معرفی مواد افزودنی معدنی بتن

چه موادی به عنوان افزودنی معدنی بتن استفاده می شوند؟
خاکستر بادی، سرباره کوره آهن گدازی، سیلیکا فیوم، خاکستر پوسته برنج و متاکائولین را می توان به عنوان پرکاربردترین افزودنی های معدنی بتن در نظر گرفت.

در ادامه، به معرفی این افزودنی ها و تأثیر آن ها بر روی خواص بتن می پردازیم.

خاکستر بادی:
«خاکستر بادی» (Fly Ash) به عنوان یک افزودنی معدنی در ترکیب بتن مورد استفاده قرار می گیرد. خاکستر بادی از احتراق زغال سنگ ساییده شده به وجود می آید.

این ماده دارای دو نوع C و F است. نوع C خاکستر بادی مقدار زیادی کلسیم و خواصی مشابه با سیمان و پوزولان دارد.

از طرف دیگر، نوع F خاکستر بادی دارای کلسیم کمتری بوده و خواص آن تنها مشابه با پوزولان است.

تأثیر خاکستر بادی بر روی بتن به صورت زیر است:

• افزایش کارایی.
• افزایش زمان گیرش (سخت شدن بهتر و مقاومت بالاتر).
• کاهش وارفتگی و آب انداختن.
• کنترل افزایش دمای بتن تازه (کاهش ترک خوردگی ناشی از این مسئله).
• افزایش خزش و جمع شدگی.
• افزایش مقاومت در برابر اثرات گوگرد.
• جلوگیری از واکنش مواد قلیایی.

سرباره کوره آهن گدازی:
«سرباره کوره آهن گدازی» (Ground Granulated Blast Furnace Slag) یا به اختصار «سرباره»، یک افزودنی معدنی بتن با وزن مخصوص کمی بالاتر از سیمان (2.8 تا 3) است.

تأثیر وجود سرباره در ترکیب بتن به صورت زیر است:

• افزایش زمان گیرش اولیه بدون تأثیر بر روی کارایی (به دلیل اندازه ذرات مشابه با سیمان).
• کاهش نرخ افزایش مقاومت.
• افزایش مقاومت نهایی و دوام.
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی و واکنش های شیمیایی مضر.

سیلیکا فیوم:
«سیلیکا فیوم» (Silica Fume) یا فوم سیلیکا، ذره ای بسیار ریز متشکل از سیلیس آمورف (بی شکل) است.

این ماده به عنوان محصول جانبی در حین تولید محصولات مبتنی بر سیلیس در کوره های قوس الکتریکی به وجود می آید.

سیلیکا فیوم از نظر رفتار شیمیایی بسیار شبیه به پوزولان است. وجود این ماده در ترکیب بتن باعث موارد زیر می شود:

• افزایش جذب آب (استفاده به همراه روان کننده).
• افزایش چسبندگی (مشکل کاهش اسلامپ).
• کاهش قابل توجه در میزان آب انداختن.
• احتمال رخ دادن جمع شدگی پلاستیک در نواحی خشک (افزاش نرخ گیرش بتن به دلیل افزایش نرخ تبخیر).
• کاهش نفوذپذیری.
• بهبود مقاومت فشاری و خمشی.
• افزایش جمع شدگی و خزش.
• مقاومت در برابر واکنش های شیمیایی مضر ناشی از کاهش نفوذپذیری.
• افزایش احتمال ترک خوردگی به دلیل مقاومت پایین در برابر آتش و نفوذپذیری کم (عدم خروج آب).

خاکستر پوسته برنج:
«خاکستر پوسته برنج» (Rice Husk Ash)، از سوزاندن پوسته حاصل از آسیاب شالی به دست می آید. وزن این خاکستر حدود یک چهارم وزن پوسته سوزانده شده است.

مقدار زیادی سیلیکا در خاکستر پوسته برنج وجود دارد.

با افزودن این ماده به ترکیب بتن، تغییرات زیر حاصل می شوند:

• افزایش مقاومت.
• کاهش نفوذپذیری (به دلیل ریزتر بودن ذرات از سیمان).
• کاهش دمای هیدراتاسیون.
• بهبود مقاومت در برابر اثرات مضر کلراید و سولفات.

متاکائولین:
هنگامی که رس معمولی و رس کائولین از نظر حرارتی فعال می شوند، شکل ناخالص «متاکائولین» (Metakaolin) به وجود می آید.

اندازه ذرات این ماده از سیمان کوچک تر است. برخلاف دیگر افزودنی های بتن، متاکائولین یک محصول جانبی نیست. این ماده در بتن الیافی و مجسمه های هنری مورد استفاده قرار می گیرد.

از اثرات متاکائولین بر روی خواص بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش مقاومت.
• کاهش نفوذپذیری.
• مقاومت در برابر عوامل شیمیایی.
• افزایش دوام.
• بهبود نرخ افزایش مقاومت در مراحل اولیه گیرش.
• کاهش قابل توجه آب انداختن.

استفاه از افزودنی ها در بتن چه مزایایی دارد؟
مزایای استفاده از افزودنی های مختلف در بتن را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• کاهش هزینه ها.
• صرفه جویی در مصرف انرژی.
• بهبود کارایی.
• کاهش واکنش بین مواد قلیایی و سنگدانه ها.
• افزایش مقاومت.
• کاهش آب مورد نیاز.
• کاهش دمای هیدراتاسیون.
• کاهش جمع شدگی حرارتی.
• سهولت تحکیم.