بتن یکی از مهمترین مصالحی است که دستیابی به تکنولوژی آن، جهش بزرگی در فعالیتهای عمرانی محسوب میشود. مقاومت بالا و سهلالحصول بودن اجزای تشکیلدهنده، بتن را به عنوان یکی از اجزای شاخص و کلیدی سازهها و ابنیه معرفی میکند. یکی از دغدغههای مهندسان سازه، استفادهی بهینه و ایمن از بتن است. در کنار تمامی ویژگیهای مثبت و منحصربهفرد بتن، این ماده نیز مانند هر مادهی دیگری در جهان طبیعت، دارای خواص و رفتاری است که به بروز پارهای چالشها در استفاده از آن میانجامد. از جمله میتوان به مواردی چون یخزدگی، سولفاته شدن، انقباض، خزش و فرسایش اشاره کرد. این عوامل میتوانند باعث تغییر در خواص بتن شده و سبب پیدایش ترک و یا خرابی در سازه گردند. یکی دیگر از عواملی که در کنار عوامل فوق میتواند روی بهرهبرداری بهینه از بتن موثر باشد، تورم سنگدانههای موجود در بتن تحت تاثیر پدیدهای به نام واکنش قلیایی سنگدانهها است. از این پدیده با عبارت «سرطان بتن» نیز نام میبرند؛ زیرا در صورت وقوع، راهکار تعمیری برای آن وجود ندارد.
واکنش قلیایی مصالح سنگی در بتن به دلیل محیط قلیایی درون بتن و اثر آن بر برخی از سنگدانهها اتفاق میافتد. این واکنش شیمیایی میان برخی فازهای کانی (که در حالت عادی پایدارند) و قلیاییهای سیمان (K2O و Na2O) رخ داده و پیامدهای آن عمدتاً به شکل ترکهایی در سطح بتن و یا گاهی همراه با بیرون آمدنِ ژل منبسطشوندهای در سطح ترک پدیدار شده و از این طریق باعث ایجاد آسیب و خسارت میشود. معمولاً این پدیده پس از گذشت ۱۰ تا ۱۵ سال رخ میدهد؛ از این رو، در پروژههایی که تمهیدات مناسب برای کنترل آن انجام نگرفته است، وقوع این واکنش همواره میتواند به عنوان یک پدیدهی مخرب بالقوه مطرح باشد.
بر اساس تحقیقات بهعملآمده، سه دلیل عمده برای انجام واکنش قلیایی سنگدانهها شناخته شده است. با محدود یا حذف کردنِ یکی از این عوامل، میتوان احتمال وقوع این واکنش را به حداقل رساند. این عوامل عبارتاند از : وجود سنگدانهی واکنشزا، رطوبت کافی در بتن و قلیایی بودنِ بالای خمیر سیمان. از همین رو، احتمال وقوع این پدیده در سازههایی که همواره در معرض رطوبت هستند، در مقایسه با دیگر سازهها بیشتر است.
با توجه یه تنوع سیمانهای موجود در صنعت و لزوم ارزیابی رفتار آنها در این پدیده لازم است تحقیقاتی در این خصوص صورت گیرد. هدف از پژوهشی که به تدوین پایاننامهی اینجانب انجامید، ارزیابی دوام سیمانهای حاوی پودر سنگ آهک در برابر پدیدهی قلیایی سیلیسی سنگدانهها بود. گفتنی است که عمدهی تمرکز تحقیقات بهعملآمده بر روی دوام سیمانهای حاوی سنگ آهک و رفتار این سیمانها در برابر پدیدهی واکنش سیلیسی قلیایی و دوام آنها در محیط های سولفاتی میباشد؛ بنابراین، ضرورت تحقیق روی عملکرد این سیمانها در برابر پدیده یادشده احساس میشود. از آنجا که سازههای آبی (مخازن ذخیرهی آب،تصفیهخانهها، سدها، پایههای پلها و...) همواره در معرض رطوبتاند، لازم است در انتخاب مصالح مناسب آنها همچون سیمان، سنگدانهها و در صورت نیاز مواد مکمل سیمانی، دقت لازم به عمل آید. اهمیت این موضوع در کشور ما دوچندان است، زیرا به دلیل عدم کنترل کیفیت سیمان در کارخانهها، عموماً مقادیر قلیاییهای معادل سیمان (Na2O + 0.658K2O)، از حد مجاز بالاتر است؛ از این رو، در صورت واکنشزا بودن سنگدانهها و انجام نگرفتن اقدامات اصلاحی، احتمال وقوع این پدیدهی مخرب در سازههایی نظیر تصفیهخانه و مخازن ذخیرهی آب، میتواند بسیار بالا باشد.