پوزولان

پوزولان

پوزولان‌ها گونه‌ای از مواد سیلیسی هستند که با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و مواد بسیار پایدار و سیمانی با ترکیبات پیچیده‌ای چون: کلسیم، سیلیس و آب را ایجاد می‌کنند. هیدروکسید کلسیم ماده‌ای محلول در آب است که با واکنش مواد پوزولانی به مواد سیمانی نامحلول تبدیل می‌شود. در ابتدا، واکنش مواد پوزولانی کند است و در نتیجه، تولید گرمای هیدراتاسیون و توسعه قدرت نیز به کندی صورت می‌گیرد، اما این واکنش شامل مصرف Ca(OH)2 بوده و تولید Ca(OH)2 وجود ندارد. کاهش Ca(OH)2 باعث افزایش دوام خمیر سیمان با غیر قابل نفوذ شدن خمیر سیمان می‌شود.

پوزولان به عنوان جایگزین سیمان

پوزولان به عنوان جایگزین سیمان استفاده می‌شود. در صورتی که از این ماده بدون حذف مقدار معادل سیمان در مخلوط بتنی استفاده شود، باعث افزایش مقدار خمیر شده و کاهش نسبت آب به سیمان را به دنبال خواهد داشت. به بیان دیگر، افزودن پوزولان بیشتر به مخلوط بتنی، نسبت مخلوط را تغییر می‌دهد و جایگزینی مقدار سیمان با پوزولان، باعث حفظ نسبت مخلوط می‌شود.

انواع پوزولان

بسته به اندازه ذرات، ترکیبات شیمیایی و دوز مصرف، پوزولان‌های متفاوتی وجود دارد که با اضافه شدن آن به مخلوط بتنی، بر مقاومت بتن تأثیر می‌گذارند. از جمله این پوزولان‌ها می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

متاکائولن

متاکائولن آلومینوسیلیکاتی است که به صورت انحصاری برای مواد مکمل سیمانی تولید می‌شود. مادۀ خام جهت تولید متاکائولن، خاک کائولن است که بسیار ریز بوده و عموماً از آلومینیوم هیدراته دی سیلیکات Al2Si2O5(OH)4 تشکیل شده است.

دوده سیلیسی

 این ماده، پوزولانی مصنوعی است که از احیای کوارتز با کیفیت بالا به همراه زغال‌سنگ در کوره قوس الکتریکی و در ساخت سیلیکون یا آلیاژ فروسیلیکون تولید می‌شود. در این فرآیند، دوده سیلیسی به صورت بخار اکسید شده افزایش یافته، خنک شده، متراکم می‌گردد و در کیسه‌های پارچه‌ای جمع می‌شود. دوده‌های سیلیسی جمع‌آوری شده، برای حذف ناخالصی‌ها و کنترل اندازه ذرات، بیشتر مورد پردازش قرار می‌گیرند.

دوده سیلیسی متراکم، اساساً دی اکسید سیلیکون است که بیش از 90% به شکل غیرکریستالی است. شکل این دوده‌ها، کروی، بسیار ظریف و در اندازه کمتر از 1 میکرون است و قطر متوسط ​​آن، حدود 0.1 میکرون است؛ یعنی 100 برابر کوچک‌تر از متوسط ​​ذرات سیمان. سطح ویژه دوده سیلیسی، حدود 200000 سانتی‌متر مربع بر گرم در مقابل 2300 تا 3000 سانتی‌متر مربع بر گرم سیمان است.

بکارگیری این ماده همراه با فوق روان کننده بتن در کارایی بالای بتن بسیار مؤثر است؛ تا جایی که در عصر امروز می‌توان با استفاده از این ماده به همراه فوق روان کننده بتن، به تولید بتنی با مقاومت فشاری 1200 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع دست یافت.

خواص و مزایای میکروسیلیس در بتن

• کاهش اسلامپ مخلوط بتنی و افزایش مقاومت آن
• سخت کردن بتن تازه از نظر ماهیت طبیعی
• کاهش آب‌انداختگی و جداشدگی در بتن
• تولید گرمای هیدراتاسیون، بیشتر در مراحل اولیه ساخت بتن

تأثیر میکروسیلیس بر بتن تازه

همان‌طور که می‌دانید میزان آب در بتن، متناسب با میزان دوده سیلیسی اضافه شده به آن افزایش می‌یابد. افزایش تقاضای آب بتن حاوی دوده سیلیسی، حدود 1% به ازای هر 1% سیمان جایگزین است؛ چنان که مشاهده شده بتن حاوی سنگدانه 20 میلی‌متری با 10% دوده سیلیسی به میزان آبی حدود 20 لیتر در متر مکعب نیاز دارد. این مراحل باید برای جلوگیری از این افزایش آب با تنظیم درجه‌بندی و استفاده از انواع روان کننده بتن انجام شود.

تأثیر میکروسیلیس بر بتن سخت شده

• حضور میکروسیلیس در مخلوط بتنی، باعث افزایش مقاومت بتن تا 60 الی 80 مگاپاسکال می‌شود.
• مدول الاستیسیته بتن حاوی دوده سیلیسی، کمتر از بتن معمولی فاقد دوده سیلیسی است.
• پودر میکروسیلیس موجود در بتن، دوام بتن را افزایش می‌دهد.
• این ماده در کاهش واکنش قلیایی دانه‌ها مؤثر است، اما برخی محققان معتقدند افزودن دوده سیلیسی در مقادیر کم به مخلوط بتنی، باعث افزایش انبساط در بتن می‌شود.

روش مصرف میکروسیلیس

دوده سیلیسی باید در دوغاب به مخلوط بتنی اضافه شود، زیرا ذخیره و مخلوط کردن آن آسان است. مشخص شده استفاده از دوغاب، مقاومت فشاری و کششی بسیار بالاتری نسبت به سایر اشکال ایجاد می‌کند، اما برای جلوگیری از ته‌نشین شدن دوغاب لازم است چند ساعت در روز با میکسر آن را مخلوط کنید.

خاکستر بادی

خاکستر بادی بقایای ریز تقسیم شده از احتراق زغال‌سنگ پودر شده است که به صورت ضایعاتی از نیروگاه‌های زغال سنگ، لوکوموتیو راه‌آهن و... به دست می‌آید. این نوع از پوزولان‌ها، کروی بوده و ظرافتی مشابه ذرات سیمان دارند. فعالیت پوزولانی خاکستر بادی خوب است، اما لازم است مقدار کربن ثابت و ظرافت ثابت داشته باشد. استفاده از خاکستر بادی در بتن به عنوان ماده‌ای افزودنی، نه تنها خواص بتن را بالا می‌برد، بلکه به کنترل آلودگی محیطی کمک نموده، کارایی بتن تازه را افزایش داده، قابلیت پمپ شدن بتن را بهبود بخشیده و احتمال ‌آب‌انداختگی بتن و جدا شدن مصالح دانه‌ای از یکدیگر را در مخلوط بتنی کاهش می‌دهد.

تأثیر خاکستر بادی بر بتن تازه

بکارگیری مقدار مناسب خاکستر بادی در کاهش مقدار آب مورد نیاز در روانی بتن اهمیت زیادی دارد. با کاهش مقدار آب در بتن، احتمال آب‌انداختگی و جداشدگی در بتن کاهش می‌یابد. از آن‌جا که خاکستر بادی واکنش‌پذیر نیست، گرمای هیدراتاسیون را می‌توان با جایگزینی بخشی از سیمان با خاکستر بادی کاهش داد.

تأثیر خاکستر بادی بر بتن سخت شده

استفاده از خاکستر بادی مرغوب در تولید بتن، تأثیر زیادی روی خواص بتن دارد که از جمله آن می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• خاکستر بادی ماده‌ای پوزولانی است که واکنش آن به کندی صورت می‌گیرد. مقاومت اولیه بتن حاوی این ماده، کمتر از بتن بدون خاکستر بادی است، اما مقاومت آن در سنین بالاتر بسیار بیشتر از بتن فاقد خاکستر بادی است.
• خاکستر بادی در بتن، بافت متراکم ایجاد کرده و نفوذپذیری بتن را کاهش می‌دهد.
• از آن‌جا که واکنش پوزولانی می‌تواند تنها در حضور آب انجام شود، بتن حاوی خاکستر بادی به یک دوره عمل‌آوری طولانی برای توسعه مقاومت خود نیاز دارد.
• بکارگیری خاکستر بادی مرغوب، موجب کاهش حرارت هیدراتاسیون می‌شود.
• حضور این ماده در بتن، دوام بتن را افزایش می‌دهد.

سرباره

محصولی است که در زمان جدا کردن آهن در کوره‌های ذوب آهن، از ناخالصی‌های موجود در سنگ آهن تولید می‌شود. این ماده مرکب از سیلیکات و اکسیدهای فلزی پیچیده ‌است که پس از سرد شدن مواد ناخالص باقی می‌ماند.

تأثیر سرباره بر بتن تازه

جایگزینی سیمان با سرباره کوره بلند دانه‌بندی شده، باعث کاهش مقدار آب در بتن تازه برای به دست آوردن اسلامپ مشابه می‌شود. کاهش مقدار آب، با افزایش میزان سرباره و ریزش سرباره بیشتر می‌گردد. این به دلیل پیکربندی و اشکال مختلف ذرات سرباره و سیمان است. علاوه بر این، آب اضافه شده برای اختلاط به دلیل هیدراتاسیون سطح کمی پایین‌تر از سیمان، بلافاصله از بین نمی‌رود.

تأثیر سرباره بر بتن سخت شده

آزمایش‌های انجام شده در مورد استفاده از سرباره نشان داده استفاده از سرباره در بتن، باعث افزایش خواص ذاتی بتن تازه و همچنین سخت شده می‌شود. در واقع حضور این ماده در بتن سخت شده باعث کاهش ارزیابی گرمای هیدراتاسیون، پالایش ساختارهای منافذ، افزایش مقاومت در برابر حملات شیمیایی و کاهش نفوذپذیری بتن می‌شود.

واکنش‌پذیری پوزولان‌

همان‌طور که می‌دانید هر قدر ذرات پوزولان ریزتر باشد، واکنش‌پذیرتر خواهند بود. از میان انواع پوزولان، دوده سیلیسی که بیشتر ذرات آن 0.3 میکرومتر است، واکنش‌پذیرترین پوزولان محسوب می‌شود. متاکائولن نیز که ذرات آن به طور متوسط حدود 4 میکرومتر است، از نظر میزان واکنش‌پذیری، نزدیک به میکروسیلیس یا همان دوده سیلیسی است. در این میان، خاکستر بادی به واسطه اینکه اندازه ذرات آن به طور متوسط 15 میکرومتر است، واکنش کمتری دارد، بخصوص در روزهای ابتدایی عمل‌آوری که هیدروکسید کلسیم کمتری تولید می‌شود.

میزان واکنش‌پذیری پوزولان‌ها را می‌توان با اندازه‌گیری مقدار هیدروکسید کلسیم در خمیر سیمان در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری نمود. بسیاری از محققان بر این امر اتفاق نظر دارند C-S-H که در اثر واکنش میان دوده سیلیسی و Ca(OH)2 به وجود می‌آید، متراکم و بی‌شکل به نظر می‌رسد.

پوزولان چگونه تولید می‌شود؟

بسیاری از پوزولان‌ها از مواد زاید حاصل از فرآیندهای صنعتی تولید می‌شوند. از این رو، رنگ، کیفیت، درجه‌بندی و خواص هر یک می‌تواند در انواع پوزولان متفاوت باشد؛ برای مثال خاکستر بادی از نیروگاه‌های زغال سنگ تولید می‌شود، در حالی که دوده سیلیسی و سرباره از بعضی پالایشگاه‌های فولاد استخراج می‌شوند. در این میان، بعضی پوزولان‌ها مانند متاکائولن هستند که به طور هدفمند تولید می‌شوند. در این نوع پوزولان‌های تولیدی، کیفیت، رنگ و سایر ویژگی‌ها، قابلیت کنترل‌ بیشتری داشته و در نتیجه، سازگاری محصول بیشتر است.

مخلوط پوزولان

بسیاری از پوزولان‌ها به صورت مجزا در مخلوط بتنی استفاده می‌شوند، اما از ترکیب دو یا چند پوزولان می‌توان برای دریافت ویژگی‌های هر پوزولان استفاده نمود؛ برای مثال می‌توان از مخلوط‌ خاکستر بادی و دوده سیلیسی در مخلوط بتنی استفاده کرد تا به صورت همزمان کارایی ذرات با حضور خاکستر بادی افزایش یابد و به دلیل حضور میکروسیلیس، مقاومت اولیه و نهایی مخلوط بتنی ارتقا پیدا کند.

میزان مصرف پوزولان

مقدار مصرف هر پوزولان، به نوع پوزولانی که در مخلوط بتنی استفاده می‌شود، وابسته است.

خرید و قیمت پوزولان

پوزولان از جمله موادی است که در تولید بتن با کیفیت استفاده می‌شود، اما خرید پوزولان تا حدی برای کارخانه‌های تولید بتن و همچنین تولیدکنندگان انواع افزودنی بتن مشکل است، زیرا شرکت‌های فروش این ماده باید اعتبار مناسبی داشته و بتوانند با کیفیت‌ترین این مواد را در اختیار مشتریان خود قرار دهند. گروه تجاری و بازرگانی آلپاکا به عنوان یکی از برندهای معتبر در تولید و عرضه مواد اولیه، قیمت پوزولان و سایر مواد اولیه ساخت و تولید افزودنی‌های بتن را مطابق کیفیت و جنس مواد تولیدی اعلام می‌کند و محصولی با کیفیت را در اختیار مشتریان عزیز قرار می‌دهد.

در این مطلب، تلاش شد ضمن تبیین چیستی پوزولان، انواع اصلی این ماده، چون: میکروسیلیس، سرباره، خاکستر بادی و متاکائولن بررسی شود و تأثیر هر یک از این مواد بر بتن تازه و سخت شده بررسی گردد. امیدواریم با مطالعه این مطلب توانسته باشید به اطلاعات کافی و کارامدی در این زمینه دست یابید.

منبع ++