نیازمندی های صنعت بتن
نیازمندی های صنعت بتن

خاکستر بادی-مشاوره در خرید پوزولان های بتن

خاکستر بادی و یا خاکستر پودر شدۀ سوخت (PFA) کروی شکل آمورفوس است که از ذرات باقی مانده از احتراق زغال سنگ پودر شده به‌دست می­آید (شکل 2-5). استفاده از این پوزولان در بتن بسیار رایج است و متداول‌ترین پوزولان مصنوعی می­باشد. این مواد نقش قابل توجهی در توسعه بتن با مقاومت بالا ایفا کرده­اند. مشخصات خاکستر بادی در ASTM C 618[1]، BS EN 450-1 [2] و CAN/CSA A23 [3] ذکر شده است.


[1]. مشخصات استاندارد خاکستر زغال سنگ و پوزولان­ خام یا طبیعی تکلیس شده برای استفاده در بتن.

[2]. خاکستر بادی برای بتن- بخش 1، تعاریف، مشخصات و معیار انطباق.

[3]. مصالح بتن و روش­های ساخت و ساز بتن.

 

امتیاز دهید
5/5
ریز نگار ذرات کروی شکل خاکستر بادی، انجمن سیمان پرتلند
ریز نگار ذرات کروی شکل خاکستر، انجمن سیمان پرتلند

زغال سنگ توسط تجزیۀ مواد گیاهی و بدون دسترسی به هوا تحت اثر رطوبت، فشار و حرارت تشکیل می‌شود (1979Varres, ). زغال­سنگ‌ها بر اساس درجه زغالی شدن­شان رتبه­ بندی می‌شوند. زغال سنگ قهوه­ ای پایین‌ترین مرتبه زغال سنگ است، زغال سنگ زیر بیتومینه، سیاه رنگ و تُرد می‌باشد که در جایگاهی بین زغال سنگ قهوه ای و زغال­ سنگ بیتومینه قرار می­گیرد. زغال سنگ بیتومینه (نرم) بالاترین فراوانی را در زغال سنگ­ها دارد و زغال سنگ انتراسیت (سخت) بالاترین مرتبه را بین زغال سنگ­ها دارد (1987،Helmuth ).

سیمان پرتلند غنی از آهک (CaO) است در حالی‌که این ماده در خاکستر کم می‌باشد. اگرچه خاکستر نسبت به سیمان پرتلند از آهک بسیار کمتری برخوردار است، امّا عملکرد خاکستر بادی در بتن اساساً توسط مقدار آهک آن هدایت می‌شود. خاکستر کم کلسیم معمولاً از احتراق ذغال سنگ انتراسیتی یا بیتومینه تولید می‌شود. خاکستر پر کلسیم عمدتاً از سوختن زغال سنگ قهوه ­ای و زیر بیتومینه تولید می‌شود. خاکستر کم‌کلسیم حاوی مقدار کمی از کلسیم اکسید است (کمتر از 8 الی 10 درصد).

این خاکستر ‌به‌طور‌ قابل توجهی متفاوت از خاکستر پر کلسیم می­باشد که حاوی مقدار قابل توجهی از کلسیم اکسید است (بیش از 20 درصد). امیدواریم هرگونه سوء تعبیری با مواد غیر مشابه رخ ندهد. پیشوند‌هایی مانند کم، متوسط و پر کلسیم برای تفکیک مقدار کلسیم اکسید خاکستر بادی می‌باشد که به ترتیب 10 درصد، بین 10 الی 20 درصد و بیش از 20 درصد بر حسب جرم می‌باشند. بیشتر خاکستر‌های بادی در دو گروه کم کلسیم و پر کلسیم قرار می‌گیرند. این مواد بعد از سوختن زغال سنگ به‌دست می­آیند. واقعیت دیگر این است که اشتراک ­گذاری آنها با خواص فیزیکی مشابه (خاکستر کم کلسیم و پر کلسیم) آنچنان رایج نیست.

آنها از لحاظ شیمیایی تفاوت زیادی باهم دارند. بنابراین، رفتار مختلفی در بتن خواهند داشت و این تمایز باید در تنظیم نسبت بتن مد نظر قرار گیرد. استفاده از خاکستر کم کلسیم و خاکستر پر کلسیم به جای یکدیگر بدون شک منجر به تغییرات قابل توجهی در عملکرد خواهد شد. با توجه به عدم تشابه خاکستر کم کلسیم و پر کلسیم و نامیدن هر دو ماده به عنوان ”خاکستر“ احتمال وقوع آسیب افزایش می­یابد به‌خصوص برای کاربران بی تجربه این امر بیشتر برجسته است.

خاکستر بادی سیمان دوده سیلیس میکروسلیس

عملکرد خاکستر بتن به ­شدت از ترکیبات شیمیایی تأثیر می­پذیرد. در بتن با مقاومت 20 تا MPa 35 معمولاً مقدار خاکستر بادی مصرفی 15 الی 25 درصد جرم مواد سیمانی است. مقدار 30 الی 40 درصد خاکستر مصرفی برای کاربری‌های ویژه استفاده می‌شود که عبارتند از: کاهش واکنش قلیایی سیلیس (ASR) و پایداری در مقابل حمله سولفات. خاکستر پر کلسیم به سبب داشتن هر دو مشخصه هیدرولیکی و پوزولانی بودن برای بهبودی مشخصات مکانیکی بتن با مقاومت بالا، بسیار مناسب است. با این حال، خاکستر پر­کلسیم ممکن است به‌جای بهبود پایداری در مقابل حمله سولفات، این خصیصه را ضعیف­تر کند (1992، Tikalsky و Carrasquillo).

همچنین خاکستر پر کلسیم به ویژه در مقایسه با خاکستر بادی کم­کلسیم، در مقابله با واکنش­های قلیایی سیلیس کمتر مؤثر است (2002، Malvar و همکاران). مخلوط بتن پر مقاومت دارای 30 الی 40 درصد خاکستر بادی (به نسبت جرم سیمان) بدون مصرف میکروسیلیس و متاکائولن واکنش پذیر، ‌به‌طور‌ موفقیت آمیزی با مقاومت فشاری MPa 80 تولید شده است.

هر نوع از خاکستر بادی مزایا و معایبی دارد. وقتی خاکستر بادی کم کلسیم به مقدار مؤثر استفاده شود با توجه به توانایی تخفیف واکنش قلیایی سنگ دانه‌ها و آسیب پذیری ناشی از حملۀ سولفات نسبت به خاکستر بادی پر کلسیم عمکرد بهتری دارد. خاکستر بادی کم کلسیم، واکنش پوزولانی کند‌تری دارد و توسعۀ مقاومت اوّلیه آن کندتر از بتنی است که دارای همان اندازه از خاکستر بادی پر کلسیم است.

واکنش آهستۀ خاکستر کم­ کلسیم به دلیل کندی در توسعۀ مقاومت اوّلیه برای سیستم چالش‌­آفرین است. این چالش‌ها در بتن ­های پیش تنیدۀ پیش کشیده، ساخت و ساز سریع و یا سازه پس کشیده ایجاد می­شود. بنابراین، خاکستر کم کلسیم به ندرت در بتن‌های پیش تنیده و یا ساخت و ساز‌های سریع مورد استفاده قرار می­گیرد. برای اینکه سرشت پوزولانی این مواد در بلند مدت به مقاومت مطلوب می­رسد. بسته به ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی چسبنده کل سیستم، غیر معمول نیست که برای رسیدن به مقاومت بالاتر، مخلوط بتن با مقدار خاکستر کم­ کلسیم 20 درصد و یا بیشتر متناسب شود. از سوی دیگر، مقدار بالای کلسیم اکسید در خاکستر بادی پر کلسیم می‌تواند تأثیر مستقیم بر روی بیشتر شدن مقاومت اوّلیه داشته باشد.

این تعبیر غلط است که خاکستر برای افزایش مقاومت اوّلیه نامناسب است. شاید این تصوّر برای خاکستر کم کلسیم درست باشد امّا الزاماً اینطور نیست، چون خاکستر پر کلسیم عملکرد مطلوبی در مقاومت اوّلیه بتن دارد. مشاهده شده که در دمای متوسط تا گرم، مقاومت اوّلیۀ بتن­های عرضه شده برای عناصر پس تنیده به همراه خاکستر پر کلسیم (در مقدار 20 الی 40 درصد) مقاومت فشاری بیشتری نسبت به بتن ­هایی داشته که حاوی 100 درصد سیمان پرتلند معمولی بوده­اند.

شکل کروی ذرات خاکستر بادی نقش مهمی در روانی بتن دارد. افزایش کارایی در همان سطح از قوام، در کنارِ کاهش تقاضای آب، موجب کاهش نسبت W/B می‌شود. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکستر بادی، وابسته به منبع تولید این ماده است. در یک نیروگاه تولید برق، حتّی هر یک از واحد­های احتراق دارای یک ویژگی سوختن منحصر به فرد می‌باشند. بنابراین، به جز مواردی که اقدامات مؤثری در جهت کنترل منبع تولید مبذول می­شود، با دریافت خاکستر از واحد­های احتراق متعدد، از محموله به محمولۀ دیگر تناقضات بیشتری رخ می­دهند. تولید کنندگان بتن پرمقاومت باید به چنین نکاتی توجه نمایند.

 
 
اشتراک گذاری Telegram Facebook WhatsApp Twitter