نحوه ی تشکیل و کاربرد پوزولان

نحوه ی تشکیل و کاربرد پوزولان

از نظر زمین شناسی پوزولانها حاصل انفجارت آتشفشانی با ساختار سیلیسی و آلومینی می باشند که میل ترکیبی زیادی با آهک و قلیایی ها دارند. فوران ناگهانی و شدید گدازه های آتشفشانی باعث تشکیل ذرات ریزی می شود که مواد گازی موجود در این ذرات باعث پديد آمدن حبابهاي ريزي در آنها شده که در نهایت مشخصه پوک بودن و داشتن سطح ویژه گسترده را به ذرات می دهند. قابلیت ترکیبی ذرات شیشه ای(پوزولان) در حالت پودر و شرایط مناسب با آب و آهک، موجب شده تا با خواص سیمانی خود بر کیفیت محصول افزوده و با تشکیل ژل سیلیکاتی ویژه، در برابر عوامل مخرب و تهاجمات و تنشهای حرارتی، مقاومت بسیار خوب و مطلوبی را از خود نشان دهد. رفتار مشابه پوزولان را می توان در سرباره یا میکروسیلیس مشاهده نمود که امروزه در دنیا برای ساخت بتنهایی با مقاومت و دوام بیشتر در برابر تهاجمات شیمیایی و تنشهای حرارتی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

طبق استاندارد ملی ایران سیمانهای پوزولانی به دسته سیمان پرتلند پوزولانی و سیمان پرتلند پوزولانی ویژه طبقه بندی می شوند. در سیمان پرتلند پوزولانی، ماده پوزولانی حداقل 5% و حداکثر 15% وزنی سیمان را تشکیل می دهد و این سیمان با نشانه پ.پ. عرضه می گردد. در سیمان پرتلند پوزولانی ویژه، ماده پوزولانی حداقل 15% و حداکثر 40% سیمان را تشکیل داده و این سیمان با نشانه پ.پ.و. عرضه می گردد.

نحوه فعالیت پوزولان در سیمان و نقش آن در بهبود کیفیت ملات و بتن :

وقتی پوزولانها در سیمان حضور دارند می توانند به تدریج با آهک موجود در خمیر سیمان با آب به ویژه واکنش فازهای آلیت(C3S ) و بلیت(C2S ) با آب ایجاد می شود، در محیط مرطوب ترکیب شوند و هیدرات های سیلیکاتی مناسب را به صورت ژل چسباننده تولید نمایند. تولید این مواد چسباننده به مرور زمان فضاهای خالی را پر می کنند زیرا حجم آن از مواد اولیه بیشتر است. پر کردن فضاهای خالی موجب افزایش مقاومت، افزایش مدول ارتجاعی ، کاهش ضریب یا نسبت پواسون و بهبود سایر خواص مکانیکی خمیر سیمان می شود.

همچنین کاهش فضای خالی موجب افزایش نفوذ ناپذیری خمیر شده و جذب آب خمیر سیمان كم ميگردد ودوام آن در برابرحملات شيميايي بدليل نفوذ كمتر آب افزايش مي يابد.ازطرفي هم كاهش جذب آب موجب ميشود تا دوام خمير سيمان در برابر سیکلهای یخبندان بهبود یابد. بسیاری از عوامل مضر شیمیایی مانند سولفات ها و یون کلر از طریق فضای خالی موجود به داخل بتن راه می یابند که با کاهش این تخلخلها می توان به دوام بیشتربتن کمک نمود كه علاوه بر این برخی حملات سولفاتی با ترکیب سولفاتها و هیدروکسید کلسیم همراه است و کاهش هیدروکسید کلسیم می تواند این حملات را کمرنگ کند.

مطمئناً وقتی پوزولان ها جایگزین سیمان شوند، بخشی از ماده چسباننده که سریع عمل می نماید حذف شده و جهت انجام واکنشهای تکمیلی، پوزولانها باید منتظر تولید هیدروکسید کلسیم بمانند و به همین دلیل گیرش اولیه و نهایی سیمان های آمیخته پوزولانی اندکی طولانی تر می شود و مقاومت های اولیه بمیزان حدود 5 تا 15 درصد (بسته به درصد پوزولان مصرفی) کاهش می یابد. هر چند افزایش زمان گیرش اولیه و نهایی در بسیاری از موارد یک نکته مثبت است اما در برخی کارها ممکن است بعنوان یک مشكل مطرح گردد، لذا برخی کارخانه ها با تغییر کیفیت کلینکر و بکارگیری پوزولان های فعالتر و ریزتر این مشکل را مرتفع می نمایند.

وجود پوزولانها می تواند تا حدودی مشکلات ناشی از حملات سولفاتی و به ویژه واکنشزایی سنگدانه ها با قلیایی های سیمان و انبساط سیمان و بتن که در اثروجود آهک آزاد و MgO آزاد می باشد، را کنترل نماید. کاهش گرمازایی و مهمتر از آن کاهش سرعت گرمازایی اولیه، یکی از نکات مثبت سیمانهای آمیخته پوزولانی است. در زمان ریختن قطعات بتن حجیم با ضخامت زیاد مشکل حبس گرما و افزایش دما در درون بتن و ایجاد تنشهای حرارتی مشاهده می گردد که این امر می تواند به ایجاد ترک و میکرو ترک به ویژ در قطعات غیر مسلح منجر گردد، این مشکل با مصرف پوزولان با درصد های بیش از 25% قابل حل است. برخی پوزولان های طبیعی مانند توف و خاکسترهای آتشفشانی ممکن اسلامپ بتن را کم کنند و آب مصرفی را افزایش دهند اما با تنظیم میزان آب به سیمان و بکارگیری فوق روان کننده مناسب کارایی بتن و ملات بهبود می یابد.

کاربرد و ویژگی های سیمان پرتلند پوزولانی:

1مشخصات فیزیکی سیمان پرتلند پوزولانی مشهد در حد سیمان پرتلند تیپ 2 بوده و با معیارهای استاندارد ملی ایران بشماره 3432 مطابقت کامل دارد.

-حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند پوزولانی کمتراز سیمان شاهد( سیمان تیپ2 ) بوده و در بتن ریزی های حجیم در هوای گرم از افزایش دمای بتن تازه و بروز ترک های حرارتی جلوگیری می نماید.

-پدیده آب انداختگی بتن حاوی پوزولان کمتر از بتن شاهد بوده و از بروز ترک های سطحی و عمقی جلوگیری می نماید.

-طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) و استاندارد ملی ایران بشماره 6044 دمای بتن تازه نباید از 32 درجه سانتی گراد برای بتن معمولی و 15 درجه سانتی گراد برای بتن حجیم تجاوز نماید اما در تابستان و فصل گرما دمای بتن تازه در اکثر مناطق ایران از این حد فراتر رفته و لذا کاربرد بتن حاوی پوزولان کارسازتر خواهد بود.

-سیمان پرتلند پوزولانی مصرف عمومی داشته و مشابه سیمان تيپ2 در ساخت ملات یا بتن بکار می رود.

-واکنش پوزولانی منجر به کاهش آهک شکفته داخل بتن شده که ضمن کاهش خلل و فرج، از نفوذپذیری این بتن کاسته و از بروز پدیده شوره زدن و سفیدک بتن و کربناته شدن آن جلوگیری می نماید. این کاهش نفوذپذیری موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور می گردد.

-بالا بودن درجه نرمی(بلین) سیمان پرتلند پوزولانی منجر به تعدیل روند واکنش سیمان و افزایش جرم ویژه بتن و مقاومت استاندارد و نهایی آن می شود.

-با توجه به فقدان فیلر در سنگ دانه های ریز به علت شستشوی آنها و عدم استفاده سیستم فیلر گیر در کارخانجات ماسه سازی برای افزایش کارایی بتن، سیمان بیش از اندازه مصرف می شود که منجر به بروز پدیده جمع شدگی و انقباض و ترک خوردگی می گردد، بنابر این کاربرد سیمان پرتلند پوزولانی در این زمینه از جمع شدگی و انقباض و ترک خوردگی، جلوگیری بعمل می آورد.

-نسبت آب به سیمان نباید از 50% بیشتر باشد. افزایش بی رویه آب در بتن تازه سبب افت چشمگیر مقاومت آن می گردد بطوریکه اگر مقدار آب 1% اضافی مصرف شود می تواند تا 4% افت مقاومت بدنبال داشته باشد.

 بعضی از خواص ویژه سیمان پرتلند پوزولانی نظیر واکنشهای قلیایی و سیلیکاتی و دوام در برابر املاح مهاجم و .... مواردی هستند که ضرورت دارد مصرف کنندگان مطالعات بیشتری در خصوص آن انجام دهند.

  - قابلیت کاربرد بیشتر با سنگدانه های مستعد برای واکنش های قلیایی سیلیکاتی.

  - بارگذاری روی سازه های ساخته شده در زمان طولانی تری نسبت به سیمان تيپ2 انجام شود.

  - در جاهاییکه نیاز به گیرش اولیه سریع می باشد کاربرد آن دارای محدودیت است.

   طبق آیین نامه بتن ایران ( آبا ) حداقل زمان عمل آوردن (مراقبت و محافظت پس از تراکم) بتن در هر دمایی:

ال خوب( محیط مرطوب و محافظت شده در برابر تابش مستقیم خورشید وباد) باشد، اقدامی خاص ضرورت ندارد.

ب متوسط( محیط نیمه مرطوب و محافظت شده ) باشد طبق رابطه " 80/(10+T) روز" خواهد بود.

ج- ضعیف( محیط خشک و حفاظت نشده) باشد، طبق رابطه " 140/(10+T) روز" خواهد بود.

                    T : دمای سطح بتن می باشد.

   بتن ریزی با این نوع سیمان در هوای سرد و دمای محیط کمتر از 5 درجه سانتی گراد توصیه نمی شود.

مشخصات شیمیایی الزامی سیمان های پرتلند پوزولانی در مقایسه سیمان تیپ II تولیدی مجتمع صنعتي كارخانجات سیمان مشهد :

 مشخصات فیزیکی سیمان های پرتلند پوزولانی در مقایسه با سیمان تیپ II تولیدی مجتمع صنعتي كارخانجات سیمان مشهد :

استاندارد ملی ایران به شماره 3433 پوزولان را این گونه تعریف نموده است: پوزولان ها مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومین داری هستند که به خودی خود خاصیت چسبانندگی کمی داشته و یا ندارد ولی به صورت گرد نرم در مجاورت رطوبت و در دمای معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی نشان داده و ترکیباتی با خواص سیمانی بوجود می آورد. خاکهای دیاتمه دار، شیل و چرتهای اوپالینی، توف های شیشه ای، خاکسترهای آتشفشانی و پوکه سنگهای طبیعی نمونه هایی از انواع پوزولانها می باشند که هر کدام از آنها به صورت کلسینه شده یا نشده به کار برده می شود. بعضی از خاک رس و شیلها نیز پس از کلسینه شدن خواص پوزولانی قابل قبولی پیدا می کنند.

از نظر زمین شناسی پوزولانها حاصل انفجارت آتشفشانی با ساختار سیلیسی و آلومینی می باشند که میل ترکیبی زیادی با آهک و قلیایی ها دارند. فوران ناگهانی و شدید گدازه های آتشفشانی باعث تشکیل ذرات ریزی می شود که مواد گازی موجود در این ذرات باعث پديد آمدن حبابهاي ريزي در آنها شده که در نهایت مشخصه پوک بودن و داشتن سطح ویژه گسترده را به ذرات می دهند. قابلیت ترکیبی ذرات شیشه ای(پوزولان) در حالت پودر و شرایط مناسب با آب و آهک، موجب شده تا با خواص سیمانی خود بر کیفیت محصول افزوده و با تشکیل ژل سیلیکاتی ویژه، در برابر عوامل مخرب و تهاجمات و تنشهای حرارتی، مقاومت بسیار خوب و مطلوبی را از خود نشان دهد. رفتار مشابه پوزولان را می توان در سرباره یا میکروسیلیس مشاهده نمود که امروزه در دنیا برای ساخت بتنهایی با مقاومت و دوام بیشتر در برابر تهاجمات شیمیایی و تنشهای حرارتی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.