فلای اش / خاکستر بادی یکی از بهترین مواد افزودنی پوزولانی است. مواد افزودنی پوزولانی یا مواد افزودنی معدنی آن دسته از موادی هستند که به خودی خود هیچ گونه خاصیت سیمانی ندارند اما در صورت ترکیب با آهک، یعنی هیدروکسید کلسیم (2Ca (OH)) در مجاورت رطوبت، خاصیت سیمانی را به شکل ریز تقسیم شده خود نشان می دهند.
آنها در دمای اتاق با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی می دهند و ترکیبات سیمانی را تشکیل می دهند. خاکستر بادی که به عنوان خاکستر سوختی پودر شده نیز شناخته می شود، یکی از این مواد پوزولانی مصنوعی است. خاکستر بادی پودر آلومینو سیلیکات آمورف ریز تقسیم شده است که در نیروگاه های ذغال سنگ پودری تولید می شود. تقریباً خاصیت سیمانی کمی دارد یا اصلاً وجود ندارد، اما در حضور آهک واکنش پذیر می شود. خاکستر بادی ژل تولید میکند (هیدرات کلسیم سیلیکات (C-S-H)) که باعث متراکم شدن بتن خاکستر بادی، ایجاد استحکام و کاهش نفوذپذیری می شود. بنابراین، خواص دوام بتن را افزایش می دهد. خاکستر بادی یکی از بقایای حاصل از احتراق زغال سنگ پودر شده در نیروگاه حرارتی و شامل ذرات ریز است که با گازها بالا می روند. فلای اش / خاکستر بادی عمدتاً حاوی سیلیس (SiO)، اکسید کلسیم (CaO)، اکسید آلومینا (Al O) و اکسید آهن (Fe O) است. اجزاء بسته به نوع زغال سنگ سوخته متفاوت است. خاکستر بادی با سرد شدن و انجماد سریع خاکستر مذاب تولید می شود. از این رو بخش بزرگی از ذرات خاکستر بادی در حالت بیشکل و غیربلوری هستند. ذرات خاکستر بادی معمولاً کروی با قطر کمتر از 1 میکرومتر تا 150 میکرومتر هستند در حالی که ذرات سیمان کوچکتر از 45 میکرومتر هستند. شکل کروی و اندازه ذرات باعث افزایش جریان پذیری و کاهش تقاضای آب در مخلوط بتن میشود.
به نقل از Fly Ash-A Boon for Concrete، هند به تنهایی سالانه بیش از 100 میلیون تن خاکستر بادی تولید میکند. خاکستر بادی تاثیر بدی بر محیط زیست و سلامت انسان میگذارد. دفع آن یک نگرانی بزرگ است. چند سال پیش، خاکستر بادی به طور معمول در جو منتشر شد و باعث آلودگی هوا شد.
امروزه خاکستر بادی قبل از انتشار گازها در هوا در تجهیزات کنترل آلودگی مانند رسوب‌دهنده الکترواستاتیک جمع‌آوری میشود و در نتیجه آلودگی هوا کاهش مییابد. از طرف دیگر خاکستر بادی در ساخت بتن موثرتر است. از این رو، استفاده از خاکستر سوخت پودر شده در بتن، توجه جدی فناوران بتن و ادارات دولتی در سراسر جهان را به خود جلب کرده است.
از سالها قبل، خاکستر بادی در بتن استفاده میشود. به گفته «م.س. Shetty (نویسنده نظریه و عمل فناوری بتن)، اولین استفاده از خاکستر بادی در مقیاس بزرگ در ساخت سد Hungry Horse و بعداً سد Canyon Ferry در ایالات متحده آمریکا بود. مقدار خاکستر بادی مصرفی حدود 30 درصد وزنی سیمان بود. در هند اولین استفاده از خاکستر بادی در ساخت سد ریهند بوده و مقدار آن 15 درصد وزنی سیمان مصرفی بوده است.
خاکستر بادی برای کاربردهای مختلف و همچنین در موارد زیر استفاده میشود:
بتن ژئوپلیمری: بتن ژئوپلیمری جایگزینی برای بتن سیمانی پرتلند است. استفاده از سیمان پرتلند معمولی را که مسئول انتشار CO2 زیاد است، کاهش میدهد. با استفاده از مواد زائد مانند خاکستر بادی و سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی (GGBS) و غیره تهیه میشود. بنابراین، نوآورانه و سازگار با محیط زیست است.
رنگ: رنگ خاکستر بادی به عناصر تشکیل دهنده آن بستگی دارد. در خاکستر بادی، محتوای آهک رنگ‌های برنزه و روشن ایجاد میکند، محتوای آهن رنگ مایل به قهوه‌ای / خرمایی و کربن و محتوای نسوخته بالا معمولاً رنگ خاکستری تیره را به سیاه نشان میدهد.
وزن مخصوص: 90 تا 2.96
سطح ویژه: 250 تا 600 مترمربع / کیلوگرم در حالی که سطح ویژه سیمان 225 مترمربع / کیلوگرم است.
مطابق با “ASTM C618-08a” (انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد)، خواص شیمیایی خاکستر سوخت پودر شده به شرح زیر است:
70% سیلیس، آلومینا، اکسید آهن،
حداکثر 5٪ – SO3،
حداکثر اتلاف در احتراق – 12٪
دو روش برای استفاده از خاکستر بادی وجود دارد. درصد معینی از خاکستر بادی را با کلینکر سیمان در کارخانه مخلوط تا سیمان پوزولانا پرتلند (PPC) تولید شود. از خاکستر بادی بهعنوان ماده افزودنی در زمان ساخت بتن در محل کار استفاده میشود. افزودن خاکستر بادی به هر دو صورت مفید است، امّا روش دوم آزادی و انعطاف‌پذیری را به مهندس/کاربر برای تغییر تنوع درصد افزودن خاکستر بادی میدهد. با توجه به ‘انجمن ملی بتن پیش ساخته’ (منتشر شده در: استفاده از خاکستر بادی در بتن)، برای کارهای بتن معمولی، 15 تا 35 درصد خاکستر بادی بر حسب وزن سیمان و برای کارهای بتنریزی انبوه مانند سدها، دیوارهای حائل و غیره 70 درصد به بالا خاکستر بادی بر حسب وزن سیمان را میتوان اضافه کرد.
دو نوع خاکستر بادی بر اساس “ASTM C618-08a” (انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد)، بر اساس نوع زغال سنگی که خاکستر از آن منشأ میگیرد، وجود دارد.
1– خاکستر بادی کلاس C
این نوع خاکستر بادی از زغال سنگ زیر قیر و زغال سنگ به دست میآید. خاکستر بادی کلاس C نسبت به سیمان پرتلند دارای درصد بالایی از اکسید کلسیم a (بیش از 10٪)، حدود 35٪ سیلیس و محتوای کربن بسیار کمتر از 2٪ است. علاوه بر خواص پوزولانی، خاکستر بادی کلاس C دارای خواص سیمانی دارد. بنابراین نیازی به فعال کننده ندارد. در برابر انبساط ناشی از حمله شیمیایی مقاوم است. خاکستر بادی کلاس C بیشتر برای بتن سازهای، روسازی PCC و همچنین به عنوان ماده اولیه در کاشی، سنگ فرش یا آجر، بلوک و غیره استفاده میشود.
2- خاکستر بادی کلاس F
خاکستر بادی کلاس F که از زغال سنگ قیری به دست میآید، رایج تر از خاکستر بادی کلاس C است. بهطور کلی خاکستر بادی کم کلسیم با محتوای کربن کمتر از 5٪ اما گاهی اوقات تا 10٪ است. خاکستر بادی کلاس F فقط دارای خواص پوزولانی است، بنابراین، به یک عامل سیمانی مانند سیمان پرتلند، آهک زنده یا آهک هیدراته – مخلوط با آب برای واکنش و تولید ترکیبات سیمانی نیاز دارد. ذرات خاکستر بادی کلاس F در نوعی شیشه ذوب شده پوشانده شدهاند. از این رو، خطر انبساط ناشی از حمله سولفات را که ممکن است در خاک بارور شده یا نزدیک مناطق ساحلی رخ دهد، بسیار کاهش میدهد.
1– اثر خاکستر بادی بر بتن تازه
استفاده از خاکستر بادی در بتن میتواند باعث کاهش:
2- اثر خاکستر بادی بر بتن سخت شده
در نهایت، استفاده از خاکستر بادی در بتن میتواند خواص بتن را در حالت تازه و همچنین در حالت سخت شده اصلاح کند. جدای از آن، استفاده از خاکستر بادی، جایگزین اقتصادی سیمان پرتلند و بتن میشود و کارآمدترین راه را برای دفع یا بازیافت محصولات جانبی فراهم میکند. از این رو، استفاده از خاکستر بادی به عنوان افزودنی بتن نه تنها یک مزیت فنی گسترده برای خواص بتن است، بلکه به کنترل آلودگی محیطی نیز کمک میکند.
منابع و ماخذ:
GharPedia
CONCEIVE CREATE CONSERVE
مطالعه اینفوگراف مرتبط: فلای اش (Fly Ash) – خاکستر بادی
M.Gh.
