پوزولان‌ها موادی بر پایه سیلیکات هستند که به طور طبیعی در پوسته زمین قرار دارند و به عنوان محصولات جانبی فرآیندهای مختلف صنعتی، چون: خاکستر بادی، دوده سیلیس، پوسته برنج و برخی سرباره‌های غیرآهنی تولید می‌شوند. این مواد بسته به ترکیبات شیمیایی، مقدار مصرف، اندازه ذرات و…، تأثیرات متفاوتی روی ویژگی‌های اولیه و نهایی بتن دارند. اگر می‌خواهید بیشتر با انواع پوزولان‌های طبیعی و مصنوعی و تاثیر پوزولان در بتن آشنا شوید، تا انتهای این مقاله از بلاگ رامکا همراه ما باشید.
پوزولان چیست؟
پوزولان‌ها موادی بر پایه سیلیکات هستند که به خودی خود فاقد خاصیت چسبندگی‌اند، اما در واکنش با هیدروکسید کلسیم تولید شده طی فرآیند هیدراتاسیون سیمان، دارای خاصیت چسبندگی از نوع سیمان می‌شوند. این مواد اغلب به صورت مخلوط در بتن به کار رفته و ویژگی‌ها و کاربردهای متنوعی دارند.
واکنش و تاثیر پوزولان در بتن
هیدروکسید کلسیم یا آهک با فرمول (Ca(OH)2) تا ۲۵% سیمان پرتلند هیدراته شده را تشکیل می‌دهد. این ماده به تنهایی تأثیری بر مقاومت یا دوام بتن ندارد، اما زمانی که پوزولان به مخلوط اضافه می‌شود، در ترکیب با آهک، طی واکنش پوزولانی، هیدرات سیلیکات کلسیم (CaH2SiO4 · ۲ H2O) اضافی تولید می‌کند. این ماده تازه تولید شده عامل چسبندگی بتن است. بنابراین با مصرف مقدار کمی آهک در سیمان کنار پوزولان به دستاوردهای ذیل دست خواهید یافت:
- افزایش مقاومت بتن
- افزایش تراکم
- کاهش میزان مصرف سیمان
- کاهش یا از بین رفتن مقدار تمایل سیمان به واکنش قلیایی – سیلیس (واکنش با شیشه)
پوزولان به عنوان جایگزین سیمان
پوزولان‌ها معمولاً به عنوان جایگزین سیمان و به منظور افزایش مقدار خمیر سیمان و کاهش نسبت آب به سیمان استفاده می‌شوند. در واقع به جای افزودن سیمان به بتن از پوزولان در مخلوط بتنی استفاده می‌شود. علت این امر آن است که پوزولان دارای ویژگی‌هایی مانند سیمان است. بنابراین با افزودن آن به مخلوط بتن بدون حذف سیمان، نسبت طرح اختلاط در بتن تغییر می‌کند و به همین دلیل مقدار معینی از این ماده جایگزین مقدار مشخصی از سیمان می‌شود.
انواع پوزولان و تاثیر آن در بتن
پوزولان‌ها به طور کلی در دو دسته‌ی پوزولان‌های طبیعی و پوزولان‌های صنعتی قرار می‌گیرند. پوزولان‌های طبیعی سنگ‌هایی با منشأ آتشفشانی (مانند ریولیت‌های شیشه‌ای)، برخی رس‌های رسوبی و شیل‌ها هستند. بعضی از اعضای این دسته از پوزولان‌ها معمولاً به همان صورتی که در طبیعت تشکیل می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ در حالی که برخی از آن‌ها برای استفاده در فرآیند تولید بتن لازم است تحت فرآیند فعال‌سازی حرارتی قرار گرفته تا بتوانند کارایی لازم را داشته باشند. برای نمونه می‌توان به خاک رس کلسینه اشاره نمود.
در مقابل این دسته از پوزولان‌ها، پوزولان‌های صنعتی مانند متاکائولن، دوده سیلیسی، خاکستر بادی، سرباره، VCAS (آلومینو سیلیکات کلسیم منجمد شده) و… وجود دارند که در نتیجه فعالیت‌های صنعتی تولید می‌شوند. در تصویر زیر می‌توانید انواع پوزولان‌های صنعتی را مشاهده کنید.
مزایای پوزولان‌ها
پوزولان‌ها مزایای زیادی دارند که از جمله آن می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:
- افزایش دوام و انعطاف‌پذیری
- افزایش عمر مفید ساختمان‌های بتنی
- کاهش مراقبت‌های عمل آوری بتن
- افزایش مقاومت فشاری نهایی
- بهبود مقاومت بتن در برابر محیط‌های تهاجمی شیمیایی
- کاهش و مهار واکنش قلیایی-سیلیسی در بتن
- و…
معایب مصرف پوزولان در بتن
- کاهش مقاومت اولیه بتن
- افزایش زمان ساخت بتن
- کاهش مقاومت بتن در برابر کربناته شدن، به دلیل افزایش تقاضای آب در طول تولید بتن
- افزایش خطر خوردگی آرماتور فولاد کربنی (سیاه)
واکنش‌پذیری انواع پوزولان
در میان پوزولان‌ها، دوده سیلیسی واکنش‌پذیرترین پوزولان است. متاکائولن نیز از نظر واکنش‌پذیری تا حدودی مشابه دوده سیلیسی عمل می‌کند. این در حالی است که خاکستر بادی که یکی از پوزولان‌های رایج در فرآیند تولید بتن است، واکنش‌پذیری کمتری نسبت به دوده سیلیسی دارد، بخصوص در روزهای اولیه عمل‌آوری بتن که فرآیند تولید هیدروکسید کلسیم به کندی انجام می‌شود.
توجه داشته باشید در مقدار تاثیر پوزولان در بتن و واکنش‌پذیری پوزولان‌ها، علاوه بر نوع پوزولان، اندازه ذرات پوزولان نیز بسیار حائز اهمیت است. بر این اساس پوزولان‌ها به ترتیب دارای بیشترین مقدار واکنش‌پذیری هستند.
- دوده سیلیسی با ذراتی به قطر ۰٫۳ میکرومتر (میکرون)
- متاکائولن با قطر حدود ۴ میکرومتر
- سیمان پرتلند با قطر ذرات حدود ۱۵ میکرومتر
- خاکستر بادی با قطر متوسط حدود ۷۰ میکرومتر
بیشتر بخوانید: ۹ تأثیر میکروسیلیس در بتن
پوزولان‌ها چگونه تولید می‌شوند؟
پوزولان‌های صنعتی در دو حالت هدفمند و غیرهدفمند تولید می‌شوند. پوزولان‌های غیرهدفمند، پوزولان‌هایی هستند که طی فرآیندهای صنعتی به عنوان مواد زائد ساخته می‌شوند. همین امر باعث می‌شود در چرخه تولید مواد صنعتی، پوزولان‌های تولید شده از نظر ویژگی‌هایی مانند رنگ، کیفیت، درجه‌بندی و خواص عملکردی تا حدی با هم متفاوت باشند. از مهم‌ترین این نوع پوزولان‌ها می‌توان به خاکستر بادی که حاصل فرآیند نیروگاه‌های زغال‌سنگ است و دوده سیلیسی و سرباره که از برخی پالایشگاه‌های فولاد به دست می‌آید، اشاره نمود.
اما دسته دوم، پوزولان‌های هدفمند هستند. این دسته از پوزولان‌ها مانند VCAS و متاکائولن به طور هدفمند تولید می‌شوند. بنابراین از نظر کیفیت، رنگ و سایر ویژگی‌ها قابل کنترلند؛ به طوری که حتی ممکن است درجات مختلفی از کیفیت را بتوان تولید نمود و در دسترس قرار داد.
ترکیب پوزولان‌ها
در ادامه مقاله «تاثیر پوزولان در بتن» بهتر است به این مطلب اشاره شود که پوزولان‌ها معمولاً به صورت جداگانه در مخلوط بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما گاهی برای افزایش میزان خصوصیات مخلوط بتنی از ترکیب دو یا چند پوزولان مختلف استفاده می‌شود تا به این ترتیب از ویژگی‌هایی که هر پوزولان ارائه می‌دهد، بهتر استفاده شود؛ برای مثال یکی از نمونه‌های معمولی، ترکیب پوزولان‌های خاکستر بادی و پودر میکروسیلیس است. در این ترکیب، خاکستر بادی باعث افزایش مقدار کارایی ذرات شده و دوده سیلیسی باعث افزایش مقاومت اولیه و مقاومت نهایی بتن می‌گردد.
مقدار مصرف پوزولان در طرح اختلاط بتن
استفاده از پوزولان‌ها در مخلوط‌های بتنی نیز دارای محدودیت است و باید طبق استانداردهای ساخت بتن مورد نظر تهیه شود. در جدول ذیل شما می‌توانید محدوده مقدار مصرف انواع پوزولان و تأثیر هر یک از انواع پوزولان در بتن را مشاهده کنید. البته توجه داشته باشید مقدار مصرف هر پورولان به نوع بتن و کاربرد آن وابسته است.
| پوزولان | مقدار مصرف | تأثیرات |
| خاکستر بادی: کلاس C | 15% تا ۴۰% | افزایش کارایی و مقاومت اولیه با افزایش جایگزینی پوزولان با سیمان |
| خاکستر بادی: کلاس F | 15% تا ۲۵% | افزایش کارایی و مقاومت اولیه با افزایش جایگزینی پوزولان با سیمان |
| سرباره | ۲۵% تا ۵۰% | افزایش کارایی و مقاومت اولیه با افزایش جایگزینی پوزولان با سیمان |
| دوده سیلیسی | ۵% تا ۱۰% | کاهش محسوس و قابل مشاهده کارایی و روانی بتن |
| VCAS* | 5% تا ۲۵% | افزایش کارایی و اسلامپ |
| متاکائولن | ۱۰% تا ۱۵% | کاهش کارایی و اسلامپ |
* مقدار مصرف ایده‌آل پوزولان VCAS برای بتن‌های پیش ساخته، ۱۵% جایگزینی سیمان بوده و برای مخلوط‌های GFRC، ۲۰% جایگزینی سیمان است.
همان‌طور که گفته شد پوزولان‌ها دسته وسیعی از مواد سیلیسی و آلومینیومی هستند که عموماً فاقد چسبندگی (سیمانی) می‌باشند؛ اما این شکل از مواد هنگامی که جایگزین سیمان موجود در بتن می‌شوند، با قرارگیری در مجاورت آب با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و مانند سیمان عمل کرده و باعث چسبندگی بالای ذرات کنار هم می‌شوند. این مواد بر اساس فرآیند تولید، اندازه ذرات تشکیل‌دهنده و ترکیب شیمیایی به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر یک بر فرآیند تولید بتن و عمل‌آوری تأثیر متفاوتی خواهند داشت. از اینکه تا انتهای این مطلب ما را همراهی کردید، سپاسگزاریم. امیدواریم اطلاعات کاملی پیرامون تاثیر پوزولان در بتن و انواع و ویژگی‌های آن به دست آورده باشید.
منبع +
ابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن تایتان TITAN
حفظ اسلامپ طولانی، ویژه بچینگ و بتن‌ریزی در هوای گرمابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن فیوژن پلاس +FUSION
افزاینده مقاومت بتن و کاهنده آب قوی در مدت کمابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن نئون پلاس +NEON
افزایش اسلامپ بتن با نسبت آب به سیمان پایین در کوتاهمدتابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن فیوژن FUSION
کاهنده سریع و قوی آبدیرگیر بتن
دیرگیر بتن دلکو DELCO
بالا بردن زمان گیرش بتن در تابستانضد یخ بتن
ضد یخ ملات مایع اپکس APEX
تسریع‌کننده گیرش ملات، حاوی کلرضد یخ بتن
ضد یخ بتن مایع نیترو NITRO
تسریع‌کننده گیرش بتن، فاقد کلرروان کننده بتن
روان کننده بتن ایندکس INDEX
افزایش اسلامپ بتن در پای کار، ویژه پمپاژ طولانیروان کننده بتن
روان کننده بتن کربن CARBON
افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستانفوق روان کننده بتن
فوق روان کننده بتن اوپال OPAL
افزایش میزان روانی بتن در لوله‌های طولانی پمپفوق روان کننده بتن
فوق روان کننده بتن توتال TOTAL
افزایش اسلامپ و مقاومت بتن در تابستانابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن کریپتون KRYPTON
ویژه تولید بتن با حفظ اسلامپ در زمستان