پوزولان ها در بتن (پوزولان چیست)
پوزولان ها در بتن – پوزولان چیست ؟
تعریف پوزولان:
پوزولان ها مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومین داری هستند که به خودی خود خاصیت گیرش کمی داشته و یا ندارد ولی به صورت گرد نرم در مجاورت رطوبت و در دمای معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی نشان داده و ترکیباتی با خواص سیمانی بوجود می آورد.
خاکهای دیاتمه دار، شیل، توف های شیشه ای، خاکسترهای آتشفشانی و پوکه سنگهای طبیعی نمونه هایی از انواع پوزولانها می باشند که هر کدام از آنها به صورت کلسینه شده یا نشده به عنوان پوزولان ها در بتن به کار برده می شود. بعضی از خاک رسها و شیلها نیز پس از کلسینه شدن خواص پوزولانی قابل قبولی پیدا می کنند.
تعریفهای پوزولان در انواع استانداردها :
بر طبق آیین ناهای ASTM C618-94a پوزولان را چنین تعریف کرده اند: پوزولان سیلیسی یا سیلیس آلومینیومی است که به تنهایی خاصیت چسبندگی ندارد و یا چسبندگی کمی دارد. این مصالح در حالت گرد شدن (ذرات ریز) و در مجاورت رطوبت و حرارت معمولی طی واکنش های شیمیایی با هیدروکسید کلیسیم ترکیب هایی با خاصیت سیمانی به وجود می آورد.
در استاندارد ملی ایران پوزولان ها را چنین معرفی نموده “مواد سیلیسی یا آلومینو سیلیسی که خود دارای قابلیت سیمانی شدن کم یا هیچ باشند اما به صورت پودر شده بسیار نرم در حضور رطوبت با هیدرواکسیدهای قلیایی و قلیایی خاکی در دمای معمولی واکنش های شیمیایی می دهند تا ترکیباتی را که خواص سیمانی شدن را دارند تشکیل دهند یا به تشکیل آن ها کمک کنند.”
مقررات ملی ساختمان پوزولان را چنین مشخص می کند “پوزولان ها عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی که خود بتن هایی فاقد ارزش چسبانندگی هستند یا ارزش چسبانندکی آن ها کم است ، اما به صورت ذرات بسیار ریز ، در دمای متعارف در مجاورت رطوبت با هیدرواکسید کلسیم واکنش می دهد و ترکیباتی را تولید می کنند که ساختار آن ها تا حدودی شبیه ترکیباتی است که بر اثر آبگیری سیمان پرتلند تولید می شود.
تقسیم بندی پوزولانها:
پوزولان ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
الف – پوزولان های طبیعی
ب – پوزولان های مصنوعی
انواع پوزولان
الف – پوزولان های طبیعی :
منشاء اصلی پوزولا نهای طبیعی آتشفشانها می باشند (البته پوزولا نهای طبیعی علاوه بر آتشفشانها منشاء دیگری دارند که رسوبات دریایی حاوی اسکلت جانداران دریایی میباشد که در اینجا فعلا مورد نظر نمی باشد) .در هنگام آتشفشان ها، خصوصاً آتشفشان های انفجاری مقادیر عظیمی از مواد مذاب از دهانه آتشفشان به بیرون پرتاب می شود.
همین شدت پرتاب مواد مذاب باعث تبدیل آنها به ذرات ریزتر و در نتیجه تبادل حرارتی بهتر با هوای محیط و سرد شدن سری عتر آنها می گردد. در نتیجه عمدتاً غیرکریستالی و آمورف هستند، معمولاً آتشفشان های غیر انفجاری یا اعماق توده های مذاب که آهسته سرد شده اند عمدتاً بلوری و کریستالیزه شده هستند و فاز شیشه ای آنها کم است و یا اصلاً فاقد فاز شیشه ای و آمورف می باشند که از این جهت مناسب برای افزوده شدن به بتن نیستند.
توف آتشفشانی
سنگ آذرین
خاک دیاتومه
خاکهای دیاتمه مرکب از استکلتون سیلیسی بسیار ریز آلی رسوبی در آب شیرین با آب دریا متعلق به این گروهند . خاکهای دیاتمه دارای دیاتمه دارای ذخایر غنی سیلیسی اند و واکنش بالایی را با آب می دهند . با وجود این رفتار قوی پوزولانی، کاربرد دیاتمه برای ساختن سیمانی پوزولانی به دلیل ریز دانگی بالای آنها و در نتیجه نیازشان به آب زیاد به منظور دست یابی به مخلوط با روانی مناسب ، دچار اشکال و همچنین باعث کاهش مقاومت مکانیکی می شود، که البته با استفاده از یک طرح مخلوط مناسب و همچنین با استفاده از روان کننده های مناسب می توان بر این مشکل فائق آمد.
خاک دیاتومه
ب– پوزولانهای مصنوعی:
منشاء اصلی پوزولان های مصنوعی عمدتاً روباره های کوره های ذوب فلزات و ضایعات و تولیدات فرعی برخی صنایع نظیر خاکستر بادی حاصل از سوختن ذغال سنگ در نیروگاه ها می باشد. بنابراین پوزولان به تنهایی فاقد خاصیت سیمانی و چسبندگی است و به هیچ وجه یک اتصال دهنده هیدرولیکی محسوب
نمی شود و تنها پودر نوع غیر کریستالی و غیر بلوری آن که شامل سیلیس و آلومینای شیشه ای و آمورف است در حضور رطوبت و دمای محیط با هیدروکسید کلسیم ترکیب می شود و فاز جدیدی به نام هیدروسیلیکات کلسیم آلومینی ایجاد می کند که خاصیت سیمانی و هیدرولیکی دارد. این فاز در برابر
عوامل مخرب و تهاجمات و تنشهای حرارتی، مقاومت بسیار خوب و مطلوبی را از خود نشان می دهد. رفتار مشابه پوزولان را می توان در سرباره یا میکروسیلیس مشاهده نمود که امروزه در دنیا برای ساخت بتنهایی با مقاومت و دوام بیشتر در برابر تهاجمات شیمیایی و تنشهای حرارتی و بطور کلی در محیطهای متجاوز به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.
پوزولان مصنوعی
یک پوزولان مناسب باید بیش از ۲۵ درصد سیلیس فعال داشته باشد و نسبت فاز آمورف و غیر بلوری آن به فاز بلوری و کریستالیزه شده آن بیشتر باشد.
در واقع ، پودر مواد سیلیسی و آلومینای غیر بلوری موجود در پوزولان است که با هیدروکسید کلسیم ناشی از هیدراتسیون سیمان خاصیت هیدرولیکی ایجاد می کند. پودر فازهای کریستالیزه شده و بلوری مانند دانه های شن و ماسه عمل م یکنند و خاصیت هیدرولیکی نداشته و خنثی می باشند.
چنانچه پوزولان به عنوان جایگزین بخشی از سیمان باشد چه مزایایی را در بتن خواهد داشت؟
پوزولان ها در بتن به عنوان جایگزین بخشی از سیمان موجب:
- کاهش گرمای بتن در مرحله هیدراسیون ! کاهش ترکهای حرارتی بتن ! دوام بیشتر)مناسب برای بتن ریزیهای حجیم
- کاهش تخلخل و نفوذ پذیری بتن (مناسب برای بتن ریزی در محیطهای متجاوز (مانند سواحل خلیج فارس))
- افزایش دوام بتن ( مقاومت در مقابل یخ زدگی ، خوردگی ، واکنشهای سیلیکاتی ، قلیایی و… )
- امکان تولید بتن مقاومت بالا و خود تراکم با بهبود رئولوژی و کارآیی )رفع مشکلات اجرایی کار با بتن های معمولی
پوزولان چیست ؟
تاریخچه پوزولان :
- پیدایش پوزولان برمی گردد به ۴۰۰۰ سال قبل
- رومی ها از ماده چسباننده آهک و پوزولان حدود ۲۷۰۰ سال قبل در ساخت و سازها استفاده نموده اند .
- امروزه در کشورهای اروپایی ۴۰ % سیمانها با پوزولانهای طبیعی تولید می شود.
- امروزه دردنیا مصرف پوزولان به بیش از ۲۵۰ میلیون تن در سال رسیده است.
تولید سیمان و محیط زیست
- به ازاء تولید هر تن سیمان، حدود ۱ تن سوخت مصرف می شود
- با تولید هر یک تن سیمان پرتلند بیش از یک تن گاز co2 در هوا ایجاد می شود.
- علاوه بر co2 ، تولید سیمان و بتن، مقادیر قابل توجهی مواد آلوده کننده هوا (گرد و غبار ) منتشر می کنند.
- به ازاء هر تن تولید سیمان حدود ۱۵۸ کیلوگرم ذرات گرد و غبار در هوا منتشر می شود.
انواع پوزولانها در ایران
پوزولان ها در بتن به عنوان مکمل سیمان :
پوزولان به عنوان جایگزین و مکمل سیمان موجب صرفه جویی در انرژی و کاهش قابل توجه در هزینه های تولید می شوند.
تولید آسانتر ، سریعتر و بیشتری را می توان با آنها تجربه کرد.
کیفیت بهتر و قیمت ارزانتر از محسنات پوزولان است.
پوزولان ها در بتن ، آلودگی کمتر و مزیت زیست محیطی بهتر سرمایه گذاری کمتر و سودآوری بیشتر را به ارمغان خواهند آورد.
سایر مزایای سیمان پرتلند پوزولانی نسبت به سیمان پرتلند معمولی عبارتند از : سبک تر بودن وزن بتن ، تحمل حرارت زیادتر ، پلاستیسیته ، نفوذپذیری کمترو عایق بودن بیشتر.
دردنیا درساخت بسیاری از سازه های مهم مانند سدها و پل ها وساختمانهای بلند مثل برج پتروناس در کشورمالزی و هتل بزرگ شانگهای در چین و… از پوزولان استفاده شده است.
***************
مطالب پیشنهادی :
