پوزولان های طبیعی

پوزولان های طبیعی استفاده شده در این آزمایش
زئولیت طبیعی
پرلیت (پوزولان شیشه ای)
سنگ توف آتشفشانی

دو مخلوط بتن دیگر، یکی با خاکستر بادی کم کلسیم و دیگری با سرباره ریز کوره های مرتفع با نسبت های مخلوطی یکسان برای مقایسه آماده شدند.
یک مخلوط بتن سیمان پرتلند قراردادی با نسبت آب - سیمان  0.61 نیز به عنوان مخلوط مرجع فراهم گردید.
از مخلوط های بتن از نظر حجم هوا، زمان کارگذاری، مقاومت فشاری، مقاومت کششی-گسیختگی و مقاومت در برابر نفوذ ین کلراید (ASTM C 1202) آزمایش به عمل آمد.
اهمیت آزمایش
اکثر مصالح پوزولانی، به خصوص پوزولان های طبیعی، به افزایش آب مخلوط شده مورد نیاز برای بتن و کاهش سرعت رشد استحکام تمایل دارند. بنابراین، برای کاربردهای ساختمانی، نسبت آنها در اجزایی با خواص سیمانی در مخلوط های بتن به طور کلی به 30% یا کمتر محدود شده است. در مقالات منتشر شده هیچ گزارشی از مخلوط های بتن که شامل حجم بالایی از پوزولان های طبیعی برای اهداف ساختمانی باشند، وجود ندارد. یکی از اهداف این مطالعه برآوردن این نیاز است.
نسبت های مخلوط های بتن
برای دست یابی به مقاومت فشاری 4.35  (30 MPa) ksi در طول 28 روز، نشست 100 تا 150 mm (3.9 تا 5.9 in) با نسبت  0.61 و حجم سیمان400 kg/m^sup 3^ (680 lb/yd^sup 3^)، یک مخلوط قراردادی در نظر گرفته شده است. از طرف دیگر مخلوط های SCM پرحجم با جایگزینی 30% از جرم سیمان پرتلند و نسبت  0.45 ساخته شده اند. نشست مخلوط های پرحجم با کمک مواد افزودنی کم آب پردامنه در 90 تا 100 mm (3.5 تا 3.9 in) تنظیم گردیده است. مخلوط های پرحجم به این دلیل که هدف دست یابی به مقاومت فشاری 28 روزه مشابه مقاومت فشاری قراردادی بود، با نسبت 0.45 ساخته شده است.
شیوه های آزمایش
بلافاصله پس از مخلوط شدن، نشست بتن های تازه و وزن واحد و حجم هوای آن مشخص شده اند. به منظور تعیین زمان کارگذاری اولیه و نهایی بتن مطابق ASTM C 430، یک نمونه مکعبی برای هر مخلوط طراحی شد. نمونه های استوانه ای  10 x 20 cm (4 x 8 in)، برای تعیین مقاومت فشاری و کششی- گسیختگی در سنین متفاوت و نفوذ یون-کلراید بتن شکل داده شدند. استوانه ها پس از 24 ساعت تخریب و تا زمان آزمایش در یک آب دارای آهک اشباع شده نگهداری شدند.

مقاومت های فشاری و کششی- گسیختگی نمونه های بتن سخت شده برای سن های 3، 7، 28، 91 و180 روز به ترتیب مطابق ASTM C 39 و ASTM C 496 مشخص شدند. مقاومت نمونه های بتن در مقابل نفوذ یون-کلراید در طول 28 و 91 روز مطابق 1202 ASTM C تعیین گردید.

ابداع روش مقاوم سازی بتن در برابر آتش


سعید بختیاری، دانشجوی دوره دکتری مهندسی ‌شیمی دانشکده شیمی دانشگاه علم و صنعت ایران، اظهار کرد: بتن خودتراکم دارای خواص عالی جریان‌پذیری بوده، که در صورت برآورده کردن نیازهای عملکردی، می‌تواند گسترش زیادی در صنعت ساختمان یابد. از جمله نیازهای تحقیقاتی برای این نوع بتن، شناخت رفتار و مقاومت آن در برابر آتش است. وی افزود: در این پژوهش، چند نمونه بتن خودتراکم در دو رده مقاومتی 40 و 50 مگاپاسکال با استفاده از پودرهای پرکننده کوارتز و کربنات کلسیم، ساخته و مقاومت آنها در برابر آتش بررسی شد. برای نمونه‌های با مقاومت بالاتر، از پودر میکروسیلیس نیز استفاده شد.

بختیاری تصریح کرد: برای اهداف مقایسه‌ای، دو نمونه بتن سنتی با رده‌های مقاومتی مشابه، ساخته و آزمایش شد. نمونه‌ها در یک کوره آزمایشگاهی در دماهای مختلف تا ° C 1000 قرار گرفته، مقاومت‌های فشاری و کششی پسماند آنها اندازه‌گیری شد. علاوه بر شرایط عمل‌آوری معمولی، اثر شرایط عمل‌آوری در قالب‌های ماندگار پلی‌استایرن (سامانه ICF ) نیز بررسی شد. به منظور درک مفاهیم و دلایل رفتارهای مشاهده شده، آزمایش‌های آنالیز حرارتی، XRD ، تخلخل سنجی جیوه و میکروسکوپی صورت گرفت.

وی خاطرنشان کرد: برای بهبود رفتار بتن خودتراکم در برابر آتش، از افزودنی‌های سبکدانه پرلیت، پودر زئولیت و مخلوط پرلیت/زئولیت استفاده شد. نمونه‌های خودتراکم نسبت به نمونه‌های معمولی، پتانسیل بیشتری برای ترکیدن در دمای بالا نشان دادند، اما افت مقاومت مکانیکی نمونه‌های معمولی در دمای بالا، بیشتر از نمونه‌های خودتراکم بود. نتایج نشان داد که نوع پودر و وجود میکروسیلیس بر روی مقاومت بتن خودتراکم در برابر آتش تأثیر بسزایی دارد.

بختیاری در ادامه گفت: وجود پودر کوارتز در بتن در دماهای حدود °C 250-500 باعث پیشرفت هیدراسیون و توسعه مقاومت می‌شود. در عین حال، به علت کاهش فضاهای تخلخلی، فشار حفرات افزایش یافته و در صورت غلبه آن بر مقاومت کششی پسماند، ترکیدن و حتی ترکیدن انفجاری رخ می‌دهد. نمونه‌های خودتراکم دارای پودر کربنات کلسیم، با بالا رفتن دما، به طور مداوم دچار کاهش مقاومت فشاری شدند، اما زمینه کمتری به ترکیدن نشان دادند. ارتباط بین مقاومت فشاری و کششی با دما برای مخلوط‌ های مختلف نشان داده شد.

وی تاکید کرد: مقاومت کششی تا دمای حدود °C 350 تناسب تقریباً ثابتی با مقاومت فشاری داشت، اما با افزایش دما، مقاومت کششی با شدت بیشتری از مقاومت فشاری سقوط کرد که باید به علت ضعف ناحیه انتقالی باشد. عمل‌آوری در شرایط ICF ، خطر ترکیدن نمونه را افزایش داد، اما این خطر با گذشت زمان کاهش یافت. بختیاری تصریح کرد: سبکدانه پرلیت نتیجه بسیار خوبی در بهبود رفتار بتن در برابر آتش نشان داد. مخلوط پرلیت/زئولیت نیز تا حدود زیادی موفق بود، اما پودر زئولیت به تنهایی، خطر ترکیدن بتن در برابر آتش را به شدت افزایش داد.

سعید بختیاری، دانشجوی دوره دکتری مهندسی ‌شیمی دانشکده شیمی دانشگاه علم و صنعت ایران، از رساله خود با راهنمایی دکتر علی اله‌وردی، 30 شهریور ماه 90 دفاع کرده است

منبع: http://www.hamkarbime.com/Pages/view.aspx?PostID=18749

افزودنی جادویی تبدیل گچ به سیمان