بتن قلیا فعال سرباره ای

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/04/31

عملکرد بتن ساخته شده با سیمان پرتلند در مقابل حمله عوامل شیمیایی مانند حمله اسیدی و حمله سولفاتی نگران کننده است. خمیر سیمان پرتلند در تماس با اسید دچار تجزیه می شود و علت اصلی در بسیاری از موارد حمله اسیدی به بتن، اسید مهاجم ترکیبی از چند نوع اسید است . برای مثال در بتنهای تحت تاثیر باران اسیدی، حمله اسید به بتن ترکیبی از سولفوریک اسید، نیتریک اسید و هیدروکلریک اسید میباشد.

بتن قلیا فعال سرباره ای:

واکنش یک ماده قلیایی با یک ماده جامد آلومینا-سیلیکاتی  برای تهیه یک ماده جامد قابل مقایسه با سیمان پرتلند سخت شده اولین بار توسط یک مهندس آلمانی به نام کهل در سال 1908 صورت پذیرفت.
پایه های علمی اساسی این ماده توسط  پوردن در سال 1940 بنا شد. پوردن بیش از 30 نوع سرباره کوره آهنگدازی را با محلول هیدروکسید سدیم ترکیب کرد و در نهایت به ترکیبی قابل مقایسه با سیمان پرتلند دست یافت و بدین گونه زمینه شکل گیری نوع تازهای از سیمان و بتن با نام قلیا فعال به دنیا معرفی گردید. در نمودار زیر  مصالح مصرفی مورد نیاز برای تولید بتن قلیا فعال سرباره ای بصورت شماتیک ذکر شده است.

 بتن قلیا فعال سرباره ای

یکی از منابع آلومینا-سیلیکاتی که در کشور ما به دلیل وجود کارخانه های متعدد فولادسازی به وفور به عنوان یک محصول جانبی یافت میشود سرباره است. در فرآیند تولید آهن و فولاد، علاوه بر محصول اصلی، محصولات دیگری نیز تولید میگردند که محصولات جانبی  نامیده میشوند. با توجه به حجم تولید بالای آنها، این محصولات مشکلات زیادی را از نظر آلایندگی و فضای مورد نیاز برای انباشتن ایجاد مینمایند بنابراین میتوان از سرباره که به راحتی در ایران قابل تهیه است به عنوان ماده آلومینا- سیلیکاتی جهت تولید بتن قلیا فعال بهره برد، ضمن اینکه این کار سبب برطرف شدن مشکلات انباشتگی سرباره نیز میگردد.

هنگامی که سرباره به تنهایی با آب ترکیب می شود، به صورت ذرات ریز تجزیه می شود؛ اما تشکیل یک لایه محافظ ناکارامد مانع از ادامه واکنشهای بعدی میشود. پوشش ایجاد شده بر روی سطح ذرات سرباره که پس از ترکیب با آب تشکیل میشود، مانع انجام هیدراتاسون در مراحل بعدی میشود. در نتیجه یک محیط قلیایی برای شکستن این پوشش لازم است. ژل CSH  عمده ترین محصول تولید شده در قلیا فعال سرباره سخت شده میباشدکه منشا مقاومت و سختی بتن میشود.محصول نهایی واکنش مشابه هیدراتاسیون سیمان پرتلند میباشد.  تفاوت اصلی در سرعت و شدت واکنش است.

بتن قلیا فعال سرباره ای

بتن قلیا فعال سرباره ای در محیط اسیدی:

از زمان به وجود آمدن و توسعه بتن قلیا فعال همواره یکی از ویژگیهای بارز آن مقاومت بالا در برابر محلولهای اسیدی بوده است .در سال 2012 ماچیه تحقیقی را بر روی تاثیر در صد محلول فعال کننده قلیایی و عمل آوری بر روی مشخصات مکانیکی و دوام بتن قلیا فعال سرباره ای انجام داد. نتایج این بررسی نشان داد که بتن قلیا فعال سرباره ای مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر حمله سولفاتی بهتری از بتن با سیمان پرتلند معمولی از خود نشان می دهد.

همچنین در اینجا بحث دوام بتن قلیا فعال سرباره ای به درصد مصرفی محلول قلیا فعال وابستگی نزدیکی دارد و عمل آوری بتن قلیا فعال سرباره ای در رطوبت نسبی 80 درصد و دمای 60 درجه سانتیگراد بهترین عملکرد در خواص مکانیکی و دوام این بتن ها را نتیجه میدهد.

 بتن قلیا فعال سرباره ای از جنبه زیست محیطی

سیمان به عنوان دومین محصول پر مصرف جهان، سهمی حدود 7 درصد در تولید کربن دی اکسید را دارا میباشد. 94 درصد سهم انرژی مورد نیاز برای تولید بتن از سیمان پرتلند صرف سیمان پرتلند میشود جایگزینی سرباره با سیمان می تواند راهکاری جهت کاهش آلودگی ها ناشی از سیمان باشد.
همچنین میزان انرژی مورد نیاز برای تولید سرباره کوره آهن گدازی حدود 7 درصد تولید سیمان پرتلند می باشد.

نتیجه گیری در مورد بتن قلیا فعال سرباره ای

1-مهمترین علت آسیب بتن در محیطهای خورنده اسیدی انحلال کلسیم هیدورکسید و ژل CSH میباشد که در بتن قلیا فعال سرباره ای با حذف سیمان و عدم وجود هیدورکسید سدیم عملکرد در مقابل عوامل شیمیایی خورنده بهبود مییابد.
2-مهمترین فاکتورهایی که در سرعت حمله اسیدی تاثیر گذارند؛ نوع اسید، غلظت اسید و شرایط کنش محلول اسیدی میباشند.مهمترین فاکتورهای مقاومت مصالح سیمانی در برابر حمله اسیدی نوع سیمان، عیار مواد سیمانی، نسبت آب به مواد سیمانی، نحوه عمل آوری و ساختار خلل و فرج میباشد و در بتن قلیا فعال سرباره ای نوع محلول قلیایی فعال کننده و نسبت محلول قلیایی به سرباره مهمترین فاکتورهای مقاومت در برابر عوامل شیمیایی خورند هستند.
 3-تجزیه ترکیبات بتن در اثر حمله اسید مهاجم، بستگی به میزان تخلخل خمیر سیمان، غلظت اسید، قابلیت انحلال نمک کلسیم تشکیل شده در واکنش فوق در آب دارد.
4- ژل CSH عمده ترین محصول ایجاد شده در سرباره قلیا فعال سخت شده میباشد، اما نسبت کلسیم به سیلیس در این حالت خیلی کمتر از ژل تولید شده در هیدراتاسیون سیمان پرتلند میباشد. 

سایر مقالات
انواع تیپ سیمانها و محل های مورد استفاده
انواع تیپ سیمانها و محل های مورد استفاده
به طور کلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشکیل می‌داد. لکن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته‌اند .مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره‌ای مشکلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند.
ادامه مطلب
عوامل فساد بتن و پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن
عوامل فساد بتن و پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن

علیرغم اینکه مدت نسبتا زیادی از پیرایش بتن نمی گذرد ( حدود 125 سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ‏‏، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است . با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود آورده است . در سازه های بتونی این پرسش مطرح است که آیا بتن با ترکیبات اولیه ی خویش به تنهایی توانسته است در شرایط زمانی و مکانی مختلف عملکرد بهینه ای داشته باشد ؟ متاسفانه بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه ، پاسخ منفی را بدست می دهد .

ادامه مطلب
کاربرد پوششهای صنعتی در نفوذناپذیری بتن
کاربرد پوششهای صنعتی در نفوذناپذیری بتن
در کنار روشهای متداول برای جلوگیری از نفوذپذیری و خوردگی بتن و آب بندنمودن آن چون استفاده از سیمانهای پوزولان طبیعی و مصنوعی، میکرو سیلیس، حفاظت کاتدی، پوشش آرماتور ها با رزین اپوکسی، استفاده از ورقهای محافظ آلیاژی، آرماتورهای آلیاژی و کامپوزیت و ورقه های، کاربرد ژئوسنتتیک ها استفاده از پوشش بتنی محافظ و بتن پلیمری، یکی از روشهای مقرون به صرفه و موثر استفاده از پوششهای صنعتی است، در این نوشتار به بررسی تاثیر برخی از پوششها در کاهش نفوذ برخی از یونهای مضر چون کلر و سولفات پرداخته می شود.
ادامه مطلب
بتن خود تراکم یا بتن خود متراکم چیست
بتن خود تراکم یا بتن خود متراکم چیست

بتن خود تراکم ( به انگلیسی Self Consolidating Concrete)  یا SCC که با نام بتن خود متراکم نیز شناخته می‌شود، نوعی بتن با روانی بالا و بدون جمع شدگی است که با ریخته شدن در محل، به خوبی تمامی فضاهای خالی را پر کرده و بدون نیاز به هیچ گونه فشار مکانیکی، به صورت خود به خود متراکم می‌شود. 

ادامه مطلب