معرفی پوزولان و کاربرد آن در بتن
با توجه به رشد و پیشرفت هایی که در زمینه های صنعت و به وجود آمدن تکنولوژی های جدید رخ داده است، در صنعت ساخت و ساز طبق همین تکنولوژی های جدید در مورد بتن، به موادی که می توانند جایگزین سیمان ها در بتن شوند توجه ویژه‌ای می شود. زیرا با این کار در هزینه های تولید بتن صرفه جویی کرده و این هزینه ها تا حد زیادی کمتر می شوند. از همه مهم تر کیفیت و عملکرد بتن ها هم بهتر و بیشتر می شود. از میان مهم ترین موادی که مورد توجه قرار گرفته است، پوزولان ها هستند که در حالت طبیعی چسبندگی ندارند و در اثر مخلوط شدن با آهک و آب، موادی با ویژگی چسبندگی بسیار بالا ایجاد می شود. در این مطلب از بتن سخت اریان در مورد تاثیر پوزولان در بتن توضیحاتی را ارائه می کنیم.
پوزولان چیست؟
ماده‌ای است سیلیسی _ آلومیناتی که در حالت عادی هیچ چسبندگی ندارد و دارای سیلیس های فعال است. طبق تحقیقات زمین شناسان این مواد به دلیل انفجار آتشفشانی دارای ساختار سیلیسی می شود و می توانند با آهک و مواد قلیایی به راحتی ترکیب شوند. این مواد به فرم ذرات ریز در هوای رطوبتی با دمای حرارت معمولی به هیدروکسید کلسیم واکنش های شیمیایی نشان می دهد و ترکیباتی را ایجاد می‌کند که دارای خواص سیمانی بوده و چسبندگی دارند.
این سیمان ها را با آسیاب شدن و ترکیب کردن پوزولان با سیمان معرفی می کنند و به عنوان یک جایگزین عالی به جای سیمان مورد استفاده قرار می دهند. با اضافه کردن پوزولان شاهد تاثیر پوزولان در بتن می شوید. بدون اینکه مقدار معین سیمان حاوی خمیر را بیشتر کند، نسبت آب به سیمان را کمتر می‌کند.
انواع پوزولان
با توضیحاتی که در مورد پوزولان داده شد می توان این مواد را در دو دسته تقسیم بندی کرد که شامل موارد زیر می شوند:
پوزولان های طبیعی
شامل سنگ هایی هستند که منشا آنها آتشفشانی بوده و مثل ریولیت شیشه ای و بعضی از رس های رسوبی و شیل ها که بعضی از این مواد پوزولان به همان شکلی که در طبیعت ایجاد می شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ ولی بعضی از پوزولان ها برای اینکه در بتن و تولید آن استفاده شوند، مانند خاک رس کلسینه
باید کارهایی مانند فعال سازی حرارتی روی آنها انجام شود تا کارایی لازم برای تولید بتن را داشته باشند.
پوزولان های مصنوعی
این پوزولان ها را انسان ها تولید می کنند. با گرما دادن به بعضی از مواد خاصیت پوزولان طبیعی را در آنها ایجاد می‌کنند که بعضی از آنها با حرارت زیاد مانند سیمان ریز می شوند. طی مراحلی پوزولانی مناسب ایجاد می شود. اما پوزولان های مصنوعی دارای مشکلات و معایبی هم هستند که تاثیر پوزولان در بتن را به اختصار توضیح می دهیم.
مزایای استفاده از سیمان پوزولانی
گفته شد که می توان این ماده را با ترکیب مواد دیگر حالت چسبندگی در آن ایجاد کرد و در تولید بتن به جای سیمان از آن استفاده کرد. تاثیر پوزولان در بتن بسیار مفید و کاربردی است. از مزایای سیمان های پوزولانی شامل موارد زیر است:
- مقرون به صرفه و اقتصادی بوده و مقاومت بتن را افزایش می دهد.
- سیمان حاوی پوزولان ها میزان تولید حرارت و گرما از طریق هیدراتاسیون را در سیمان کمتر می کند.
- با استفاده از پوزولان می توان مقدار مصرفی سیمان در بتن را کمتر کرد.
- این سیمان های حاوی پوزولان مقاومت زیادی در مقابل مواد شیمیایی و فاضلاب ها دارند.
- به دلیل ویژگی های زیاد شیمیایی و فیزیکی سیمان احتمال ترک خوردگی در سطح بتن وجود ندارد.
- با تاثیر پوزولان در بتن موجب کاهش هزینه تولید سیمان می شوید.
- سیمان های پوزولان از میلگردها و حتی مصالح ساختمانی که در بتن وجود دارد، در مقابل مواد خورنده حفاظت می کنند.
- در صورت استفاده از سیمان پوزولانی در زمان بتن ریزی حجم بتن کاهش پیدا می کند.
- در مقابل سرما و یخ زدگی هم بسیار مقاوم است.
واکنش و تاثیر پوزولان ها در بتن
موادی به نام آهک و هیدروکسید کلسیم با آهک می تواند 25/0 از سیمان را که هیدراته شده را به وجود بیاورد. البته این مواد به تنهایی در مقاومت یا دوام بتن موثر نیست. زمانی که به این مخلوط پوزولان اضافه می شود با مخلوط شدن با آهک واکنش پوزولانی ماده ای به نام سیلیکات کلسیم بیشتر و اضافی تولید می کند. این مواد تازه تولید شده موجب چسبندگی بتن ها می شوند. پس می توان با مقدار اندکی آهک در مجاورت سیمان و پوزولان به تاثیر پوزولان در بتن و واکنش هایی دست پیدا کرد که عبارت اند از:
- افزایش تراکم
- کمتر شدن میزان مصرف سیمان
- افزایش مقاومت بیشتر بتن
- از بین رفتن یا کمتر شدن سیمان به واکنش های قلیایی _ سیلیس
کاربرد پوزولان در بتن
امروزه در کل دنیا برای تولید بتن با خاصیت مقاومت و دوام زیادتر در مقابل حمله شیمیایی و تنش های حرارتی از پوزولان ها استفاده می کنند. تاثیر پوزولان در بتن بسیار چشمگیر بوده و کیفیت و خاصیت آن را بهتر و بیشتر می کند. کاربردهای پوزولان در بتن به مواد زیر می توان اشاره کرد:
- کمتر شدن میزان سیمان و صرفه جویی اقتصادی
- افزایش مقاومت بتن
- کم شدن سرعت و اندازه حرارت فعالیت آبگیری سیمان
- بهبود شبکه های توزیع اجزای بتن
- افزایش مقاومت و پایایی بتن توسط کمتر شدن نفوذ پذیری
پوزولان‌ها چگونه تولید می شوند؟
گفته شد که دو نوع پوزولان وجود دارد، طبیعی و مصنوعی یا صنعتی. این پوزولان های صنعتی هم با دو روش تولید می شوند. هدفمند و غیر هدفمند که غیر هدفمند معمولا پوزولان هایی هستند که در طی مراحلی مواد زائد و اضافی تولید می کنند. همین علت موجب می شود در این پروسه تولید مواد مصنوعی، پوزولان هایی که تولید می شود از لحاظ خاصیت مانند: کیفیت، درجه بندی، عملکرد، خواص و رنگ با هم دارای تفاوت هایی باشند که در نهایت میزان تاثیر پوزولان در بتن نیز تغییر خواهد کرد.
یکی از مهم ترین پوزولان هایی که تولید می شود، خاکستر بادی است که محصول مراحل تولید نیروگاه های زغال سنگ است. بعضی از این مواد هم مانند: دوده سیلیسی و سرباره در بعضی از پالایشگاه های فولاد تولید می شوند. پوزولان های هدفمند دسته دیگری از پوزولان ها هستند که مثل VCAS و متاکائولن به روش هدفمند ساخته می شوند. از لحاظ رنگ کیفیت و دیگر خصوصیات می توان آنها را کنترل کرد و در درجه های متفاوتی از کیفیت آنها را تولید کرد.
تاثیر پوزولان در بتن
استفاده آن در ترکیب های بتنی از محدودیت هایی برخوردار است که باید طبق اصول استاندارد تولید بتن انتخاب و تهیه شود. زیرا مقدار مصرف انواع مختلف پوزولان و تاثیر آنها متفاوت است که به نوع کاربرد بتن ها بستگی دارد.
کلام آخر
با ترکیب بتن سیمان و پوزولان به نوعی از سیمان ترکیبی به نام سیمان پوزولانی دست پیدا می کنید. با مخلوط شدن نسبت وزنی ۱ به ۴ این سیمان با مواد با کیفیت و مناسب می توان بهترین تاثیر پوزولان در بتن و بهترین مقاومت را از این مواد به دست آورد.