مواد افزودنی پودری


مواد افزودنی معدنی :

بند 3-6-4 آیین نامه بتن ایران (آبا) مواد افزودنی معدنی را اینچنین تعریف نموده است ” این مواد بشکل ذرات بسیار ریز معدنی موجب بهبود برخی از خواص ،و یا تامین خواص ویژه ای دربتن میشوند.افزودنیهای معدنی میتوانند کارایی و انسجام بتن تازه و همچنین مقاومت و نفوذ پذیری بتن سخت شده را بهبود ببخشد،و رنگ بتن را نیز تغییر دهد ”
بعضی از مواد افزودنی معدنی ، پوزولانی هستند .
پوزولانها بطور عمده از سیلیس بلوری نشده و یا سیلیس و آلومینیوم و کانی های فرعی دیگر مانند اکسیدهای آهن ، منیزیم ، کلسیم ، سدیم و پتاسیم تشکیل شده است . خواص پوزولانها به کیفیت و قابلیت واکنش زایی آنها با هیدرواکسید کلسیم که محصول آبگیری سیمان پرتلند است بستگی دارد . فراورده های این واکنش شیمیایی از نظر ترکیب و ساختار مشابه ترکیباتی است که در جریان آبگیری سیمان پرتلند ، اما با سرعت کمتری ، حاصل میشود .
بدون توجه به اینکه آیا مواد پوزولانی به شکل یک ماده افزودنی معدنی ، یا به عنوان ماده متشکله سیمان پرتلند در بتن وجود دارد ، تاثیرات سودمند و یکسانی را بر خواص بتن ایجاد میکنند .
مهمترین خواص کاربرد مواد افزودنی معدنی در بتن به شرح ذیل میباشد .
بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی حرارتی به علت حرارت کمتر هیدراتاسیون .
افزایش مقاومت نهایی وکارایی و دوام بتن و کاهش نفوذ پزیری بتن به جهت کنترل منافذ .
کاهش مصرف سیمان و در نتیجه کاهش سرعت حرارت هیدراتاسیون .
اثر پوزولانهای طبیعی ، خاکستر بادی ، دوده سیلیسی و مواد شبه سیمانی (روباره آهن گدازی ) به عنوان افزودنی معدنی در بتن حاوی سیمان پرتلند بسیار متغیر است . مصرف هریک از این ترکیبات در بتن باید برای تعیین قابلیت پذیرش با سیمان و سنگدانه های مصرفی در هر پروژه مورد آزمایش قرار گیرد تا از مناسب بودن آنها از نظر میزان آب مصرفی ، کارایی ، انسجام بتن تازه ، روند کسب مقاومت و در نهایت پایایی بتن اطمینان حاصل شود .
اهم مواردی که در مصرف افزودنیهای معدنی باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از
1 – کسب مقاومت بتنهای حاوی مواد افزودنی معدنی شامل پوزولانهای طبیعی ، خاکستر بادی ، روباره ها ، بدلیل سرعت آهسته و تدریجی فعالیت پوزولانی و سیمانی روباره ، و درنتیه افزایش زمان گیرش بتن ، کند تر از بتن معمولی است ، بنابراین عمل آوری چنین بتنی به مدت زمان بیشتری در مقایسه ا بتن معمولی احتیاج دارد . چنانچه این ترکیبات به عنوان جایگزین سیمان پرتلند مصرف شوند ، و افزودنی تسریع کننده نیز مورد استفاده قرار نگیرد ، مدت زمان عمل آوری طولانی تر خواهد بود .
2 – و مواد پوزولانی و روباره ای در سازه های حجیم مانند سدها به منظور کمک به کاهش دمای داخل بتن مورد استفاده قرار میگیرد . ( ضمن اینکه این دما را میتوان از طریق مصرف سیمانهای پرتلند نوع 2 ، 4 ، 5 و یا سیمانهای پوزولانی آمیخته و یا روباره ای و تقلیل دمای آب اختلاط و سنگدانه ها نیز میتوان کاهش داد . )
3 – برخی از پوزولانها و روباره ها به منظور کاهش یا از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها مصرف میشود
4 – پوزولانها و روباره ها مقاومت بتن را در برابر سولفاتها بهبود میبخشد ولی در صورت استفاده از آنها به عنوان جایگزین سیمان مقاومت 28 روزه و پایایی بتن را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش میدهد و احتمال دارد مقاومت بتن در برابر سولفاتها کاهش یابد .
5 – برخی اوقات با مصرف خاکستر بادی و مواد شبه سیمانی در بتن ، ممکن است میزان آب اختلاط برای تامین کارایی مورد نظر ، در مقایسه با زمانی که بتن حاوی سیمان پرتلند تنها است ، کمتر باشد .
مواد افزودنی معدنی به یکی از سه صورت زیر در کسب مقاومت بتن سهیم میگردد .
1 – ممکن است خواص هیدرلیکی نهفته داشته باشد ، یعنی میتواند واکنش هیدرولیکی را فقط در نتیجه واکنشهای شیمیایی با برخی دیگر از مواد تشکیل دهنده محصولات هیدراتاسیون سیمانهای پرتلند که بطور همزمان در مخلوط وجود دارند از خود نشان دهند . ( مانند پوزولانها)
پوزولانها خود بر دو نوع هستند
1- پوزولانهای طبیعی خام و یا تکلیس شده که بطور عمده شامل خاکستر های آتشفشانی است .
2- پوزولانهای صنعتی که بطور عمده شامل خاکستر بادی و دوده سیلیسی است
2 – ممکن است ماهیت هیدرولیکی داشته باشد ، یعنی ممکن است به خودی خود هیدراته شود و در کسب مقاومت سیمان سهیم شود . (مانند سرباره کوره آهن گدازی )
3 – ماده سیمانی از نظر شیمیایی خنثی باشد ، اما اثر کاتالیزوری بر هیدراتاسیون سایر مواد داشته باشد . یا بر خواص بتن تازه تاثیر فیزیکی داشته باشد ( بر خواصی مانند کارایی ، چکالی ، نفوذپذیری ، خاصیت موئینگی ، آب انداختن ، ترک خوردگی و یا تغییر رنگ بتن ) تمام رنگدانه های سیمان در این گروه جای دارد .

پوزولانهای طبیعی
پوزولانهای طبیعی ترکیباتی هستند شامل کفسنگ ها ، پوکه سنگ ها ، توف و خاکستر های آتشفشانی که هنگام بیرون ریختن از دهانه آتشفشان ها بسرعت در هوا یا در زیر آب سرد شده بطور که سیلیس موجود در آنها بلوری نشده است اختلاط این سیلیس بلوری نشده با هیدرواکسید کلسیم که محصول آبگیری سیمان در مجاورت رطوبت است تشکیل سیلیکات کلسیم را میدهد که ماده اصلی چسباننده سیمانهای پرتلند میباشد .
خاک رس و شیل در حالت طبیعی خاصیت پوزولانی ندارند ولی از حرارت دادن آنها در دمای 600 تا 900 درجه سیلیسیوس پوزولان حاصل میشود . این نوع مواد که تحت تاثیر حرارت دارای فعالیت پوزولانی میشوند پوزولانهای سوخته یا تکلیس شده و یا آهکی شده میگویند . این پوزولانهادر واقع مصنوعی هستند اما بر طبق مشخصات دت 403 در گروه پوزولانهای طبیعی قرار دارند .
خاک دیاتومه (دیاتومیت ) نیز نوعی پوزولان طبیعی است که بخش عمده آن از اسکلت سیلیسی دیاتومه ها تشکیل شده است .
پوزولانهای طبیعی مصرفی برای تولید سیمانهای آمیخته و یا پوزولانهایی که بعنوان مواد افزودنی معدنی در جریان اختلاط و تهیه بتن پوزولانی با مصالح و اجزاء تشکیل دهنده آن مخلوط میگردد
مشخصات پوزولانهای طبیعی با روش دت 407 مورد آزمایش قرار میگیرند و مشخصات آنها باید با استاندارد ملی ایران به شماره 3433 و دت 403 مطابقت داشته باشد .
بند 3-6-4 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا)”مقدار بهینه پوزولانهای طبیعی (مطابق دت 403 ) جهت بتن سازه ای را 10 الی 20 درصد پیشنهاد نموده است

پوزولانهای صنعتی
بند 9-3-6-1 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم پوزولان ها را چنین تعریف نموده است ” پوزولانها عبارتند از مواد سیلیسی و یا سیلیسی آلومینیومی كه خود به تنهايي فاقد ارزش چسبانندگي هستند یا ارزش چسبانندگي انها كمي است . اما به صورت ذرات بسیار ریز( به نرمی ذرات سیمان و گاهی مواقع هم بسیار ریزتر ) و در مجاورت رطوبت با هیدرواکسید کلسیم واکنش میدهند و ترکیباتی را تولید میکنند که ساختار آنها تا حدودی مشابه ترکیباتی است که بر اثر آبگیری سیمان پرتلند تولید میشود . پوزولان ها بر دو نوعند
پوزولان های طبیعی
پوزولان های صنعتی یا مصنوعی ”
مواد سیمانی (پوزولانهای صنعتی ) قابل توجه عبارتند از خاکستر بادی ، دوده سیلیسی . این مواد ، وقتی با نسبت مناسبی در مخلوط بکار برده شوند بنحو چشم گیری قابلیت نفوذ پذیری بتن را کاهش داده و مقاومت الکتریکی آنر افزایش میدهند . و لذا باعث کاهش روند خوردگی میلگردها در بتن آرمه میگردند . ذکر این نکته در همینجا لازم است که عنوان گردد سطح مخصوص پودرهای خیلی نرم مانند دوده سیلیسی و خاکستر بادی را نمیتوان با دستگاه بلین ( آزمایش شماره 2 ) بدست آورد و لازم است با روش های جذب سطحی گاز مانند جذب سطحی ازت بدست آورد
حال به بررسی جداگانه اینگونه مواد پوزولانی صنعتی میپردازیم

دوده سیلیسی
بند 9-3-6-1 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم دوده سیلیسی را چنین تعریف نموده است ” دوده سیلیسی یا میکروسیلیس محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی صنایع فرو آلیاژ و فرو سیلیس بوده و ماده است با فعالیت پوزولانی بسیار شدید که بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده دارد .”
بنابر این همانگونه که گفته شد میکروسیلیس محصول زائد کوره های قوس الکتریکی القایی در صنایع تولید فلز سیلیسیم و آلیاژهای فرو سیلیسیم است . این فرآورده محصولی است با بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده . این ماده به شکل ذرات کروی شکل کوچک میباشد و دارای قطر متوسط حدود 1/0 الی 2/0 میکرون و یک ماده بشدت فعال پوزولانی میباشد .بر طبق بند 6-2 تفسیر آیین نامه بتن ایران (آبا) وزن مخصوص دوده سیلیسی 2/2 الی 4/2 gr/cm3 است


بند 9-3-6-1 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم دوده سیلیسی را چنین تعریف نموده است ” دوده سیلیسی یا میکروسیلیس محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی صنایع فرو آلیاژ و فرو سیلیس بوده و ماده است با فعالیت پوزولانی بسیار شدید که بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده دارد .”
بنابر این همانگونه که گفته شد میکروسیلیس محصول زائد کوره های قوس الکتریکی القایی در صنایع تولید فلز سیلیسیم و آلیاژهای فرو سیلیسیم است . این فرآورده محصولی است با بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده . این ماده به شکل ذرات کروی شکل کوچک میباشد و دارای قطر متوسط حدود 1/0 الی 2/0 میکرون و یک ماده بشدت فعال پوزولانی میباشد

سطح مخصوص دوده سیلیسی حداقل 35 و حداکثر 100 برابر بیشتر از سطح مخصوص سیمان پرتلند است . سطح مخصوص زیاد و ذرات بسیار ریز دوده سیلیسی موجب مبشود که در بتن حاوی 15 درصد دوده سیلیسی جایگزین شده با سیمان ، تقریباً برای هر دانه و یا ذره سیمان حدود 000/000/2 ( دو میلیون ) دانه دوده سیلیسی وجود داشته باشد . که این تناسب میتواند معرف تاثیر قابل ملاحظه دوده سیلیسی بر روی خواص بتن باشد . (وقتی سیمان به حد رضایت بخشی آسیاب شده است که در هر کیلوگرم آن حدود 1.100.000.000.000 ذره وجود داشته باشد . ( هر گرم آن 1.100.000.000 ذره ) بنابر این میتوان براحتی ریزی ذرات دوده سیلیسی را تصور نمود . )
وزن مخصوص ظاهاری دوده سیلیسی حدود 130-430 کیلوگرم در متر مکعب و دوغاب دوده سیلیسی 1320 الی 1440 کیلوگرم در متر مکعب و نوع متراکم یا Densified آن 500 کیلوگرم در متر مکعب میباشد .
اثرات مثبت دوده سیلیسی در بتن از طریق اصلاح ساختار منفذی خمیر سخت شده سیمان است که مقاومت الکتریکی را افزایش میدهد. جایگزین کردن درصدی دوده سیلیسی به جای سیمان باعث کاهش تمایل به آب انداختن و جدا شدگی مخلوط میگردد . استفاده از دوده سیلیسی در بتن ، منجر به ایجاد ساختاری با حفره های ریزتر میگردد . که باعث کاهش نفوذ پذیری میگردد . و در نتیجه باعث افزایش مقاومت در برابر حمله سولفاتها و کلریدها میگردد .
نکته بسیار مهمی که در استفاده از این ماده افزودنی وجود دارد این است که ، قبل از استفاده باید کاملاً به صورت دوغاب در آید . دوغاب باید کاملاً روان و عاری از ذرات بهم چسبیده دوده سیلیسی باشد . بدین منظور لازم است که از بهم زن مکانیکی استفاده نمود .( چسبیدن این مواد به یکدیگر با توجه به اینکه این ماده خاصیت سیلیسی زیادی دارد ، به عنوان سیلیس فعال در واکنش با قلیاییهای عمل کرده و باعث خرابی ناشی از واکنش سیلیسی قلیایی میگردد . )
مدت زمان اختلاط بتن حاوی دوده سیلیسی به درصد دوده سیلیسی مصرفی و شرایط اختلاط بستگی دارد ، حتی در صورت استفاده از افزودنیهای شیمیایی کاهنده قوی آب ( فوق روان کننده ها ) برای کسب توزیع یکنواخت دوده سبلیسی در بتن باید زمان اختلاط را افزایش داد.
با وجود استفاده از فوق روان کننده ها در بتن حاوی دوده سیلیسی در مقایسه با بتن بدون دوده سیلیسی از چسبندگی بیشترو گرایش کمتربه جدا شدگی و نیز کاهش آب انداختن ، و قابلیت بیشتر پمپ شدن برخوردار است .
ابعاد بی نهایت ریز ، سطح مخصوص زیاد ، و حضور بیش از 85 درصد سیلیس غیر بلوری موجب شده است که واکنش پوزولانی دوده سیلیسی بسیار سریعتر از پوزولانهای معمولی مانند خاکستر بادی و پوزولانهای طبیعی باشد . در این واکنش دوده سیلیسی با هیدرواکسید کلسیم Ca(OH)2 حاصل از آبگیری سیمان ، سیلیکات کلسیم هیدراته ( C-S-H ) تشکیل میدهد .
مصرف دوده سیلیسی میتواند برای تهیه بتن با مقاومت زیاد ، بتن با نفوذ پذیری کم و مقاومت زیاد در برابر عوامل مخرب شیمیایی نتایج موفقیت آمیزی داشته است . مقدار وزنی دوده سیلیسی چنین بتنهایی تقریباً 25 درصد وزن سیمان است ، که این میزان دوده سیلیسی موجب افزایش آب اختلاط بتن میشود ، لذا برای افزایش میزان آب اختلاط باید از روان کننده ها (ترجیحاً فوق روان کننده ) استفاده نمود .در صورت استفاده از کاهنده قوی آب (انواع A و Dو E ) کاهش آب اختلاط نسبت به بتن کنترل باید حداقل 5 درصد و مصرف کاهنده قوی آب حداقل 12 درصد باشد .
مصرف انواع افزودنیهای شیمیایی کاهنده قوی آب ، در بتن حاوی دوده سیلیسی میتواند بر زمان گیرش بتن تاثیر بگذارند ، ضمن اینکه تجربه نشان داده است که دوده سیلیسی نقشی در تغییر زمان گیرش بتن ندارد .
با توجه به اینکه وزن مخصوص دوده سیلیسی 2/2 و کمتر از وزن مخصوص سیمان یعنی 15/3 میباشد . و از آنجائیکه جایگزینی سیمان با دوده سیلیسی به صورت وزنی صورت میگیرد ، حجم میکروسیلیسی جایگزین شده ، بیشتر از حجم سیمانی است که از مخلوط بتن حذف میشود که این امر موجب افزایش حجم کل مواد سیمانی و کاهش نسبت حجمی آب به مواد سیمانی میگردد .
بتن دارای بیش از 10 درصد دوده سیلیسی نسبت به وزن کل مواد سیمانی ، فوق العاده چسبنده و خمیری است ، برای حفظ کارایی مورد نظر برای چنین بتنی در موقع بتن ریزی ، توصیه میشود که اسلامپ آن نسبت به بتن فاقد دوده سیلیسی بیشتر در نظر گرفته شود .
به جهت ریز بودن بسیار زیاد دوده سیلیسی جابجایی آن به صورت پودر مشکلات عدیده ای دارد و همچنین نیازمندی بتن را به آب شدیداً افزایش میدهد برای جبران آن باید از مواد افزودنی کاهنده آب استفاده شود .
مقدار مواد افزودنی حباب ساز مصرفی در بتن حباب ساز حاوی دوده سیلیسی برای تولید میزان حباب هوای مشخص ، با افزایش دوده سیلیسی ، افزایش می یابد و این موضوع ناشی از سطح مخصوص زیاد و کربن موجود در دوده سیلیسی است . مواد افزودنی حباب ساز معمولاً برای برای بتن با مقاومت زیاد مصرف نمیشود . مگر آنکه بتن در حال اشباع در شرایطی قرار گیرد که با پدیده یخ زدن آب شدن و یا نمکهای یخ زدا مواجه شود .
حضور دوده سیلیسی در دوغاب سیمان سبب کاهش سریع مواد قلیایی موجود در آب حفره ای لعاب شده و این مواد را ازدسترس خارج نموده و از واکنش بعدی آنها با سیلیس موجود در سنگدانه ها که بسیارآهسته و تدریجی در آب موجود در بتن حل میشود ممانعت میکند با توجه به فرایند فوق ، مصرف دوده سیلیسی در بتن ، احتمال بروز پدیده واکنش قلیایی را تا حد نزدیک صفر کاهش میدهد .
دوده سیلیسی مقاومت بتن را در مقابل تهاجم یونهای سولفات افزایش میدهد زیرا از مقدار گچ تشکیل شده کاسته میشود . آسیب دیدگی بتن در اثر تهاجم سولفاتها به دلیل واکنش سولفات با هیدرواکسید کلسیم و آلومینات کلسیم هیدراته است که منجر به تشکیل گچ و اترینکات میشود و در اثر تولید این دو محصول تولید شده انبساط و ترک خوردگی به وقوع میپیوندد . از آنجا که دوده سیلیسی مقداری از هیدرواکسید کلسیم بتن را مصرف میکند در نتیجه گچ کمتری تولید میگردد و در نهایت از شدت تخریب کاسته میشود .

در باره واکنش نفوذ پذیری بتن حاوی دوده سیلیسی در مقابل یون کلر ، تقریباً نظریه واحدی در بین محققین وجود دارد . بر اساس این نظریه نفوذ پذیری بتن دوده سیلیسی در مقایسه با بتن معمولی به مراتب کمتر است .ازمایشات نشان میدهند که نفوذ پذیری بتن حاوی دوده سیلیسی در مقابل کلر با نسبت آب به سیمان 35/0 معادل متر بر ثانیه و برای بتن معمولی متر بر ثانیه میباشد به عبارت دیگر نفوذ پذیری بتن دوده سیلیسی حدود 20 برابر کمتر از بتن معمولی است .
مهمترین نقطه ضعف استفاده از این ماده این است که گزارشهای زیادی از حساسیت این نوع بتن به ترک خوردگی ناشی از انقباض خمیری وجود دارد . این پدیده در شرایط هوای گرم ، هنگامی که میزان تبخیر از سطح بتن ، بیش از مقدار آب انتقال یافته از داخل بتن به سطح آن باشد حادتر است . لذا از آنجایی که در بتن با دوده سیلیسی پدیده آب انداختن بسیار کم است باید این نوع بتن را پس از ریختن و متراکم کردن آن ، بلافاصله از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری نمود ، معمولاً این کار را با استفاده از آب پاشی بر روی سطح بتن انجام میدهند.
بند 3-6-4 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا)”مقدار بهینه دوده سیلیسی (مطابق دت 409 ) جهت بتن سازه ای را 5 الی 15 درصد پیشنهاد نموده است
برای تهیه طرح اختلاط بتن حاوی دوده سیلیسی و سایر اطلاعات تکمیلی میتوان از آیین نامه های ACI 230/R-96 و یا ACI211.1 استفاده نمود .

خاکستر بادی
بند 9-3-6-1 مقررات ملی ساختمان مبحث نهم خاکستر بادی را چنین تعریف نموده است ” خاکستر بادی محصول فرعی سوخت ذغال سنگ استکه شامل سیلیس ، الومین ، و اکسیدهای آهن و کلسیم است . خاکستر بادی در انواع F , C وجود دارد . نوع C خاکستر بادی به دلیل دارا بودن بیش از 10 درصد اکسید کلسیم خاصیت سیمانی شدن نیز دارد . ”
در نیروگاههایی که از ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده میکنند ، ذرات شیشه ای و کروی شکل بسیار ریز به ابعاد 1 الی 80 میکرون (ابعاد دانه ای سیمان که مقاومت سیمان را تامین میکنند 10 الي 24 ميكرون میباشند وابعاد دانه های دوده سیلیسی که به شکل ذرات کروی شکل کوچک میباشد دارای قطر متوسط حدود 1/0 الی 2/0 میکرون میباشد ) ( افزایش درصد ذرات با ابعاد کوچکتر از 10 میکرون در خاکستر بادی ، اثر مثبتی بر افزایش مقاومت بتن دارد ) و در درجه 1600 درجه سیلیسیوس به عنوان محصول فرعی تولید میشود که از بالای کوره احتراق خارج و به سرعت سرد میشود ، این محصول که خواص پوزولانی دارد و خاکستر بادی نامیده میشود از اختلاط دو فاز شیشه ای یا بلوری نشده که این فاز حدود 60 الی 90 درصد وزنی محصول را تشکیل میدهد و فاز بلوری نشده که 10 الی 40 درصد وزنی محصول را تشکیل میدهد تشکیل شده است .
چنانچه مجموع درصد وزنی سه کانی اکسیدهای سیلیس و آلومنیوم و آهن حداقل 70 درصد وزنی محصول را تشکیل دهند و اکسید کلسیم آن کمتر از 10 درصد باشد . این محصول به نام خاکستر بادی نوع F یا خاکستر بادی کم کلسیم نامیده میشود
چنانچه مجموع درصد وزنی سه کانی اکسیدهای سیلیس و آلومنیوم و آهن حداقل 50 درصد وزنی محصول را تشکیل دهند و اکسید کلسیم آن بیشتر از 10 درصد باشد . این محصول به نام خاکستر بادی نوع C یا خاکستر بادی پرکلسیم نامیده میشود
خاکستر بادی نوع F فقط خاصیت پوزولانی دارد در حالی که خاکستر بادی نوع C علاوه بر ویژگیهای پوزولانی ، خواص سیمانی نیز دارد .
خواص و کیفیت خاکستر بادی به عوامل متعددی از جمله نوع ذغال سنگ و ترکیب آن ، کارایی آسیاب خرد کننده ذغال ، شرایط احتراق شامل درجه حرارت و مقدار اکسیژن لازم برای سوختن و نوع کوره و به ویژه سرعت سرد شدن ذرات بستگی دارد .
خاکستر بادی توسط فیلترهای مخصوص به صورت غبار جمع آوری میشود . آثار مطلوب این ماده در بهبود خواص بتن تازه و سخت شده باعث مصرف روز افزون آن در دنیا شده است .
اهم مزایای ناشی از استفاده از خاکستر بادی در بتن عبارتند از
1 –ذرات ریز و کروی شکل خاکستر بادی موجب میشوند که میزان آب اختلاط بتن برای کارایی معین کاهش یابد ، و یا با میزان آب ثابت کارایی بتن تازه افزایش یابد ، قابلیت پمپ شدن بتن را بهبود میبخشد ، احتمال پدیده آب انداختن بتن کاهش می یابد و هم چنین احتمال جدا شدن دانه ها در بتن کاهش می یابد ،
2 – اگر چه زمان گیرش بتن حاوی خاکستر بادی به عوامل متعددی مانند دمای بتن ، دمای محیط ، نوع و عیار سیمان ، درجه نرمی سیمان ، مقدار آب ، نوع و مقدار مصرف افزودنیها ی سیمیایی دارد ولی جایگزینی سیمان با خاکستر بادی معمولاً زمان گیرش بتن را افزایش میدهد . همچنین باعث میگردد که دمای اولیه بتن به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یابد لذا در بتن ریزیهای حجیم و بتن ریزی در مناطق گرمسیری کاربرد زیادی دارد .
3 -برای بتنهایی که کمبود مواد ریز دانه دارند و یا عیار سیمان آنها کم میباشد موجب افزایش چسبندگی و انسجام بهتر بتن میگردند .
4 – واکنش خاکستر بادی با هیدرواکسید کلسیم Ca(OH)2 حاصل از آبگیری سیمان و تولید C-S-H موجب میشود منافذ بتن را پر کند و همچنین افزایش دوام بتن در مقابل محیطهای مهاجم میگردد . نفوذ پذیری کمتر ، عملکرد مناسب در برابر پدیده کربناتاسیون ، مقاومت در برابر سولفاتها و کلریدها و نیز کنترل واکنش قلیایی سنگدانه ها از مزایای استفاده از این ماده است .
5 – مقدار سیمان جایگزینی با خاکستر بادی با توجه به نوع سازه ، شرایط محیطی و نوع سیمان از 30 الی 100 کیلوگرم در متر مکعب میباشد .
گرچه تمام مزایای ذکر شده تحت تاثیر انتخاب مناسب نسبت آب به سیمان و عمل آوری کافی و کیفیت مطلوب خاکستر و میزان مناسب جایگزینی این ماده به جای سیمان ، قرار دارد .
هر چند کاربرد خاکستر بادی در بتن خصوصاً در بتنهای حجیم فواید بسیاری دارد ولی به علت عدم تولید در ایران مصرف آن متداول نیست
بند 3-6-4 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا)” مقادیر زیر را برای انواع افزودنیهای معدنی ، بر حسب کل مواد چسباننده سیمانی جهت بتنهای سازه ای مورد آزمایش قرار داده تا مقدار بهینه مواد افزودنی معدنی انتخاب شود .
خاکستر بادی نوع F مطابق مشخصات دت 403 : 25 الی 15 درصد
خاکستر بادی نوع C مطابق مشخصات دت 403 : 35 الی 15 درصد
طبق بند 3-6-4 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران (آبا) “موارد کلی دیگری که در مصرف افزودنیهای معدنی باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از
الف – کسب مقاومت بتن حاوی افزودنیهای معدنی شامل پوزولانهای طبیعی ، خاکستر بادی ، روباره ها ، بدلیل سرعت آهسته و تدریجی فعالیت پوزولانی و سیمانی روباره ، و در نتیجه افزایش زمان گیرش بتن ، کند تر از بتن معمولی است ، بنابر این عمل آوری چنین بتنی به مدت زمان بیشتری در مقایسه با بتن معمولی احتیاج دارد چنانچه این ترکیبات به عنوان جایگزین سیمان پرتلند مصرف شوند ، و افزودنی تسریع کننده نیز مورد استفاده قرار نگیرد ، مدت عمل آوری طولانی تر میشود .
ب – مواد پوزولانی و روباره ای به منظور کمک به کاهش دمای داخلی بتن در سازه های حجیم مانند سدها که به دلیل استهلاک آهسته گرمای تولیدی ناشی از آبگیری سیمان ممکن است دمای زیاد پدید آید ، مصرف میشوند . یاد آوری میگردد که میتوان این دما را از طریق مصرف سیمانهای پرتلند نوع 2 ، 4 ، 5 و یا سیمانهای آمیخته پوزولانی و یا روباره ای و تقلیل دمای آب اختلاط و دمای سنگدانه ها نیز میتوان کاهش داد .
ج – برخی از پوزولانها و روباره ها به منظور کاهش و یا از بین بردن قابلیت انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها مصرف میشود . در چنین شرایطی باید کیفیت این افزودنیهای معدنی با آزمایش دت 229 مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد .
د – پوزولانها و روباره ها مقاومت بتن را در برابر سولفاتها بهبود میبخشد ولی در صورت استفاده آنها به عنوان جایگزین سیمان ، احتمال دارد مقاومت در برابر سولفاتها کاهش یابد .
ه – استفاده از پوزولانها و روباره ها به عنوان جایگزین سیمان میتواند مقاومت 28 روزه بتن و در نتیجه پایایی آنرا به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش دهد .
و – برخی اوقات مصرف خاکستر بادی و مواد شبه سیمانی در بتن ، ممکن است میزان آب اختلاط بتن برای تامین کارایی مورد نظر ، در مقایسه با زمانی که بتن حاوی سیمان پرتلند تنها است ، کمتر باشد . ”
برای طرح اختلاط بتن حاوی خاکستر بادی ، میتوان از مراجع ACI 211.1 و یا ACI 232.2R-96 استفاده کرد .

روباره آهنگدازی ( افزودنی شبه سیمانی )
روباره کوره آهن گدازی یکی از محصولات جانبی کارخانه ذوب آهن است که اگر به آن آب اضافه شود واکنشی صورت نمیگیرد . این ترکیب بر خلاف پوزولانها که با هیدرواکسید کلسیم حاصل از آبگیری سیمان واکنش نشان میدهند و آنرا به مصرف میرسانند ، از هیدرواکسید کلسیم فقط به عنوان کاتالیزور استفاده میکنند و در حضور آب واکنشی شیبه سیمان دارند با این تفاوت که هیدرواکسید کلسیم تولید نمیشود .
95 درصد وزنی روباره از اکسیدهای سیلیس ، الومینیوم ، کلسیم و منیزیم تشکیل شده و بقیه آن شامل گوگرد ، اکسیدهای آهن و منگنز است . کیفیت روباره و فعالیت واکنش زایی آن به نسبت وزنی تشکیل دهنده اکسیدهای اصلی بستگی دارد . خاصیت هیدرولیکی روباره از سرد شدن سریع روباره مذاب حاصل میشود که معمولاً این عمل توسط آب انجام میگردد و روباره به ماده شیشه ای با ابعاد کوچکتر از 75/4 میلیمتر تبدیل میشود . پس از سرد شدن روباره را خشک و آسیاب میکنند تا ریزی دانه های آن به اندازه دانه های سیمان شود . چنانچه سرد شدن روباره تدریجی انجام گیرد ، روباره ترکیب بلوری می یابد که خواص سیمانی لازم و کافی ندارد .
عوامل تعیین کننده خاصیت سیمانی روباره عبارتند از
1 – ترکیب شیمیایی روباره
2 – درصد ترکیب شیشه ای و آمورف
3 – درجه نرمی روباره
4 – دمای محیط در مرحله فرآیند آبگیری
5 – غلظت ترکیبات قلیایی در جریان واکنش
استفاده از روباره برخواص بتن تازه و بتن سخت شده اثر میگذارد اهم این اثرات عبارتند از .
1 – روباره بر روی آب انداختن بتن تاثیر گذار است ، شدت این تاثیر در بتن حاوی روباره بستگی به سطح مخصوص و نرمی روباره در مقایسه با سیمان و نیز اثر ناشی از مجوعه سیمان و روباره بستگی دارد . وقتی روباره ریزتر از سیمان باشد . و جایگزینی وزنی به نسبت مساوی انجام گیرد ، آب انداختگی تقلیل می یابد و بالعکس چنانچه سطح مخصوص روباره کم باشد ، احتمال دارد روند آب انداختگی و مقدار آن افزایش یابد .
2 – سرعت کسب مقاومت بتن روباره ای به عوامل متعددی بستگی دارد . در مقایسه با سیمان پرتلند مصرف روباره نوع 120 ( به دت 410 مراجعه شود ) مقاومت یک تا سه روزه را کاهش و مقاومت 7 روزه و بیشتر را افزایش میدهد . مصرف روباره نوع 100 ( به دت 410 مراجعه شود ) موجب کاهش مقاومت در سنین 1 الی 21 روزه میشود و بعد از آن مقاومت بیشتر و یا مساوی سیمان پرتلند میشود . استفاده از روباره نوع 80 ( به دت 410 مراجعه شود ) بطور کلی موجب کاهش مقاومت میشود . بطور کلی میتوان گفت چون روند آبگیری روباره کند تر از سیمان معمولی است در نتیجه زمان گیرش افزایش می یابد ودمای بتن و سرعت کسب مقاومت آن نیز کمتر میگردد ، ولی مقاومت بتن روباره ای در دراز مدت نسبت به بتن معمولی افزایش می یابد .
3 – همانگونه که گفته شد جایگزینی سیمان با روباره در بتن حاوی روباره ، زمان گیرش را به تاخیر می اندازد . مدت این تاخیر به دمای اولیه بتن ، نسبت اختلاط سیمان و روباره ، نسبت آب به مواد سیمانی و خواص سیمان بستگی دارد بعنوان مثال در دمای حدود 23 درجه سیلیسیوس زمان گیرش 30 الی 60 دقیقه افزایش می یابد و هر چه دما پایین تر باشد تاخیر در زمان گیرش بیشتر میگردد در حالی که در دمای 30 درجه سیلیسیوس افزایش زمان گیرش بسیار ناچیز است . افزایش درصد سیمان در بتن حاوی روباره موجب کاهش زمان گیرش و نزدیک شدن آن به حالت سیمان پرتلند دارد .
4 – واکنش تدریجی روباره با هیدرواکسی کلسیم و قلیایی های حاصل از آبگیری سیمان موجب ایجاد ژل بیشتر و مسدود شدن فضای خالی و در نتیجه کاهش نفوذ پذیری بتن میشود . تقلیل نفوذ پذیری بتن روباره ای ، نفوذ یون کلر را به منافذ و فضای خالی بتن ، کاهش میدهد . و در نتیجه بتن در برابر خوردگی میلگردها مقاوم میگردد . این اثر وقتی که مقدار روباره افزایش یابد بیشتر است .
5 – جایگزینی سیمان با روباره موجب بهبود مقاومت بتن در مقابل سولفات میشود . افزایش مقاومت در مقابل سولفات با مصرف بیش از 50 درصد روباره و استفاده از سیمان نوع 2 به اثبات رسیده است

مطالب

ازمایش بتنافزودنیافزودنی پودریبتنبتن امادهبتن ریزیبتن غربجهاد بتن

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *