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

توسعه‌ی بتن‌های زودگیر و اقتصادی، به‌ویژه 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 یک‌روزه‌ی 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 از خود 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 با 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 و 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 شده‌اند.