سوپر پوزولان و تاثیر آن بر بتن

سوپر پوزولان و تاثیر آن بر بتن

سوپر پوزولان و تاثیر آن بر بتن

پوزولان‌ها عبارتند از مواد سیلیسی، یا سیلیسی-آلومیناتی که خود به تنهایی فاقد خاصیت سیمانی هستند. این مواد در مجاورت رطوبت و طی واکنش شیمیایی با کلسیم هیدروکسید ناشی از هیداتاسیون سیمان واکنش پذیر میشوند. طی این واکنش ترکیب‌هایی با خاصیت شبه سیمانی به وجود می آید. مواد حاصل با ژل هیدرات کلسیم اولیه ناشی از هیدراتاسیون سیمان ترکیب میشود. این واکنش منجر به رشد مقاومت و کاهش نفوذپذیری بتن میشود. این فرایند را واکنش پوزولانی می نامند.

بر اساس مطالعات بتن دارای پوزولان، نسبت به بتن فاقد پوزولان، آهسته تر به مقاومت اولیه می‌رسد. اما مقاومت نهایی (به انگلیسی: ultimate strength) آن، برابر یا بیشتر می‌باشد. شایان ذکر است با اختلاط بین سیمان و پوزولان نوعی سیمان آمیخته با عنوان سیمان پوزولانی تهیه می‌شود.

چنانچه پوزولان مصرف شده در بتن علی رقم کاهش دمای هیدراتاسیون و نفوذپذیری، منجر به رشد مقاومت کوتاه مدت هم بشود یک سوپر پوزولان خواهد بود. بعلاوه این نوع از پوزولانها تا درصد های بسیار بالاتری هم قابل مصرف میباشند. در ادامه دو نوع سوپر پوزولان کاربردی را تشریح خواهیم کرد.

سوپر پوزولان و تاثیر آن بر بتن

میکروسیلیس یک سوپر پوزولان است که در صورت کاربرد درست، تاثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت و دوام ‌سازه‌های بتنی دارد. این پودر در حرارت‌زایی بتن تا حد زیادی ناشی از همان مکانیسم‌هایی است که باعث افزایش دوام و مقاومت بتن می‌شود. واکنش پوزولانی میکروسیلیس می‌تواند باعث کاهش میزان حرارت‌زایی بتن شود.

حرارت‌زایی یک گرم میکروسیلیس بیشتر از یک گرم سیمان پرتلند معمولی است. در مواردی بیشتر از ۲ برابر آن خواهد بود. اما مقاومت‌زایی بالاتر میکروسیلیس (۲ تا ۴ برابر سیمان)، امکان کاهش مقدار کل مواد سیمانی بتن برای دستیابی به مقاومت مشخص را فراهم کرده و به این شکل، استفاده از میکروسیلیس می‌تواند باعث کاهش حرارت‌زایی بتن شود.

معرفی سوپر پوزولان میکروسیلیس

تنها نکته ای که مصرف میکروسیلیس را در سالهای اخیر تحت تاثیر قرار داده میزان sio2 موجود در آن است. برای اینکه بتوان میکروسیلیس را یک سوپر پوزولان قلمداد کرد، باید میزان اکسید سیلیسیوم (SiO2) آن حتما بالای 90 درصد باشد. در غیر اینصورت واکنش پوزولانی کمی خواهد داشت. از طرفی با توجه به سطح ویژه بالایی که دارد منجر به افت اسلامپ و افزایش مصرف آب و به طبع آن کاهش مقاومت میشود. لذا در تامین و تهیه میکروسیلیکا باید بسیار دقت کرده و با دیتاشیت معتبر خریداری کنید. این مجموعه توانسته در سالهای اخیر ضمن همکاری مشترک با کارخانجات فروسیلیس، میکروسیلیکا با گرید A  یا همان میکروسیلیس با SIO2 بالای 90 درصد را تامین کند. مهمترین ویژگی این محصول تایدیه واحد آزمایشکاه قبل از ترخیص است.

جهت خرید میکروسیلیکا با گرید a این لینک را دنبال کنید.

معرفی سوپر پوزولان سیمان سبز

علی رقم تمامی مزایایی که میکروسیلیکا دارد نمیتوان از آن در درصدهای بیش از 10 درصد استفاده کرد. چرا که ضمن افزایش مصرف آب منجر به کاهش مقاومت میشود. همپنین سایر پوزولانهای موجود در کشور نیز در صورت مصرف بیش از 30 درصد منجر به افت مقاومت کوتاه مدت و بلند مدت میشوند. لذا اجرای پروژه هایی که نیاز به مصرف پوزولان بدون افت مقاومت هستند با چالش جدی روبرو خواهن بود.

این مجموعه ضمن چندین سال تحقیق و توسعه به دانش فنی فعالسازی سرباره های آهنگدازی کارخانه ذوب آهن اصفهان دست یافته است. با افزایش فعالیت سرباره، SAI آن به 100 رسیده است. لذا این محصول را میتوان تا 50 درصد جایگزین سیمان در ساخت بتن کرد. با این کار علاوه بر کاهش مصرف سیمان، افزایش روانی، مقاومت فشاری و مقاومت سایشی بتن را شاهد خواهیم بود. ضمنا مانع از بروز پدیده کربناسیون و واکنش سیلیسی قلیایی سنگدانه ها خواهد شد. همچنین از بروز سفیدک و شوره زدگی بتن ممانعت خواهید کرد.

جهت ثبت سفارش سیمان سبز و اخذ اطلاعات تکمیلی این لینک را دنبال کنید.

 

کاهش دمای هیدراتاسیون بتن

کاهش دمای هیدراتاسیون بتن

کاهش دمای هیدراتاسیون بتن

هیدراتاسیون سیمان در بتن دارای مراحل مختلفی است. این فرایند گرماده در چند فاز واکنشی رخ میدهد. هر مرحله تاثیر جداگانه بر میزان گیرش و مقاومت نهایی بتن خواهند داشت. شناسایی این نوع از فازهای گرماده و نحوه کنترل هریک، میتواند در پروژه های مختلف بسیار تاثیر گذار باشد. در این مقاله ابتدا فرایند افزایش دمای هیدراتاسیون تشریح شده و در نهایت راههای کنترل آن بررسی شده است.

مرحله اول هیدراتاسیون سیمان:

پس از مخلوط شدن سیمان و آب رخ می‌دهد و اوجگیری دما اتفاق میفتد. آلومینات (C3A) با H2O (یون‌ های کلسیم و سولفات) واکنش داده و اترینگایت (هیدرات آلومینات) را تشکیل می‌دهد. انرژی گرمایی ناشی از این واکنش‌، باعث تسریع گیرش اولیه می‌شود. در نتیجه این واکنش، در سطح ذرات سیمان  پوششی از نوع اترینگایت تشکیل میشود. این پوشش دسترسی ذرات سیمان به H2O را کاهش داده و سرعت واکنش را کاهش خواهد داد. از این فاز برای انتقال و ریختن بتن استفاده می‌شود.

مرحله اول هیدراتاسیون سیمان:

به دلیل واکنش بین سیلیکات کلسیم (C3S  و C2S) افزایش گرما ایجاد میشود. که باعث ایجاد هیدرات سیلیکات CSH می‌شود. ایجاد هیدرات سیلیکات همچنین تأثیر عمده ای بر مقاومت بتن در گیرش ثانویه دارد. کنترل دمای داخلی بتن می‌تواند بسیار مهم باشد زیرا دمای بتن در این مرحله می‌تواند به سرعت افزایش یابد تا به دمایی در حدود 70 تا 80 درجه سانتی‌گراد برسد.

کاهش دمای هیدراتاسیون بتن

در این دما، حداکثر درجه حرارت مطلوب واکنش حاصل شده است. از طرفی ذرات آزاد کاهش واکنش پذیر در اثر اتریتگایت اولیه یافته است. بنابراین این سرعت افزایش دما نیز طی این فرایند کاهش می‌دهد. این مرحله غالباً با مقاومت مطلوبی به پایان می‌رسد. بعد از تکمیل واکنش می‌توان قالب اطراف بتن را باز کرد. پس از مرحله فوق، روند هیدراتاسیون کمی کند شده و به آرامی ‌ادامه خواهد یافت. در نهایت ذرات سیمان موجود در ساختار بتن و آب به واکنش خود ادامه داده تا مقاومت بتن به حداکثر مقدار خود برسد.

دمای محیط هنگام اختلاط، بتن ریزی و عمل آوری بتن، در هیدراتاسیون سیمان نقش دارد. اگرچه همۀ سیمان‌ها واکنش یکسانی از خود نشان نمی‌دهند اما به طور معمول با افزایش دما، زمان گیرش کاهش می‌یابد.

به طور کلی، نوسان ۱۰ درجه فارنهایت می‌تواند حدود ۳۳ درصد زمان گیرش را تغییر دهد. دمای ایده آل واکنش سیمان، به طور معمول از ۵۰ تا ۷۰ درجه متغیر است. دمای زیر ۵۰ درجه سانتیگراد باعث کاهش شدید هیدراتاسیون می‌شود. هنگامی که دما به زیر ۴۰ درجه می‌رسد، رشد مقاومت اولیه هم به طور قابل توجهی کم می‌شود.

کاهش دمای بتن

با افزایش دما، سرعت هیدراتاسیون سیمان بیشتر می‌شود و در نتیجه زمان گیرش کاهش پیدا می‌کند. اما در دمای بالاتر از 230 درجه فارنهایت (110 درجه سانتی‌گراد)، محصولات هیدراتاسیون تشکیل شده تفاوت قابل ملاحظه ای با محصولات به دست آمده در دمای متعارف دارند. فازهای آلیت و بلیت هیدراته می‌شوند تا         α-C2SH متبلور به جای C-S-H آمورف به دست آید.

α-C2SH ماده ای متبلور و نسبتاً متراکمی است. از آنجا که نفوذ پذیری بالا و مقاومت فشاری کمی را ایجاد می‌کند، مضر است.

با افزودن سیلیس ریز آسیاب شده مانند آرد سیلیس (ماسه سیلیسی با سایز 0.1 الی 0.3 میلیمتر)به ساختار بتن، می‌توان از تشکیل α-C2SH  جلوگیری کرد یا آن را به حداقل رساند.

هنگامی که دمای محیط از ۷۰ درجه عبور می‌کند، هیدراتاسیون بیش از حد سریع می‌شود و می‌تواند منجر به نتایج مضر مانند ترک خوردگی و جمع شدگی پلاستیک، مقاومت‌ ۲۸ روزه پایین تر و کاهش مقاومت نهایی بتن شود. دمای آب مخلوط نیز در هیدراتاسیون نقش اساسی دارد زیرا دمای بتن را تغییر می‌دهد. دمای آب مخلوط را می‌توان تنظیم کرد، اغلب از طریق سرد کردن آب یا افزودن یخ به آب.

کاهش دمای بتن

در شرایطی که دمای محیط بتن ریزی بالا باشد عملا هیچ یک از راهکارهای بیان شده جوابگو نیستند. تنها راه مرقون به صرفه استفاده از افزونه های جایگزین سیمان است. اصطلاحا به این محصولات پوزولان میگویند. با افزودن پوزولان با درجه فعالیت مناسب میتوان افزایش دمای هیدراتاسیون را به شدت کاهش دهد. پوزولانها علاوه بر کاهش عیار سیمان مصرفی و دمای هیدراتاسیون، منجر به افزایش روانی بتن تازه میشوند. بعلاوه طی واکنش پوزولانی، منجر به رشد مقاومت بلند مدت بتن نیز میگردند. لذا یکی از راههای پیشنهادی جهت کاهش دمای هیدراتاسیون بتن و جلوگیری از بروز پدیده اترینگایت تاخیری، استفاده از انواع پوزولانهای موجود در کشور است.

شرکت بنا بنیان زیست فناور به عنوان اولین و تنها شرکت تخصصی فعال در زمینه پوزولانها و فعال سازی آنها در کشور از سال 94 شروع به فعالیت کرده است. این مجموعه دانش بنیان در پارک علم و فناوری همدان مشتقر میباشد. با استفاده از مشاوره های تخصصی مجموعه ما میتوانید سرباره آهن با فعالیت بالا را تا درصدهای بیش از 40 درصد هم در فرمول بکار ببرید. میکروسیلیکا گرید a  (سوپر پوزولان ) هم یکی از انواع پوزولانهای موجود است با ضمن افزایش مقاومت منجر به کاهش شدید جذب آب بتن میشود. سیمان سبز نوع 1 که در واقع نوعی پوزولان اصلاح شده میباشد را میتوان تا 50 درصد جایگزین سیمان کرد تا ضمن کاهش جذب آب بتن، افزایش مقاومت و روانی بتن را نیز شاهد باشیم.

 

 

پودر سنگ مزار

سیمان سبز و حفظ محیط زیست

سیمان سبز و حفظ محیط زیست


با استفاده از تکنولوژی سیمان سبز، مصرف سیمان را 50 درصد کم کرده و ضمن افزایش مقاومت، دوام بتن در هر شرایط آب و هوایی را تضمین کنید.

بررسی تاثیر جایگزینی درصدهای مختلف سیمان سبز نوع یک بر مقاومت فشاری و دوام بتن

یکی از معضلات افزونه های موجود در بازار، تاثیر بسیار زیاد آنها بر افت مقاومت کوتاه مدت بتن است. پودر سرباره آهن از جمله این افزونه ها میباشد. مصرف این مواد علی رغم کاهش قیمت تمام شده و کاهش دمای هیدراتاسیون، به علت افزایش زمان قالب برداری ناشی از دیرگیرشدن بتن بسیار محدود شده است. حداکثر درصدهای مصرفی به 20 درصد محدود میشود.

سیمان سبز و حفظ محیط زیست

تاثیر 35% سیمان سبز بر مقاومت فشاری بتن

همانطور که از نتایج پیداست، مقاومت فشاری از سن 28 روزه به نسبت طرح شاهد بیشتر است.



سیمان سبز و حفظ محیط زیست

تاثیر 40 درصد سیمان سبز بر مقاومت فشاری بتن

علی رغم 40 درصد کاهش مصرف سیمان، از سن 28 روز به بعد، مقاومت فشاری با طرح شاهد یکسان است.



سیمان سبز و حفظ محیط زیست

تاثیر 50 درصد سیمان سبز بر مقاومت فشاری بتن

بر اساس نتایج مقاومت فشاری، با 50 درصد جایگزینی سیمان سبز، تا سن 28 روز کمی افت مقاومت خواهیم داشت. اما در سن 91 روزه مقاومت فشاری رشد قابل ملاحظه ای دارد. رشد مقاومت به قدری است که حتی از مقاومت بتن شاهد هم بیشتر است.



سیمان سبز و حفظ محیط زیست

مقایسه تاثیر درصدهای مختلف سیمان سبز بر دوام بتن

در تمام درصدهای جایگزینی سیمان سبز به جای سیمان پرتلند، پارامترهای دوامی بهبود یافته و میزان تخریب ناشی از سیکلهای ذوب و انجماد نزدیک صفر خواهد شد.

 

سیمان سبز و حفظ محیط زیست

نتیجه گیری

بر اساس جدیدترین مطالعات در واحد تحقیق و توسعه شرکت بنا بنیان زیست فناور در پارک علم و فناوری همدان، مشخص شد که جایگزینی سیمان سبز به جای سیمان پرتلند نه تنها منجر به افت مقاومت نمیشود، بلکه باعث رشد مقاومت نیز میگردد. بر اساس نتایج تحقیقات، درجه فعالیت این نوع از پوزولان خاص، بیش از 100 است. این بدان معنا است که نسبت مقاومت 91 روزه بتن با 50 درصد جایگزینی سیمان سبز نوع یک، نسبت به بتن شاهد تقریبا برابر و حتی چند درصد هم بیشتر خواهد بود.

افزودن به سبد خرید