آشنایی با مواد افزودنی پوزولانی

مواد افزودنی پوزولانی چیست؟

افزودنی پوزولانی موادی بر پایه سیلیکات هستند که با هیدروکسید کلسیم تولید شده و با سیمان هیدراته شده واکنش داده و مواد اضافی سیمان را تشکیل می دهد.این ماده سیلیسی به تنهایی ارزش چسبندگی ندارد اما زمانی که در مجاورت رطوبت و هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی انجام می دهد خاصیت چسبندگی پیدا می کند. از لحاظ تاریخچه پوزولان ها حاصل انفجار آتشفشانی با ساختار سیلیسی و آلومینی می باشد که میل فراوانی به ترکیب با آهک و قلیایی دارند .

پوزولان ها چگونه عمل می کنند؟

چرا مصرف هیدروکسید کلسیم چیز خوبی است؟ هیدروکسید کلسیم (آهک) تا 25 درصد سیمان پرتلند هیدراته شده را تشکیل می دهد قابل ذکر است آهک به مقاومت و دوام بتن کمکی نمی کند . پوزولان ها با آهک ترکیب می شوند و هیدرات سیلیکات کلسیم اضافی را تولید می کنند که مسئول نگه داشتن بتن در کنار هستند از مزایای استفاده از این افزودنی می توان به افزایش مقاومت بتن، افزایش تراکم، کاهش گلدهی، کاهش تمایل واکنش قلیایی.

پوزولان به عنوان جایگزین سیمان:

به طور معمول پوزولان ها به عنوان جایگزین سیمان به جای افزودن سیمان استفاده می شوند افزودن پوزولان ها به مخلوط بتن بدون حذف مقداری ازسیمان باعث افزایش محتوای خمیر و کاهش نسبت آب به سیمان می شود. به عبارت دیگر افزودن پوزولان بیشتر به مخلوط، نسبت مخلوط را تغییر می دهد. جایگزینی مقداری سیمان با پوزولان ها باعث حفظ نسبت مخلوط می شود.

انواع پوزولان:

پوزولان ها به دو دسته کلی پوزولان هایی طبیعی و مصنوعی تقسیم می شود. بسته به اندازه ذرات، ترکیب شیمیایی و دوز، پوزولان هایم ختلف به طور متفاوت و در زمان های مختلف در طول عمل آوری بر مقاومت بتن تاثیر می گذارند.پوزولان های معمولی عبارتند از:
• متاکائولین
• دودسیلیس
• خاکستر بادی
• سرباره
• VCAS( آلومینو سیلیکات کلسیم منجمد شده)

پوزولان های طبیعی:

پوزولان های طبیعی تشکیل شده از مواد با منشا آتشفشان، مواد با منشا آواری و الی و آذرآواری می باشد . مواد با منشا آتشفشان موادی است که به همرا مواد مذاب از دهانه آتشفشان خارج می شود و بر روی زمین یا ته دریا ته نشین می شود. مواد با منشا آواری موادی هستند که میل ترکیب با آهک را دارند ای مواد عموما به صورت خاک رس و خاک های دیاتمه می باشند. مواد با منشا آلی شامل خاک های دیاتمه رسوب یافته در آب شیرین یا آب دریا می باشند که منشا غنی از ذخایر سیلیسی هستند همچنین مواد با منشا آذر آواری شامل مقداری آلومین می باشند که به رنگ روشن هستند و روشن بودن انها به علت کم بودن آهن در آنها میباشد.

پوزولان های مصنوعی:

پوزولان های مصنوعی شامل خاکستر بادی، دوده سیلیس، سرباره کوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج.
کاربرد پوزولان :
• استفاده در بتن سازه ای
• استفاده در بتن پیش ساخته و بتن پیش تنیده
• استفاده در بتن حجیم
• استفاده در لوله های بتنی
• استفاده در سازه های بتنی
• استفاده در ساخت و ساز با اهداف غیر سازه ای

واکنش پذیری پوزولان ها:

• دوده سیلیس واکنش پذیرترین پوزولان ها می باشد.
• متاکائولین از نظر واکنش پذیری نردیک به دوده سیلیس می باشد.
• خاکستربادی واکنش کمتری دارد مخصوصا در چند روز اول پخت که هیدروکسید کلسیم کمتری تولید می شود.
• به طور کلی هر چه ذرات پوزولان ریزتر باشند واکنش پذیرتر هستند.
• دوده سیلیس با حداکثر ذرات میانگین 0.3 میکرومتر(میکرون) بهترین است
• متاکائولین به طور متوسط حدود 4 میکرومتر است
• سیمان پرتلند به طور متوسط حدود 15 میکرومتر است
• خاکستر بادی به طور متوسط حدود 70 میکرومتر است

پوزولان چگونه ساخته می شود:

بسیاری از پوزولان ها مواد زائد حاصل از فرآیندهای صنعتی هستند به این ترتیب رنگ، کیفیت، درجه بندی و خواص می تواند متفاوت باشد. به طور کلی پوزولان ها به دو صورت هدفمند و غیر هدفمند تولید می شوند . پوزولان هایی که حاصل مواد زائد صنعتی هستند به صورت غیرهدفمند می باشند و پوزولان هایی مانند VCAS ومتاکائولن به صورت هدفمند تولید می شوند که رنگ وکیفیت و سایر ویژگی های آنها قابل کنترل می باشد به گونه ای که:

• خاکستر بادی از نیروگاه های زغال سنگ به دست می آید.
• دود سیلیس و سرباره از برخی از پالایشگاه های فولاد به دست می آید.
• VCAS و متاکائولین پوزولان هایی هستند که به طور هدفمند تولید می شوند. کیفیت، رنگ و سایر ویژگی ها قابل کنترل است بنابراین سازگاری محصول بیشتر است. همچنین ممکن است درجات مختلفی در دسترس باشد.VCAS یکی از بهترین آنها است زیرا سفید است و به راحتی بازیافت می شود و کارایی را افزایش می شود.

مخلوط پوزولان:

بیشتر پوزولان ها به صورت جداگانه استفاده می شوند اما از ترکیب دو یا چند پوزولان مختلف می توان برای استفاده های مختلف استفاده کرد. نمونه های معمولی مخلوط های خاکستر بادی و دود سیلیس است که در آن خاکستر بادی کارایی و بسته بندی ذرات را افزایش می دهد و دود سیلیس به استحکام اولیه و توسعه استحکام کلی کمک می کند با این حال این معمولا در مخلوط های کانتر بتنی ضروری است .
مقدار مصرف پوزولان در طرح مخلوط کانتر بتنی :
برای مخلوط های پیش ساخته 15% جایگزینی سیمان
برای مخلوط های 20%،GFRC جایگزین سیمان

مزایای مصرف مواد پوزولانی در بتن:

• کاهش میزان مصرف سیمان
• بهبود کارایی بتن
• افزایش میزان مقاومت بتن
• کاهش سرعت و میزان حرارت حاصل از اب گیری سیمان
• داشتن صرفه اقتصادی
• کاهش بتن ریزی
• جلوگیری از میزان ترک خوردگی سطحی
• بالا بردن مقاومت در برابر حمله اسیدها وقلیایی ها
• کاهش میزان نفوذپذیری بتن
معایب مصرف مواد پوزولانی در بتن:
• کاهش مقاومت اولیه بتن
• افزایش زمان ساخت بتن
• کاهش مقاومت بتن در مقابل کربناته شده
• افزایش خطر خوردگی آرماتور فولاد کربنی