واکنش قلیایی سیلیسی یکی از مهم ترین نگرانی ها را در عمر سرویس دهی بتن ایجاد کرده است. این واکنش عمر سازه های بتنی را کاهش داده و هزینه های تعمیرات و نگهداری سازه ها را افزایش می دهد. علاوه بر این، وقوع این واکنش مخرب، بر ساختار داخلی بتن تأثیر می گذارد و یکپارچگی مخلوط بتنی را کاهش می دهد. بنابراین، خواص مکانیکی بتن می تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر واکنش قلیایی سیلیسی قرار گیرد. تحقیقات گوناگونی پیرامون این موضوع انجام شده است و بیشتر نتایج کاهش خواص مکانیکی بتن در اثر واکنش یادشده را ثابت کرده است. در این مطالعه علاوه بر بررسی تغییرات طول نمونه های ملاتی و بتنی، اثر این واکنش بر روی سه ویژگی مکانیکی اصلی بتن (مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و مقاومت کششی) نیز بررسی شده است. به این منظور، مخلوط هایی با و بدون تراس و حاوی سنگدانه هایی با درجات واکنش‎ پذیری متفاوت (از معادنی از تبریز و زنجان) تهیه و تحت شرایط مختلف عمل آوری شدند. بعبارتی در پژوهش حاضر، از ماده پوزولانی تراس (تا سقف 35 درصد در ملات و تا سقف 20 درصد در بتن) به عنوان راهی جهت کنترل واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که تمامی خواص مورد مطالعه، در بتن هایی که تحت تاثیر واکنش یادشده بودند، کاهش یافت. با این حال، این کاهش خواص مکانیکی به درجه واکنش پذیری سنگدانه های مورد استفاده بستگی داشت. علاوه بر این، استفاده از تراس به عنوان جایگزین بخشی از سیمان توانست اثرات مخرب واکنش قلیایی سیلیسی را کاهش دهد. در مجموع با توجه به نتایج حاصل در بخش ملات و بتن مقدار بهینه مصرف تراس را می توان حدود 20 جرم سیمان برای کنترل این واکنش عنوان نمود. ضمناً می توان عنوان نمود که بین نتایج تغییرات طول و تغییرات مشخصه های مکانیکی مطالعه شده، ارتباط برقرار است.

هدف از این تحقیق بررسی پاره ای از مشکلات اساسی ستون های لاغر بتنی مسلح با واکنش های قلیایی سیلیسی است. پیش بارگذاری بتن با واکنش قلیایی سیلیسی ((ASR))، باعث بهبود خواص مکانیکی آن می شود. (ASR) ظرفیت باربری محوری ستون های لاغر را کاهش می دهد. تخریب ستون های (ASR)، لایه لایه شدن گسترده پوشش خارجی را به دنبال دارد. کاهش زیاد مقاومت کششی بتن (ASR) باعث بروز ترک خوردگی و پوسته شدگی ستون های (ASR) می شود. این پدیده ممکن است پیش از این که آرماتور به ظرفیت نهایی خود برسد، به تخریب ستون ها بیانجامد. انبساط بتن (ASR) در ستون ها باعث افزایش تنش های فشاری و در نتیجه ایجاد تنش کششی در آرماتور می شود.

در این تحقیق پدیده واکنش قلیایی - سیلیسی سنگدانه های بتن (Alkali-Silica Reaction, (ASR)) با استفاده از یک سنگدانه فعال مورد بررسی قرار می گیرد. هدف از مطالعه بررسی تاثیر نوع سیمان مصرفی و افزودنی های میکروسیلیس و فوق روان کننده بر واکنش قلیایی - سیلیسی سنگدانه های بتن می باشد. همچنین روشهای مختلف تشخیص واکنش قلیایی - سیلیسی سنگدانه های بتن مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرند. در این تحقیق مجموعا تعداد 104 نمونه ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایشها عبارت بودند از: آزمایش پتروگرافی استاندارد ASTM C295، روش طولانی مدت CAN/CSA A23.2-14x، روش تسریع شده CAN/CSA A23.2-14 روش فوق سریع اتوکلاو Laval که با استفاده از سیمان های نوع 2 و 5 و نوعی سنگدانه سیلیسی از جنس کوارتز انجام شدند. نتایج آزمایشها نشان می دهند که تطابق مناسبی بین روش تسریع شده با روش طولانی مدت در تشخیص واکنش ((ASR)) وجود دارد. این تطابق نتایج بین روش فوق سریع اتوکلاو Laval با دو روش دیگر کمتر دیده می شود. براساس نتایج آزمایشگاهی در مرد سنگدانه موردنظر، افزودن حدود 15% میکروسیلیس به مخلوط، باعث کاهش قابل توجهی در انبساط ناشی از واکنش قلیایی می شود. به ازای مصرف بیش از 15% میکروسیلیس اگر چه مقدار انبساط کمتر می شود لیکن شدت کاهش قابل ملاحظه نمی باشد. افزدون فوق روان کننئده نیز تأثیر مثبتی در محدود کردن انبساط نمونه های مورد آزمایش داشته است. همچنین مشخص گردید که همراهی افزودنی های فوق با سیمان نوع 5 نسبت به سیمان نوع 2 در کاهش انبساط ناشی از (ASR) موثرتر است.

سنگدانه ها به عنوان یکی از اجزاء اصلی بتن، تاثیر بسزایی بر مقاومت و دوام روسازی های بتنی خواهند داشت. یکی از مشکلات مهم سنگدانه های برخی نقاط کشور، احتمال واکنش زایی قلیایی سیلیسی بین سیلیس سنگدانه ها و قلیایی های موجود سیمان در آب حفره ای بتن در طول زمان است. به دلیل استفاده این سنگدانه ها در ساخت و سازهای مختلف به ویژه روسازی های بتنی، ارزیابی دقیق این مصالح از نظر واکنش زایی با قلیایی های سیمان بعلاوه ارائه راهکارهایی در جهت کاهش ریسک انبساط ناشی از رخداد واکنش قلیایی سیلیسی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. پژوهش حاضر به مطالعه و ارزیابی پتانسیل واکنش زایی سنگدانه های تعدادی از معادن استان مازندران و گیلان بر پایه آزمون های پتروگرافی بر روی سنگدانه مطابق استاندارد ASTM C295، آزمون تسریع شده منشور ملات طبق استاندارد ASTM C1260 و آزمون تعیین تغییر طول منشور بتنی طبق استاندارد ASTM C1293، پرداخته و در ادامه به نحوه انتخاب اقدامات پیشگیرانه در جهت کاهش ریسک انبساط ناشی از سنگدانه های واکنش زای مورد استفاده در روسازی های بتنی می پردازد. بر اساس نتایج بدست آمده در این مطالعه، مشاهده گردید که به ترتیب حدود 30 و 50 درصد از نمونه های شن و ماسه مورد آزمون در دو استان مازندران و گیلان واکنش زا گزارش شده است. به همین منظور اقدامات پیشگیرانه همچون محدود نمودن قلیایی بتن به میزان حداکثر kg/m38/1، استفاده از مواد سیمانی همچون دوده سیلیس به میزان حداکثر 7% یا ترکیبی از این دو برای استفاده از این مصالح (با واکنش زایی زیاد) در روسازی های بتنی پیشنهاد شده است.

واکنش قلیایی-سیلیسی یک واکنش شیمیایی است که در بین برخی از سنگدانه های سیلیکایی و محلول های قلیایی موجود در بتن رخ می دهد. این واکنش باعث انبساط بتن شده و در نهایت منجر باعث ترک خوردگی و کاهش ایمنی, عمر و مقاومت آن می شود. مدلسازی رفتار سازه ای بتن متاثر از واکنش قلیایی- سیلیسی به علت دخالت پارامترهای متعدد در این واکنش امری مشکل است. یکی از عوامل مهم در مدلسازی این واکنش پیش بینی مناسب نحوه گسترش تنش ها و کرنش ها در بتن می باشد. هدف اصلی این مقاله بررسی تاثیر مخرب واکنش قلیایی- سیلیسی بر روی رفتار سازه ای تیرهای بتنی مسلح با دو روش آزمایشگاهی و مدل سازی عددی; و بر اساس روش های تحلیل سازه ای متداول می باشد. برای این منظور, ابتدا تعدادی نمونه تیر در یک آزمایشگاه ساخته شد و پس از تحلیل سازه ای نمونه ها با روش های متداول, یک مدل عددی برای تیرها در برنامه (Ansys) با روش المان محدود ارائه شد. نتایج مدل سازی عددی همگرایی خوبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد, اگرچه در ناحیه کششی سازگاری بهتری در مقایسه با نواحی فشاری وجود دارد و استفاده از آرماتورهای فشاری باعث افزایش سازگاری بین نتایج می شود. ضمنا قرار دادن نیروی معادل بر روی تار خنثی در مدلسازی عددی می تواند کرنش در نواحی فشاری را بهبود بدهد.

در سال های اخیر با استفاده بیش از حد سیمان باعث تولید بی رویه گازهای گلخانه ای شده که یکی از عواقب آن گرمایش زمین بوده است. این اثرات مخرب باعث شد تا توجه بیشتر به استفاده بهینه از منابع، مواد پوزولانی و ضایعات گردد، در همین راستا استفاده از سرباره کوره آهن گدازی و دوده سیلیسی در صنایع مختلف از جمله روسازی راه به عنوان یک راه حل مطرح بوده است. استفاده از بتن سرباره قلیا فعال(ژئوپلیمری) با جایگزینی دوده سیلیسی بجای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم و جایگزینی بجای سرباره علاوه بر مصرف مصالح ضایعاتی، این امکان را فراهم می کند تا بتوان مقاومت و دوام روکش های بتنی افزایش یابد. با جایگزینی دوده سیلیسی بجای سرباره مقاومت و دوام بتن کاهش می یابد، اما با جایگزین دوده سیلیسی به جای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم مقاومت و دوام افزایش می یابد. با جایگزینی 30% دوده سیلیسی بجای سیلیس موجود در سیلیکات سدیم، افزایش مقاومت فشاری به مقدار %8/43، افزایش مقاومت خمشی نیز به مقدار %9/58، افزایش دوام در برابر چرخه یخ زدن و آب شدن به میزان %2/78، افزایش دوام در برابر سولفات سدیم به میزان %1/57، افزایش دوام در برابر سولفات منیزیم به میزان %1/54 و کاهش ضخامت دال روسازی به میزان %8/20 نسبت به بتن سیمانی را بدنبال داشته است.

سنگدانه ها به عنوان یکی از اجزاء اصلی بتن، تاثیر بسزایی بر مقاومت و دوام بتن خواهند داشت. یکی از مشکلات مهم سنگدانه های برخی نقاط کشور، احتمال واکنش زایی قلیایی سیلیسی بین سیلیس سنگدانه ها و قلیایی های موجود سیمان در آب حفره ای بتن در طول زمان است. به دلیل استفاده این سنگدانه ها در ساخت و سازهای مختلف به ویژه سازه های هیدرولیکی، ارزیابی دقیق این مصالح از نظر واکنش زایی با قلیایی های سیمان از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در پژوهش حاضر، به مطالعه و ارزیابی پتانسیل سنگدانه های تعدادی از معادن استان زنجان، کرمانشاه و کردستان پرداخته شده است. در این مطالعه جهت ارزیابی پتانسیل واکنش زایی مصالح از آزمون های پتروگرافی بر روی سنگدانه مطابق استاندارد ASTM C295، آزمون تسریع شده منشور ملات طبق استاندارد ASTM C1260 و آزمون تعیین تغییر طول منشور بتنی طبق استاندارد ASTM C1293 استفاده شد. بر اساس نتایج، مشاهده گردید که پتانسیل واکنش زایی در برخی از معادن سطح هر سه استان وجود دارد و می بایست جهت استفاده از این سنگدانه ها در سازه های بتنی در تماس با رطوبت از اقدامات پیشگیرانه همچون استفاده از سیمان های کم قلیا یا پوزولان با مقدار مشخص و بهینه می تواند مفید باشد.

واکنش قلیایی– سیلیسی به عنوان یکی از دلایل تخریب سازه های بتنی در گذر زمان و تهدیدی برای دوام آنها شناسایی شده است. این واکنش موجب انبساط خمیر سیمان، ترک خوردن و به دنبال آن از دست رفتن مقاومت بتن می شود. ساده ترین راهکار برای جلوگیری از این واکنش، بررسی قابلیت واکنش زایی سنگ دانه ها و عدم مصرف سنگ دانه ی واکنش پذیر در بتن است. هدف از این پژوهش، بررسی میزان تأثیرگذاری سنگ دانه ی ریز و درشت واکنش پذیر بر خصوصیات مکانیکی بتن آسیب دیده شامل مقاومت فشاری، کششی و مدول گسیختگی و نیز میزان انبساط رخ داده در آن ناشی از وقوع این پدیده ی مخرب در گذر زمان است. بدین منظور، چهار نوع مخلوط بتنی از ترکیب های مختلف سنگ دانه ی ریز و درشت واکنش پذیر و غیر واکنش پذیر با نسبت آب به سیمان 5/0 در آزمایشگاه ساخته شد. نمونه های مورد مطالعه به مدت 6 ماه در محیط شبیه سازی شده و تحت شرایط تسریع شده قرار گرفت. نتایج نشان داد، انبساط مخلوط بتنی که بخش واکنش پذیر سنگ دانه های مصرفی آن، فقط ماسه یا فقط شن بود، به ترتیب به مقدار 4/4 و 5/3 برابر طرح مخلوط شاهد (مخلوط بتنی که تمام سنگ دانه های ریز و درشت آن غیر واکنش پذیر می باشد) بود. همچنین، مصرف سنگ دانه ی ریز واکنش پذیر در مقایسه با مصرف سنگ دانه ی درشت واکنش پذیر، موجب کاهش بیشتر مقاومت فشاری، کششی و مدول گسیختگی در مخلوط بتن شد. بنابراین، جایگزینی ماسه ی واکنش پذیر با ماسه ی غیر واکنش پذیر، در مقایسه با جایگزینی شن واکنش پذیر با شن غیر واکنش پذیر به عنوان راهکار مؤثرتری برای کنترل واکنش قلیایی – سیلیسی توصیه می شود.