بخشی از مقاله
چکیده:
بتن یکی از مهمترین مصالح مصرفی در ساخت و سازهای عمرانی میباشد که به علت دارا بودن ویژگیهای مناسب، استفاده از آن در حال افزایش است. سیمان مهمترین اجزای تشکیل دهنده بتن می باشد. در تولید سیمان به ازای هر تن کلینکر حدود یک تن گاز دی اکسید کربن وارد هوا میشود. در این مقاله سعی شده است با استفاده از مواد جایگزین علاوه بر کاهش قیمت تمام شده با استفاده از مواد جایگزین در ایجاد یک محیط زیست سبز نیز کمک کرد و همچنین نقش بسزایی در توسعه پایدار خواهد داشت.
به منظور رسیدن به توسعه پایدار میبایستی از مصالح نوین در ساخت و سازها به ویژه در سازه های بتنی استفاده نمود و تلاش کرد تا با کاربرد مصالح مناسب برای جایگزینی بخشی از سیمان، بتن های با کارایی بهتر تولید نمود. برای رسیدن به این هدف مهم با استفاده از مواد جایگزینی چون پوزولان های طبیعی و مصنوعی شامل خاکستر پوسته برنج، سرباره مس، خاکستر بادی، دوده سیلیس و رس کلسیته شده و همچنین مواد شیمیایی افزودنی روان کننده بعنوان مواد جایگزین در جهت کاهش مصرف سیمان استفاده نمود. همچنین با بکار گیری باطله های جامد کارخانه زغال شویی در صنعت سیمان ضمن حذف اثرات منفی آن از محیط زیست منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی ناشی از سوخت های فسیلی و مواد اولیه سیمان نیز میگردد.
.1 مقدمه
تولید سیمان برای کاربرد آن در ساخت و سازهای ساختمان های بتنی امروز مواجه با مشکلاتی همچون تهیه مواد خام اولیه نظیر سنگ آهن و خاک رس، تولید گاز کربن دی اکسید و ایجاد آلودگی محیط زیستی و مصرف سوخت بالا برای تولیدات سیمانهای مختلف گشته است. با وجود خواص بسیار مناسب پوزولان ها و توجیه اقتصادی آن متاسفانه در کشور ما هنوز شناخت واقعی از این مواد پیدا نشده و کاربرد آن گسترش نیافته است.
از آنجا که منابع عظیمی از پوزولان های طبیعی و نیز مصنوعی در کشور وجود دارد شایسته است با تحقیقات وسیع تر و منسجم تر در شناخت بیشتر و کاربرد این مواد مکمل سیمان در بتن همت گماشت. این مواد تنها با آسیاب شدن و بدون نیاز به سوخت برای فرآیند تولید نظیر سیمان میتوانند جایگزین سیمان گشته و علاوه بر ارزانی و صرفه جویی اقتصادی خواص جدیدی را به بتن ساخته شده با آنها بدهد و آلودگی ناشی از تولید سیمان در محیط را نیز کاهش دهد.
.2 خاکستر پوسته برنج
خاکستر پوسته برنج طبق استاندارد - ای اس تی ام - 2 1در گروه پوزولان های مصنوعی قرار گرفته است. فراوانی پوسته برنج در شالیزارهای شمال ایران موجب تخریب زیست محیطی شده است. در حالی که پوسته برنج یک فرآورده با ارزش و یک ماده خام صنعتی با قابلیت های مصنوعی محسوب می شود و پوسته برنج شامل 80 درصد مواد آلی و 20 درصد مواد معدنی است. خاکستر حاصل از سوزاندن پوسته برنج دارای درصد بالایی سیلیس است که با آسیاب مناسب آن میتوان عملکرد پوزولانی آن را بهبود بخشید و به مراتب مصرف سیمان را در صنعت ساختمان کاهش داد و همچنین استفاده از خاکستر پوسته برنج عملکرد بتن را در مواردی که برای ما نیاز است ارتقاء میدهد.
1-2 بررسی مقاومت فشاری واکنش تدریجی خاکستر پوسته برنج با ترکیبات سیمان سبب ایجاد ژله بیشتر و بستن فضاهای خالی و در نتیجه کاهش نفوذ پذیری یون های مخرب و کاهش کمتر مقاومت فشاری بوده است. مقاومت فشاری بتن های حاوی خاکستر پوسته برنج نسبت به بتن های بدون پوزولان بیشتر است. - رنجبر، - 1380، - رمضانپور، - 1387 2-2 بررسی میزان نفوذ یون کلر عمق نمونه پس از 270 روز نگهداری نمونه های خاکستر پوسته برنج و بتن معمولی در محیط مخرب نمکی دریافت شد که نفوذ کلر در نمونه خاکستر پوسته برنج نسبت به بتن معمولی کمتر است بعلاوه با افزایش عمق نمونه غلظت یون کلر کاهش مییابد، مهمترین عامل زنگ زدگی و خوردگی آرماتور در بتن وجود یون کلراید است.
رابطه میان مقاومت فشاری و نفوذ تسریع شده یون کلراید بر میآید که میان پارامتر های مقومت فشاری و نفوذ تسریع شده یون کلراید در نمونه های گوناگون کاهش پیدا می کند و دوام و پایایی بتن در محیط های مخرب مانند نمک ها افزایش و نفوذ پذیری بتن و پدیده انبساط که باعث خرابی در بتن می شود، کاهش می یابد و در نتیجه کاهش نفوذ یون های کلر در بتن بر دوام و پایایی آن می افزاید.
- رنجبر، - 1380، - رمضانپور، - 1387 3-2 بررسی پتانسیل خوردگی آرماتور نمونه هایی با سنین شش تا نه ماهه در شرایط محیطی مخرب نمکی نشان می دهند که نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج دارای مقدار پتانسیل خوردگی کمتری نسبت به نمونه های بتنی معمولی هستند که نشان دهنده تاثیر بکارگیری خاکستر پوسته برنج در کاهش میزان نفوذ پذیری و در نتیجه کاهش نفوذ یون کلر و میزان خوردگی فولاد است.
- احمدی مقدم، - 1390، - رنجبر، - 1380 4-2 ساخت نمونه ها برای ساخت نمونه های بتنی، از طرح اختلاط بتن به روش - ای سی آی 2 - 211 به دست آمده است. نمونه های آزمایشگاهی با بکارگیری سیمان و دو نوع خاکستر پوسته برنج - خاکستر پوسته برنج طارم و خاکستر پوسته برنج لنجون - در شرایط محیطی نگهداری در آب، ساخته و مطابق استاندارد - مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، شماره های 581، 3206، 490، - 3203 آزمایش گردید. یکی از طرح ها بدون پوزولان بعنوان طرح شاهد و طرح بتن حالات دیگر شامل 85 درصد وزن سیمان بتن طرح شاهد و 15 درصد وزنی بتن طرح شاهد دو نمونه خاکستر پوسته برنج می باشد. نسبت آب به مواد سیمانی در کلیه طرحها ثابت و برابر 0,5 می باشد.
یکی از مواد افزودنی شیمیایی پرکاربرد روان کننده ها با پایه شیمیایی مختلف می باشند که بر خاصیت کاهندگی آب،خاصیت کارایی و روانی، در بالا بردن کیفیت بتن، مقاومت و نفوذ پذیری بتن نقش موثری دارند - رزازپور، 1393، . - 2 با افزایش روانی بتن نسبت آب به سیمان که موثرترین عامل در خواص مکانیکی بتن می باشد را کاهش می دهند. پیشرفت علم شیمی و نیاز روز افزون صنعت ساختمان به مواد افزودنی شیمیایی جدید، منجربه تحول در صنایع تولید کننده مواد افزودنی شیمیایی بتن شده است، به نحوی که در حال حاضر این صنعت در خصوص روان کننده ها پیشرفت های بسیاری را داشته است و افزودنی هایی با قدرت روان کنندگی بیشتری را به مرور زمان وارد بازار نموده است:
نسل اول: روان کننده بر پایه ملامین نسل دوم: روان کننده بر پایه لیگنوسولفونات
نسل سوم: فوق روان کننده بر پایه نفتالین سولفونات نسل چهارم: ابر روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات
آب مورد نیاز برای واکنش شیمیایی هیدراتاسیون که به صورت صد در صد وارد واکنش می شود 0,2 درصد وزن سیمان است . - Mather, 2002 - آب اضافی استفاده شده برای ایجاد روانی و کارایی مطلوب می باشد تا بتوان بتن را در داخل قالب به نحوه مناسبی جا داده و مخلوط بتن به طور همگن در قالب جا به جا شده از فضای فشرده بین آرماتور های مسلح کننده بتن عبور کنند. روان کننده ها برای دستیابی به همین خاصیت بدون افزودن آب استفاده میشوند.
