سیمان پرتلند آهن گدازی

سیمان های با این نام تشکیل شده اند از مخلوط کامل سیمان پرتلند و سرباره دانه و آسیاب شده کوره آهنگدازی. این سرباره یک ماده پس مانده در تولید آهن خام می باشد؛ حدود ۳۰۰ کیلوگرم سرباره به ازای هر تن آهن خام، تولید می گردد. از لحاظ شیمیایی، سرباره مخلوطی از آهک و سیلیس و آلومین است، یعنی همان اکسیدهایی که سیمان پرتلند را تشکیل می دهند، اما در نسبت های متفاوت. سرباره های فلزات غیر آهنی که ممکن است در آینده کاربرد آنها در بتن توسعه یابد نیز وجود دارند39-2.

ترکیبات و ساختمان فیزیکی سرباره کوره آهن گدازی، بسته به فرآیندهای به کار برده شده و روش سرد کردن سرباره، به مقدار معتنابهی تغییر می کند. برای اینکه بتوان از سرباره کوره برای تولید سیمان آهن گذاری استفاده نمود باید سریعا سرد گردد تا به صورت شیشه منجمد شود و به طور کلی از بلوری شدن آن جلوگیری شود. سرد نمودن سریع با آب نیز سبب خرد شدن و به صورت دانه دانه درآمدن سرباره می گردد. روش گلوله سازی که نیاز به آب کمتری دارد را نیز می توان به کار برد.

به طرق مختلف می توان از سرباره کوره جهت ساختن مواد سیمانی استفاده نمود. او می توان آن را همراه با سنگ آهک به عنوان مواد خام اولیه برای تولید سیمان پرتلند به روش خشک متعارف به کار رد کلینکر حاصل از این مواد را اغلب (همراه با سرباره کوره برای تولید سیمان پرتلند آهن گدازی به کار می برند. این روش کاربرد سرباره (که لازم نیست به صورت شیشه ای باشد)، مزیت اقتصادی دارد، زیرا آهک به صورت Ca0 موجود است، به طوری که به انرژی لازم برای دی کربناته شدن نیاز می باشد.

ثانيا، سرباره کوره آهن گدازی دانه شده، که تا درجه نرمی مناسبی آسیاب شده را می توان به خودی خود مصرف نمود، اما به صورت یک ماده سیمانی باید همراه با یک فعال کننده قلیایی یا آغازگر باشد؛ به عبارت دیگر، سرباره کوره آهن گدازی دانه و آسیاب شده که به اختصار سكادا نامیده می شود، یک ماده هیدرولیکی است ۴۱-۲. از این ماده در ملات بنایی و سایر کارهای ساختمانی استفاده می شود، اما کاربرد سکادا به تنهایی خارج از دامنه بحث کتاب حاضر است.

ثالثا، و در اکثر کشورها، عمده ترین کاربرد سكادا در سیمان پرتلند آهن گدازی است که در پاراگراف آغاز این بخش تشریح گردید. این نوع سیمان را می توان با توام آسیاب نمودن کلینکر سیمان پرتلند همراه با سرباره کوره آهن گدازی دانه شده خشک (همراه با سنگ گچ) یا با مخلوط کردن پودر سیمان پرتلند و سکادا به صورت خشک تولید نمود. هر دو روش به نحو موفقیت آمیزی به کار گرفته شده اند، اما لازم به تذکر است که سرباره، سخت تر از کلینکر می باشد و لذا این نکته را باید در فرآیند آسیاب نمودن در نظر داشت. جدا آسیاب نمودن سرباره دانه شده، منجر به یک بافت سطحی صاف تر می گردد که از نظر کارآیی مفید می باشد۴۵-۲.

روش دیگر آن است که سکادای خشک، هم زمان با سیمان پرتلند به داخل مخلوط کن ریخته شود. به این طریق، بتن حاوی سیمان پرتلند آهنگدازی در کارگاه تولید می شود. این فرآیند، در بخش اول آیین نامه BS 5328:1991 توصیف شده است.

یک توسعه بلژیکی این سیمان، فرآیند Trief است که در آن سرباره دانه دانه شده مرطوب، به صورت دوغاب، همراه با سیمان پرتلند و سنگدانه ها مستقیما به داخل دستگاه مخلوط کننده بتن ریخته می شوند. به این طریق از هزینه خشک نمودن سرباره اجتناب می شود و همچنین با مصرف انرژی یکسان، آسیاب نمودن در حالت تر، منتهی به نرمی بیشتری از حالت خشک می گردد.

هیچگونه الزامات مشروحی، برای مقادیر اکسیدهای جداگانه موجود در سكادا که در بتن مصرف خواهد شد، وجود ندارد، اما سرباره های با درصدهای مندرج در زیر نشان داده اند که عملکرد رضایت بخشی در سیمان خواهند داشت 54-2.

آهک             ۴۰ تا ۵۰

سیلیس         ۳۰ تا ۴۰

آلومین             8 تا 18

اکسید منیزیم     ۸ تا 18

همچنین، مقادیر کمتری از آهک و بیشتری از اکسید منیزیم به کار برده می شوند56-2. اکسید منیزیم به صورت بلوری نبوده، بنابراین منجر به انبساط مضر نمی گردد ۵۸ -۲. مقادیر کم اکسید آهن، اکسید منگنز، قلیایی ها و گوگرد نیز می توانند وجود داشته باشند.

وزن مخصوص سکادا، در حدود 2.9 است که قدری کمتر از وزن مخصوص سیمان پرتلند (که 3.15 است) می باشد. وزن مخصوص سیمان آمیخته نیز به تناسب تحت تاثیر قرار می گیرد.

وقتی که سیمان پرتلند آهن گدازی با آب مخلوط می شود، ابتدا قسمت سیمان پرتلند آن، شروع به هیدراته شدن می کند، گو اینکه اندک واکنش فوری سکادا که یونهای کلسیم و آلومینیم را به داخل محلول آزاد می کنند نیز رخ می دهد56-2. سپس سکادا با هیدروکسیدهای قلیایی واکنش نشان می دهد؛ این عمل با واکنش هیدروکسید کلسیم آزاد شده توسط سیمان پرتلند، دنبال شده، C-S-H تشکیل می گردد56-2.

آیین نامه اروپایی ENV 197-1:1992 و آیین نامه های بریتانیایی خواسته اند که در تولید هر یک از سیمانهای آمیخته حاوی سکادا، باید سرباره الزامات ویژه ای را برآورده نماید. طبق آیین نامه BS 146:1991 و BS 4246:1991 حداقل دو سوم سرباره باید به صورت شیشه ای باشد. حداقل دو سوم از کل جرم سرباره باید حاوی مجموع CaO و MgO و SiO2 باشد. همچنین نسبت جرم MgO به علاوه CaO به جرم SiO2 باید بیش از یک باشد. این نسبت درصد قلیایی زیاد را تضمین می کند که در غیر این صورت سرباره با آب ترکیب نمی شود.

آیین نامه 989-93 ASTM C تجویز می کند که بخش درشت تر از الک ۴۵µm سکادا نباید از ۲۰ درصد کل بیشتر باشد. استانداردهای بریتانیایی چنین الزاماتی را تجویز نکرده اند. سطح مخصوص سكادا معمولا معین نمی گردد، اما افزایش نرمی سیمان پرتلند آهنگدازی همراه با بهینه سازی مقدار .که منجر به افزایش مقاومت می گردد؛ وقتی که سطح مخصوص از ۲۵۰ به ۵۰۰m2/kg (با روش Blaine) افزایش می یابد، مقاومت بیش از دو برابر می گردد ۵۹-۲ .

شیوه آیین نامه های آمریکایی ASTM C 989-93 به این صورت است که سرباره آهنگدازی طبق میزان فعالیت هیدرولیکی آن درجه بندی می گردد. این موضوع را به وسیله مقاومت ملات های با تیت های جرم استاندارد حاوی سرباره، در مقایسه با ملات های حاوی فقط سیمان پرتلند، به دست می آورند. سرباره ها به سه درجه تقسیم شده اند. ام ا آیین نامه اروپایی  ENV 197-1:1992سه طبقه از سیمان پرتلند آهنگدازی را مشخص کرده است که سیمان های آهن گدازی III/B JII/A و III/C نامیده شده اند. در کلیه آنها تا ۵ درصد ماده پرکننده مجاز است، اما اختلاف بین آنها در جرم سکادا به صورت درصد جرم کل مواد سیمانی، یعنی سیمان پر تفتند به علاوه سکادا به غیر از سولفات کلسیم و مواد مضاف کمکی تولید می باشد. درصدهای سردره به صورت زیر می باشند:

طبقه بندی III/A     65 - 36

طبقه بندی III/B     66 - 80

طبقه بندی III/C     81 - 95

در سیمان آهنگدازی طبقه III/C با حد فوقانی سکادا، عملا سیمان سرباره خالص است و همان طور که قبلا بیان گردید این موضوع بیش از این در این کتاب مورد بررسی قرار نخواهد گرفت.

می توان سیمان های با مقادیر زیاد سکادا را به عنوان سیمان های با حرارت کم در سازه هایی که مقدار زیادی از بتن باید در جا ریخته شود، به طوری که افزایش دمای ناشی از توسعه اولیه حرارت هیدراتاسیون سیمان باید تنظیم گردد، به کار برد. آیین نامه بریتانیایی BS 4246:1991 حق انتخاب را برای خریدار، جهت مشخص نمودن حرارت هیدراتاسیون سیمان، در نظر گرفته است. نباید فراموش نمود که از ملازمات روند کم ایجاد حرارت، روند کم کسب مقاومت است. بنابراین در هوای سرد، حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند آهنگذازی همراه با روند نسبتا کم توسعه مقاومت، می تواند منجر به خسارت یخ زدگی شود. سیمان های حاوی سکادا از نظر مقاومت در برابر حملات شیمیایی نیز اغلب مفید می باشند.

فعالیت هیدرولیکی سکادا به نرمی زیاد آن بستگی دارد، اما مانند حالت سایر سیمانها، نرمی سیمان های پرتلند آهنگدازی، در استانداردهای بریتانیا، مشخص نگردیده است. تنها استثنا وقتی است که سکادا و سیمان پرتلند، به صورت خشک با یکدیگر مخلوط می شوند که در این صورت سکادا باید با الزامات آیین نامه BS 6699:1992 مطابقت داشته باشد. در عمل نرمی ذرات سکادا زیادتر از سیمان پرتلند است.

علاوه بر سیمان های پرتلند آهنگدازی که در فوق مورد بررسی قرار گرفتند، آیین نامه ENV 197-1:1992 دو گروه از سیمان ها را مشخص نموده است که دارای مقادیر کمتری از سرباره می باشند. دو گروه عبارت اند از سیمانهای طبقه A-S II با ۲ تا ۶ درصد سكادا و سیمان طبقه B S-II با ۲۱ تا ۳۵ درصد سكادا به صورت جرمی. به این دو گروه، سیمان های سربارهای پرتلند گفته می شود و بخشی از انواع گسترده سیمانهای طبقه دو را تشکیل می دهند که همگی آنها، عمدتا از سیمان پرتلند تشکیل شده اند، اما با برخی دیگر از مواد سیمانی آمیخته شده اند (مراجعه شود به جدول ۴-۲).

آیین نامه های بریتانیایی BS 146-:1991 و BS 4246:1991 حاوی برخی از الزامات اضافی بوده و همچنین سیمانها را بر اساس مقاومت فشاری آنها طبقه بندی می نماید. این طبقه بندی، مانند سایر سیمان ها می باشد، اما مهم است یادآوری شود که دو طبقه از سیمان های پرتلند آهن گدازی به دو زیر گروه تقسیم می شوند که عبارت اند از: سیمان با مقاومت اولیه کم (مقاومت اولیه معمولی ) و سیمان با مقاومت اولیه زیاد. این سیمانها نمایانگر پیشرفت هیدراتاسیون سیمان آهنگدازی در عمرهای خیلی کم می باشند. روند هیدراتاسیون، کمتر از حالت سیمان پرتلند خالص است. آیین نامهBS 4246:1991  اجازه می دهد سیمانهای حاوی ۵۰ تا ۸۵ درصد جرمی سرباره دارای مقاومت فشاری هفت روزه تا مقدار کم 12MPa باشند.

 

بازگشت به فهرست

شرکت مقاوم سازان مینو با بیش از 10 سال سابقه اجرای ژئوسنتتیک ها در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی، صنعت و معدن، گودهای ساختمانی و... در تمامی نقاط کشور ... بیشتر بدانید

ساعت کاری

شنبه تا

پنج شنبه

08:00 صبح  الی

15:00 بعد از ظهر

جمعه   تعطیل

 

نماد اعتماد الکترونیکی

Please publish modules in offcanvas position.