چکیده

صنعت سیمان یکی از صنایع بزرگ مصرفکنندهی انرژی است و حدود ۱۲ تا ۱۵ درصد از کل انرژی مورد نیاز بخش صنعت را به خود اختصاص داده است از سوی دیگر سهم انتشار گاز دی اکسید کربن در این صنعت حدود ۷ درصد میباشد. کاهش مقدار سیمان با جایگزینی پوزولانها در بتن یکی از روشهای موثر صرفهجویی در مصرف انرژی و حفظ محیط زیست است. تحقیق حاضر سعی بر این دارد تا ترکیبی از پوزولانهای طبیعی پومیس تفتان و زئولیت را معرفی نماید که ضمن کاستن از مقدار سیمان مصرفی در بتن، خواص دوامی بتن خودتراکم را نیز بهبود بخشد. در این پژوهش آزمایشهای مقاومت فشاری و کششی، جذب آب، نفوذ آب، مقاومت ویژه الکتریکی در سنین ۷، ۱۴، ۲۸، ۵۶، ۹۰ و ۱۸۰ روز بر روی ۵ طرح اختلاط، شامل شاهد، ۱۰ درصد زئولیت و ترکیب آن با درصدهای مختلف پومیس تا ۱۵ درصد انجام گردیده است. نتایج نشان میدهد که استفاده از ترکیب پوزولانهای فوق ضمن کم نمودن مقدار سیمان در بتن و در نتیجه کاهش آلودگی هوای ناشی از انتشاز گاز دی اکسید کربن و حفظ خواص مکانیکی، باعث بهبود خواص دوامی بتن خودتراکم و تا ۲۵ درصد در مصرف انرژی صرفهجویی میگردد.

واژههای کلیدی: پومیس، زئولیت، بتن خودتراکم، دوام، مصرف انرژی

-۱ مقدمه

امروزه صرفهجویی در مصرف انرژی، هزینههای بالای تولید سیمان و فشار طرفداران محیط زیست، استفاده از پوزولانها را به علت اثر مثبت آنها بر محیط زیست، بهعنوان جایگزین بخشی از سیمان در بتن، تقویت مینماید۱]و.[۲ از سوی دیگر پوزولانها به دلیل کاهش حرارت هیدراتاسیون، کاهش نفوذ، کنترل واکنشهای قلیایی سنگدانهها، افزایش مقاومت در برابر عوامل شیمیایی، کاهش انقباض خشکشدگی بتن، افزایش مقاومت در سنین بالا و بهبود خواص بتن تازه از امتیاز بالایی برخور دارند.[۳]

مواد پوزولانی بسته به ترکیبات، نحوه جایگزینی(بهجای سیمان یا بصورت فیلر)، اکسیدها و واکنشهایی که در حضور آب با هیدروکسید کلسیم ناشی از هیدراتاسیون سیمان دارند بر خواص مکانیکی و دوامی بتن به نحوی متفاوت تاثیر گذارند.[۴] اثر پوزولانهای پومیس تفتان و زئولیت به تنهایی مورد تحقیقات زیادی قرار گرفته و اثر مثبت آنها بر خواص دوامی بتن محرز شده[۵-۱۲]، ولی ترکیب این دو، مورد بررسی قرار نگرفته است. بتن خودتراکم((۱SCC به دلیل مزایای بسیار زیاد آن نسبت به بتن معمولی، ازجمله افزایش سرعت اجرا، کاهش نیروی انسانی، اطمینان از تراکم کافی بتن در مناطق با تراکم بالای آرماتور، کاهش آلودگی صوتی، بالارفتن کیفیت نهایی محصول و از همه مهمتر، صرفهجویی اقتصادی، توجه زیادی در صنعت بتن معطوف خود نموده است.[۱۳] این نوع از بتن با وجود داشتن مزایای فوق، برای رسیدن به خواص خودتراکمی نیاز به سیمان بیشتری نسبت به بتن معمولی دارد و جایگزینی پوزولان در این بتن از اهمیت ویژهای برخودار است.[ ۱۴] تحقیق حاضر به منظور استفاده از مزایای همزمان مواد پوزولانی، به حداقل رسانیدن اثرات سوء آنها و دستیابی به خواص ارتقاء یافته دوام، ترکیب پوزولانهای پومیس تفتان و زئولیت را بر خواص مکانیکی و دوامی بتن خودتراکم مورد بررسی قرار داده است.

-۲ مصالح مصرفی

سیمان مصرفی از نوع II کارخانه سیمان سیستان با وزن مخصوص ۳۱۰۷ کیلوگرم بر مترمکعب، زئولیت مصرفی با وزن مخصوص ۲۰۶۴ کیلوگرم بر مترمکعب از معادن واقع در شمال سمنان و پوزولان پومیس تفتان با وزن مخصوص ۲۵۴۳ کیلوگرم بر مترمکعب از معادن واقع در دامنه تفتان در شمال غربی شهرستان خاش تهیه شده است. . فوقروانکننده مورد استفاده با نام تجاری P10-3R و وزن مخصوص ۱۱۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب و اصلاحکنندهی لزجت (۲VMA) ساخت کارخانه شیمی ساختمان، پودر سنگ تهیه شده از قم با وزن مخصوص ۲۶۲۰ کیلوگرم بر مترمکعب میباشد. نتایج حاصل از آنالیز XRF بر روی پوزولان پومیس تفتان، زئولیت و سیمان مصرفی در جدول شماره ۱ ذکر شده است.

جدول-۱نتایج حاصل از آنالیز XRF بر روی پوزولان پومیس تفتان، زئولیت و سیمان تیپ II سیستان

نوع مصالح L.O.I SO3 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 AL2O3 SiO2

پوزولان پومیس تفتان ۲ ۰/۳۸ ۱/۶ ۱/۸ ۶/۵ ۲/۶ ۵ ۱۸/۵ ۶۱

زئولیت ۱۱/۰۵ ۰/۴۷ ۴/۳۹ ۳/۷۱ ۱/۲۴ ۰/۳۳ ۰/۸۴ ۱۰/۹ ۶۷/۴۴

سیمان تیپ II سیستان ۱/۰۸ ۲/۳۶ ۰/۴۳ ۰/۶ ۶۴/۰۴ ۱/۷۵ ۳/۶ ۵/۱۲ ۲۱/۰۴

۱ – Self- Compacting ( Consolidating) Concrete 2 – Viscosity Modifying Admixture

مصالح سنگی مورد استفاده از معادن اطراف زاهدان تهیه گردیده است. آزمایش وزن مخصوص و جذب آب مصالح درشت دانه بر اساس استاندارد ASTM C127-07 و آزمایش وزن واحد حجم آن بر اساس استاندارد ASTM C29/C29 M-09 انجام شده است. وزن مخصوص و جذب آب مصالح ریزدانه بر اساس استاندارد ASTM C128-07a آزمایش و مشخصات فیزیکی اندازهگیری شده در جدول شماره ۲ آمده است. به منظور دانهبندی یکسان، بیشترین تراکم و حذف ترکیبات زیانآور، مصالح ابتدا به خوبی شسته و پس از خشک نمودن در اون، الک گردیده و حد وسط استاندارد ASTM C33-03 از مصالح مانده روی هر الک انتخاب گردید .