• معرفی

همانطور که می‌دانید، تخلخل، جاهای خالی و ایرادات دیگر، خواص مکانیکی متریال‌های پایه بتن را بویژه در مورد استحکام و نفوذپذیری تعیین می‌کنند[1-3].  استحکام متریال‌های پایه بتن وابسته به تشکیل متریال سیمانی می‌باشد. با این حال، ایرادات به عنوان فاکتورهایی شناخته می‌شوند که ناحیه سیمانی موثر و استحکام را کاهش می‌دهند. برای درک بهتر این اثر، تئوریهای مختلفی ارائه شده اند.

بیشتر محققان معمولا تخلخل را به عنوان تنها فاکتور در مدلسازی متریال‌های پایه سیمان مورد استفاده قرار می‌دهند. Powers تئوری نرخ فضای ژل را برای امتحان استحکام تراکمی سیمان پورتلند پیشنهاد داد [4]. Hansen[5] فرض کرد که ایرادات بیشتر بر روی یک فضای خالی کروی تمرکز داشته و این استحکام متناسب با ناحیه ژل در برش موربی می‌باشد. بعلاوه، بسیاری از معادلات نیمه تجربی نیز برای تعیین ارتباط بین استحکام و تخلخل پیشنهاد داده شده‌اند مانند معادلات توان، ایندکس، خطی و لگاریتمی[6-9]. این معادلات از کاربرد فراوانی در تخمین متریال‌های متخلخل دارا می‌باشند[10-11]. با این حال، نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که این مدل‌های استحکام، برای تخمین به اندازه کافی دقیق نمی باشند زیرا نه تنها تخلخل بلکه سایز و اتصال تخلخل‌ها به هم نیز تاثیر زیادی در استحکام دارند.

بنابراین، محققین بسیاری تاثیر ساختار تخلخل بر روی استحکام را بررسی نموده‌اند. براساس مدل هانشین، Huang و همکاران [12]، مفهوم ناحیه سطح مخصوص نسبی از ساختار تخلخل را به معادلات استحکام معرفی نمود و برای استحکام تراکمی یک عبارت پیشنهاد نمود. Deo و Neithalath[13] رابطه بین ساختار تخلخل و استحکام تراکمی بتن را بوسیله امتحان پاسخ بتن قبلی مورد بررسی قرارداد. Gao و همکاران[14]، ارتباط بین ساختار تخلخل و استحکام بتن را با آزمایش نمونه هایی که هوا به مقدار بیشتری در آنها نفوذ داشته مورد بررسی قرار داده اند. Jin و همکاران [15]، رابطه بین استحکام و ساختار تخلخل ملات سفت شده با معرفی پارامتر نسبت اندازه شکسته به حجم تخلخل مویرگی بیان نمودند. اگرچه تئوری شکست، توزیع سایز تخلخل را به دقت بیان می‌کند، تاثیر ساختار تخلخل بر استحکام را بیشتر توضیح نمی دهد. تئوری Grffith برای تعیین استحکام مواد متخلخل و تاثیر سایز تخلخل نیز به کار رفته است[ 16-18]. با این حال، بیشتر محققان پیشنهاد کرده اند که در رابطه با تاثیر ساختار تخلخل بر روی استحکام تراکمی و کشش تفاوت هایی مشاهده شده است و این تئوری قادر به رفع ابهام پدیده مذکور نمی باشد. ارتباط بین کشش، استحکام تراکمی و ساختار تخلخل باید به صورت مجزا توسعه داده شوند.