کاربرد پوزولان در بتن

مقدمه

واژه پوزولان از نام منطقه ای آتشفشانی در ایتالیا گرفته شده است که در حدود 2000 سال پیش برای اولین بار از خاک آن منطقه که دارای خاصیت چسبندگی بود جهت ساخت ملات استفاده گردید. در ترکیب پوزولان ها، سیلیس و آلمینیوم به مقدار زیاد وجود دارد و با افزودن آهک به آنها یا از طریق واکنش با آهک آزاد موجود در سیمان خاصیت چسبانندگی بالایی ایجاد می کند. پوزولان هم می تواند به عنوان افزودنی در مراحل ساخت  سیمان و هم به عنوان جایگزین بخشی از سیمان در بتن استفاده شود. کاربرد پوزولان در بتن، موجب ایجاد خواص جدید در بتن می شود که در ادامه مورد بررسی قرار گرفته است.

انواع پوزولان

پوزولان می تواند منشا طبیعی داشته باشد یا بصورت صنعتی تولید شود. منشا پوزولان های طبیعی، آتشفشان ها می باشند که به هنگام فعالیت آنها، مواد مذاب با شدت زیاد به دامنه های اطراف پرتاب شده و به سرعت سرد می شوند. سرعت بالای سرد شدن فرصت کافی به این مواد نمی دهد که بتوانند تشکیل شبکه های بلوری منظم دهند؛ به همین دلیل ساختار این مواد بصورت آمورف و بی شکل بوده که بر اثر گذشت زمان و جاری شدن در رسوبات بصورت خاکهای ریز دانه در می آیند. پوزولان های طبیعی شامل زئولیت، توف، متاکائولن، خاش و ... می باشد.

پوزولان های مصنوعی از فرآوری پسماندهای صنعتی تولید می شوند که عبارتند ازمیکروسیلیس(محصول فرعی صنایع فروآلیاژ و شیشه سازی)،  سرباره کوره های آهنگدازی، خاکستر بادی(خاکستر ناشی از سوخت زغال سنگ در نیروگاه ها)  و ... .

تاثیر افزودن پوزولان به بتن

با توجه به تحقیقات انجام شده در صنعت بتن، از هر دو نوع پوزولان طبیعی و مصنوعی می توان بین 5 تا 30 درصد به عنوان جایگزین سیمان استفاده کرد. افزودن پوزولان به بتن موجب مزایای زیر در بتن می شود:

1. میزان مصرف سیمان کاهش می یابد و به تبع آن، آلودگی هوا ناشی از تولید سیمان کاهش می یابد.
2. مقاومت بتن در برابر یون های مخرب کلرید و سولفات افزایش می یابد. به همین دلیل این نوع بتن برای کاربرد در مناطق ساحلی بسیار مناسب است.
3. ذرات ریز پوزولان، تخلخل های بتن را پر کرده و به همین دلیل نفوذپذیری و جذب آب بتن کاهش می یابد.
4. مقاومت نهایی بتن در سنین بالا افزایش می یابد.
5. به دلیل تنظیم خاصیت چسبندگی بتن، مانع از جدایش خمیر سیمانی و سنگدانه ها شده و کارآیی بتن افزایش یافته و پمپ شدن آن راحت تر انجام می شود.

این روزها استفاده از پوزولان ها به جای سیمان تا حدی در دنیا رواج یافته است که بسیاری از کارخانه های سیمان شروع به تولید سیمان های آمیخته با این پوزولان ها به نام Blended Cement کرده اند تا دیگر نیازی به استفاده جداگانه از این مواد در کنار سیمان نباشد و یک محصول نهایی سیمان حاوی در صد مشخص پوزولان را به بازار ارائه کنند. افزایش استفاده از این سیمان ها می تواند تاثیرات مثبتی در کاهش تولید گاز CO₂ در طبیعت داشته باشد و از نظر زیست محیطی بسیار قابل توجه است.