ساخت سیمان های سرباره ای

سیمان های سرباره دانه دانه را جهت ساخت سیمان های سرباره ای استفاده می کنند، برای انجام شدن این امر سه روش وجود دارد:

۱- گرد سرباره را به مواد اولیه سیمان پرتلند اضافه می کنند.

۲- به همراه کلینکر سیمان پرتلند و قدری سنگ گچ، آن را آسیاب می کنند که به سیمان آهنگدازی معروف است.

۳- از آسیاب کردن آن با سنگ گچ و قدری کلینگر، سیمان سوپر سولفات می سازند.

زمان زیادی طول کشیده است تا سیمان های سرباره ای جای خود را به عنوان یک سیمان پرتلند استاندارد بیابند. کاربرد و مصرف این سیمان ها اثر نامطلوب در مقاومت و دوام بتن های ساخته شده ندارد و کلاً هدف از ساخت سیمان های پرتلند آهنگدازی با استفاده از ضایعات ذوب آهن، کاهش قیمت تمام شده آهن خام و صرفه جویی در هزینه تولید سیمان پرتلند است.

سیمان های پرتلند آهنگدازی که از آسیاب کردن کلینکر سیمان پرتلند به همراه سرباره دانه دانه و قدری سنگ گچ تولید می شود. دارای نسبت های اختلاف گوناگون در کشورهای مختلف است. در اکثر کشورها با توجه به موارد استفاده از سیمان پرتلند سرباره ای و خواص شیمیایی سرابره از درصدهای مختلف سرباره در تولید سیمان فوق استفاده می کنند.

ASTM-C565 انواع سیمان های هیدرولیکی از جمله دو نوع سیمان سرباره ای را ذکر نموده است، که در نوع۱S نسبت به سرباره از۲۵تا۶۵ درصد و در نوعS میزان سرباره حداقل۶۰ درصد است که در این نوع بقیه اجزا تشکیل دهنده، کلینکر سیمان پرتلند یا آهک هیدراته است.

در آلمان غربی دو نوع سیمان پرتلند سرباره ای وجود دارد که یکی به نامEPZ یا سیمان پرتلند آهنی که دارای حداکثر۳۰ درصد سرابهر و نوع دوم به نامHOZ یا سیمان سراباره‌ای که حاوی ۳۶ تا۸۵ درصد سرباره است. در کشورهای بلژیک، آلمان شرقی، هلند، شوروی و انگلیس و… نیز دسته بندی های مختلفی برای سیمان های سرباره ای وجود دارد.

در ارتباط با روش ساخت سیمان های سرباره ای باید توجه داشت که سختی سرباره دانه ای از کلینکر سیمان پرتلند بیشتر است. چون آسیاب کردن توأم سرباره و کلینکر، سبب ریزتر شدن ذرات کلینکر سیمان پرتلند می شود، در نتیجه ناهمگنی در درشتی و اندازه ذرات سیمان ایجاد می گردد.

بعضی ها ترجیح می دهند که سرباره دانه دانه و کلینکر سیمان پرتلند را به طور جداگانه آسیاب کرده و بعد با هم مخلوط کنند. همچنین کاربرد سرباره دانه دانه را نمی توان فقط محدود به ساخت سیمان سرباره ای در کارخانه‌های سیمان دانست، بلکه می توان سرباره نرم شده را به همراه مقدرای گچ به مخلوط بتن حاوی سیمان پرتلند و سنگدانه افزود و بتن با سیمان سرباره ای ساخت.

آزمایش های گسترده نشان داده است که مخلوطی که بدین طریق از سرباره و سیمان پرتلند به دست می آید به همان کیفیت است که از آسیاب کردن توأم این دو جزء حاصل می شود.

یک روش مناسب دیگر برای استفاده در کارگاه های بزرگ ساختمانی نظیر سدسازی یا در کارخانه های ساخت قطعات پیش ساخته پیشنهاد شده است، بدین صورت که سرباره دانه ای را به شکلی که از کارخانه ذوب آهن تحویل می شود، در آسیاب گلوله ای به روش تر، آسیاب می کنند تا تبدیل به دوغاب رقیق شود. سپس این دوغاب به همراه سیمان پرتلند و مصالح سنگی مستقیماً به داخل مخلوط کن بتن ریخته می شود

. امتیاز روش تر این است که نیاز به قدرت و انرژی کمتری دارد و محصول آن دارای نرمی بیشتری نسبت به آسیاب کردن به روش خشک است.

دوام بتن های ساخته شده با خاکستر پوسته برنج

تحقیقات و بررسی های انجام شده نشان می دهد که بتن و ملات ساخته شده با سیمان دارای خاکستر پوسته برنج در مقایسه با بتن ساخته شده با سیمان پرتلند معمولی و دیگر سیمان های پوزولانی، مقاومت بالایی در محیط اسیدی دارد.

برای روشن شدن عملکرد مناسب خاکستر پوسته برنج در محیط های خورنده، نمونه های استوانه ای شکل بتنی با مخلوط۳۵ درصد خاکستر پوسته برنج و ۶۵ درصد سیمان پرتلند نوع(II) ساخته شده و به مدت۱۵۰۰ ساعت در محلول اسیدی (۵ درصد اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک) قرار داده شدند

در محلول اسید کلریدریک، نمونه سیمان پرتلند کنترل۳۵ درصد و نمونه دارای خاکستر پوسته برنج۸ درصد افت وزن داشته است. این افت ها در محلول اسید سولفوریک به ترتیب۲۷ و۱۳ درصد بوده است.

همچنین مخلوط های آهک – خاکستر پوسته برنج قرار داده شده در محلول یک درصد اسید استیک به مدت بیش از۵ سال دارای شرایط بسیار خوبی بوده، در حالی که در ملات های سیمان پرتلند، در یک سال، تردشدگی سطحی و افت وزن قابل توجه بوده است.

همچنین گزارش شده که مقاومت ملات های دارای خاکستر پوسته برنج در برابر اسید بیشتر بوده است. در این آزمایش ها نمونه های ملات ساخته شده از مخلوط (۵۰-۵۰) سیمان پرتلند و خاکستر در محلول ۹۷/۱ نرمال اسید کلریدریک قرار داده شدند.

بعد از ۷۲ روز محلول اسیدی روی سطح ملات های دارای خاکستر پوسته برنج تأثیری نداشته است در حالی که نمونه های ساخته شده با سیمان پرتلند معمولی بر اثر اسید کلریدریک خورده و حفره دار شدند.

احتمال دارد که دوام سیمان های پرتلند دارای خاکستر پوسته برنج به علت ساختار فیزیکی سیمان های هیدراته شده و کاهش در مقدار هیدروکسیدکلسیم باشد. برخی محققین نشان داده اند که افزودن خاکستر پوسته برنج به سیمان پرتلند، باعث مسدود شدن سوراخ های ریز و یا تبدیل آنها به سوراخ های بسیار کوچکتر با نفوذپذیری کمتر می شود.

دوام ملات های آهک- خاکستر پوسته برنج نیز با قرار دادن نمونه های ملات منشوری شکل در چرخ های تر و خشک و بررسی شده است.

در چرخه تر، نمونه ها در آبی با دمای۱۸ درجه سانتیگراد برای مدت۲۵ دقیقه غوطه ور می شوند. سپس آب موجود در محفظه تخلیه و برای رسیدن دمای آن به ۴۵ درجه سانتی گراد لامپ های حرارتی روشن می شود، سپس بعد از۲۵ دقیقه لامپ ها خاموش و آب برای تکرار چرخه به درون محفظه فرستاده می شود، نمونه ها در پایان چرخه خشک، وزن می شوند. نتایجی که در شکل ۵-۳۱ آورده شده، نشان می دهد که افت وزن به تعداد چرخه ها بستگی دارد. (هر هفته معادل۱۶۸ چرخه است)

با توجه به نتایج به دست آمده ملاحظه می شود که در این واکنش عمل جدا شدن آهک از محیط به وقوع می پیوندد. در مخلوط های با آهک کم (۲۰ درصد آهک)، درصد کمی از آهک آزاد باقی می ماند. در طول چرخه تر، آهک از سیلیکات هیدراته شده جدا شده و بیرون رانده می شود و طبق نظر برخی محققین، سیلیس هیدراته باقی می ماند.

این نوع خوردگی یک پدیده سطحی است که به وسیله عمل شستشو در چرخه تر تشدید می شود، زیرا سطح جدید در معرض جداشدن آهک قرار می گیرد. برای مخلوط های با آهک زیاد، گرچه عمل جدا شدن آهک صورت می گیرد، آهک آزاد به مقدار کافی برای تولید سیلیکات کلسیم هیدراته وجود دارد. همچنین سطح مخلوط های دارای آهک زیاد، کربناته شده و از جدا شدن آهک تا حدی کاسته می شود.

تأثیر جدا شدن آهک بر دوام مخلوط های با آهک کم، باعث می شود که بهینه نسبت به خاکستر۱:۲ در نظر گرفته می شود. همچنین یادآوری می شود که از دیدگاه مقاومت فشاری ملات، بهینه آهک به خاکستر۱:۲ است.

برای استفاده از خاکستر پوسته برنج در بتن مسلح محدودیت هایی وجود دارد. برخی در تحقیقات خود به این نتیجه رسیده اند که می توان در ساخت خانه های ارزان قیمت از مخلوط های آهک- خاکستر پوسته برنج در بتن مسلح مورد استفاده در تیرهای سردر (نعل درگاهی) و ستون های مربوط به بام استفاده کرد.

بررسی هایی نیز در مورد بتن ساخته شده با سیمان پرتلند پوزولانی شامل مخلوط۵۰:۵۰ سیمان پرتلند و خاکستر پوسته برنج انجام شده که حاکی از رضایت بخش بودن استفاده از خاکستر پوسته برنج به عنوان پوزولان در ساختن بتن مسلح بوده است.

نکته مهم این است که چنانچه بتن های ساخته شده با این نوع سیمان به طور مناسبی به عمل آورده شوند، هیچگونه خرابی قابل توجهی در آرماتورهای آن دیده نخواهد شد.

موفق باشید.