماد و ذوب، CRM VT10٪ بیشتر از ST0٪ است. این نشان می دهد که در محیط های خدماتی خشن، افزودن 10% ESA-I می تواند به طور موثری سفتی و مقاومت در برابر یخ زدگی CSM را در چرخه های یخ-ذوب افزایش دهد و پایداری و دوام روسازی آسفالت را بهبود بخشد.
برای تجزیه و تحلیل بیشتر اثر عمل انجماد-ذوب بر وضعیت آسیب CSM تحت شرایط مختلف پخت و دوز ESA-I. CRM را به عنوان متغیر آسیب انتخاب کنید و درجه آسیب CSM را به عنوان تابعی از تعداد چرخه های انجماد و ذوب تعریف کنید. فرمول محاسبه درجه خسارت در (1) ارائه شده است.(1)𝐷=1−𝐸𝑑𝐸𝑑0
در معادله،𝐸𝑑0CRM CSM است که انجماد و ذوب نشده است (MPa).𝐸𝑑CRM باقی مانده از CSM پس از آسیب انجماد و ذوب، (MPa) است.
نتایج درجه آسیب CSM پس از چرخه های مختلف انجماد و ذوب در جدول 6 نمایش داده شده است .
جدول 6 . نتیجه درجه آسیب CSM پس از چرخه های انجماد و ذوب.
| تعداد چرخه های انجماد و ذوب | ST | VT | ||
|---|---|---|---|---|
| 0% | 10% | 0% | 10% | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 3 | 0.070 | 0.053 | 0.121 | 0.076 |
| 5 | 0.162 | 0.127 | 0.296 | 0.161 |
| 8 | 0.353 | 0.299 | 0.525 | 0.362 |
با افزایش تعداد چرخه های انجماد و ذوب، میزان آسیب به CSM همچنان در حال افزایش است. در این میان VT0% دارای بیشترین درجه آسیب، VT10% و ST0% دارای درجات آسیب مشابه و ST10% دارای کمترین درجه آسیب هستند. 10% ESA-I می تواند مقاومت یخ زدگی CSM را در محیط های مختلف خدماتی افزایش دهد، آسیب یخ-ذوب CSM را کاهش دهد و پایداری پایه CSM را در مناطق شدید سرد بهبود بخشد.
نتایج XRD نمونه های سیمان تحت دوزهای مختلف عامل استحکام اولیه، محیط های پخت و عوامل سنی در شکل 13 و شکل 14 نشان داده شده است . هیدرات های کریستالی و فازهای کربناته اصلی در طیف XRD نمونه های اندازه گیری شده عبارتند از Ca(OH) 2 ، CaCO3 و Etringite. به دلیل ساختار آمورف ژل CSH، پیک پراش آشکاری در نمودار XRD وجود ندارد [42] ، [43] . از شکل 13 ، شکل 14 ، محصولات هیدراتاسیون خمیرهای سیمان مختلف یکسان است، اما شدت پیک پراش هیدرات کریستالی اصلی Ca(OH) 2 متفاوت است. برای مقایسه موثر تغییرات در اجزای خمیرهای سیمان مختلف، شدت پیک های پراش Ca(OH) 2 در حدود 2θ=18.06゜ در الگوهای XRD استخراج شد، همانطور که در جدول 7 نشان داده شده است .
شکل 13 . الگوهای XRD سیمان در محیط ها و سنین مختلف پخت.
شکل 14 . الگوهای XRD سیمان تحت محیط های مختلف پخت و دوزهای ESA-I.
جدول 7 . تغییرات در حداکثر شدت پراش Ca(OH) 2 در خمیرهای سیمان مختلف.
| نمونه | 2θ (°) | اوج شدت |
|---|---|---|
| Bz0% 7d | 18.06 | 109516.67 |
| Bz0% 14d | 18.05 | 102533.33 |
| Bz0% 28d | 18.10 | 85900.00 |
| Bw0% 7d | 18.06 | 75283.33 |
| Bw0% 14d | 18.07 | 101450.00 |
| Bw0% 28d | 18.05 | 88600.00 |
| Bz10% 7d | 18.02 | 72500.00 |
| Bz10% 28d | 18.06 | 71016.67 |
| Bw10% 7d | 18.08 | 54000.00 |
| Bw10% 28d | 18.06 | 83883.33 |
با توجه به نتایج در شکل 13 ، شکل 14 و جدول 7 ، مشخص شده است که تحت VT، زمانی که دوز ESA-I 0٪ است، اوج پراش شدت Ca(OH) 2 خمیر سیمان افزایش نشان می دهد. و سپس با افزایش سن کاهش یافت. این عمدتاً به این دلیل است که در VT، هرچه دوره پخت طولانی‌تر باشد، هیدراتاسیون سیمان کاملتر، محصولات هیدراتاسیون بیشتر و استحکام مواد مبتنی بر سیمان بیشتر می‌شود. دلیل اصلی کاهش شدت پیک پراش Ca(OH) 2 خمیر سیمان در 28 روز ممکن است این باشد که خمیر سیمان درجاتی از واکنش خاکستر آتشفشانی را متحمل می شود و بخشی از Ca(OH) 2 را مصرف می کند و منجر به کاهش شدت پیک پراش [44] . تحت ST، شدت اوج پراش Ca(OH) 2 در خمیر سیمان به تدریج با افزایش سن کاهش می یابد. دلیل اصلی ممکن است این باشد که خمیر سیمان در مراحل اولیه ST تحت واکنش هیدراتاسیون سریع و محصولات هیدراتاسیون بیشتری قرار می گیرد و Ca(OH) 2 را برای واکنش خاکستر آتشفشانی فراهم می کند که منجر به مصرف تدریجی Ca(OH) 2 با افزایش سن می شود. در عین حال، شدت پیک پراش Ca(OH) 2 خمیر سیمانی که در VT به مدت 7 روز پخته شده است مشابه با ST که به مدت 14 روز پخته شده است. این نشان می دهد که تحت VT، سرعت واکنش هیدراتاسیون سیمان کندتر است و محصولات هیدراتاسیون کمتری وجود دارد. با این حال، در VT، محصولات هیدراتاسیون سیمان را می توان با افزایش مناسب دوره پخت افزایش داد و در نتیجه فشردگی ساختاری مواد مبتنی بر سیمان را بهبود بخشید. این نتیجه گیری با نتایج خواص مکانیکی مطابقت دارد. تحت شرایط مختلف پخت 7 و 28 روزه، حداکثر شدت پراش Ca(OH) 2 در خمیر سیمان با محتوای 10% ESA-I کمتر از خمیر سیمان با محتوای 0% ESA-I است. دلیل اصلی ممکن است مربوط به واکنش خاکستر آتشفشانی باشد. افزودن ESA-I واکنش هیدراتاسیون اولیه خمیر سیمان و تولید Ca(OH) 2 را تسریع می کند . تا حدودی، واکنش خاکستر آتشفشانی را تسریع می‌کند و Ca(OH) 2 را مصرف می‌کند و در نتیجه استحکام بیشتری برای مواد مبتنی بر سیمان ایجاد می‌کند.
نتایج طیف مادون قرمز نمونه های خمیر سیمان با سن پخت 7 روز در محیط های پخت مختلف و دوزهای ESA-I در شکل 15 ارائه شده است .
شکل 15 . طیف FTIR سیمان تحت محیط های مختلف پخت و دوزهای ESA-I.
همانطور که در شکل 15 نشان داده شده است ، باند طیفی در 3641 سانتی متر -1 با OH در Ca(OH) 2 همبستگی دارد [44] ، [45] . باند طیفی در 1417 سانتی‌متر مربع به ارتعاش کششی متقارن CO در CaCO 3 نسبت داده می‌شود [46] ، [47] . طیف نزدیک به 966 سانتی‌متر مربع یک ویژگی معمولی ارتعاش کششی نامتقارن Si-O است [47] . قله های طیفی در 875 سانتی متر -1 و 714 سانتی متر -1 مربوط به ارتعاش خمشیCO32− [48] . پس از هیدراتاسیون سیمان، قله های آشکار 3641 سانتی متر -1 و 1417 سانتی متر -1 در طیف FTIR ظاهر شد که نشان دهنده تولید هیدرات های Ca(OH) 2 و CaCO3 در دوغاب سیمان پس از هیدراتاسیون است. هیچ پیک جدیدی در طیف سیمان با دوزهای مختلف ESA-I تحت VT و ST وجود ندارد، فقط در شدت جذب پیک های مشخصه تغییر می کند. در مقایسه با طیف‌های FTIR VT0% 7d و ST0% 7d، محیط پخت استاندارد تولید هیدرات‌هایی مانند Ca(OH) 2 و CaCO 3 را تسریع کرد و منجر به تغییر قابل توجه‌تری در شدت پیک جذب شد. افزودن ESA-I همچنین سرعت واکنش هیدراتاسیون سیمان را تسریع می کند و هیدرات های بیشتری مانند Ca(OH) 2 و CaCO 3 تولید می شود. طیف FTIR VT10% 7d و ST10% 7d نشان می‌دهد که در شرایط پخت استاندارد، قدرت جذب قله‌های مشخصه مانند 3641 سانتی‌متر -1 ، 1417 سانتی‌متر -1 ، 966 سانتی‌متر -1 ، و 875 سانتی‌متر -1 برجسته‌تر است. و درجه هیدراتاسیون سیمان کاملتر است.
ریزساختار ذرات CSM 7 روزه تحت محیط های پخت مختلف و دوزهای ESA-I در شکل 16 ارائه شده است .
شکل 16 . تصاویر SEM از نمونه های CSM تحت محیط های مختلف پخت و دوزهای ESA-I.
همانطور که در شکل 16 ارائه شده است ، دمای پخت به طور قابل توجهی بر مورفولوژی نمونه های سیمان تأثیر می گذارد. هنگامی که دوز ESA-I 0٪ است، نمونه سیمان در VT-CE حاوی مقدار زیادی Etringite با ریزساختار شل است. در ST-CE، نمونه های سیمان دارای محصولات هیدراتاسیون مختلفی مانند Etringite، Ca(OH) 2 و CSH هستند. در مقایسه با VT0% 7d، ریزساختار محصولات هیدراتاسیون متراکم‌تر است که منجر به استحکام بالاتر CSM می‌شود. هنگامی که عوامل استحکام اولیه اضافه می شوند، در همان سن پخت، ریزساخت
