مقالات

خاکستر بادی چگونه تشکیل میشود؟ و چه تاثیری بر بتن دارد

مقدمه:

به دلیل اقلیم خاص جغرافیا ی کشور و احتمال بالای بروز پدیده خوردگی در سازه های مجاور با آب و یا خاک، اهمیت توجه به فاکتورهای دوام جهت دست یابی به عمر مفید سازه لازم میباشد. استفاده از خاکستر بادی در پروژه های بتنی در معرض خوردگی به دلیل ترکیبات پوزولانی پاره ای از مشکلات بتن که منجر به کاهش دوام سازه میگردد راحل میکند و تاثیر قابل ملاحظه ای روی بتن میگذارد. بعضی از این این آثار ناشی از خواص فیزیکی شامل زبر بودن و شکل ذرات و بقیه ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی پوزولان با سیمان است. رفتار بتن تازه و درجه هیدراسیون سیمان پرتلند را می توان از خواص فیزیکی دانست که به اندازه ذرات پوزولان وابسته است. مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده، مقاومت در مقابل بروز ترک خوردگی حرارتی ،واکنش قلیایی دانه ها و خرابی سولفاتی خواص مهمی هستند که از فعل و انفعالات شیمیایی پوزولان با سیمان ناشی می شوند.

 

خاکستر بادی از استخراج گازهای خروجی کوره های آتش با سوخت زغال و سلیت غیر پلاستیکی و ریز میباشد. که ترکیبی متفاوت بر اساس سوخت زغال طبیعی است و خاکستر بادی جز مصالح زائد در نیروگاهای حرارتی می باشد.

صرف نظر از جنبه اقتصادی مخلوطهای بتنی با استفاده از خاکستر بادی، عملکرد این ماده در بهبود کیفیت بتن و افزایش دوام آن در مقابل محیط های خورنده سبب کاربرد بیشتر آن در محیط هایی که خرابی و خورندگی در بتن وجود دارد، گشته است.

زمانی که از خاکستر بادی استفاده می شود آب مصرفی به میزان قابل ملاحظه کمتر از زمانی است که تنها از سیمان استفاده میشود. به همین دلیل ماده حاصله دارای چگالی بالاتر و همچنین دارای منافذ کمتری جهت نفوذ آب و یا سایر عوامل خورنده جوی میباشد.

تاثیر خاکستر بادی بر نفوذ پذیری بتن:

نفوذ پذیری بتن عامل اصلی نشان دهنده روند حرکت مایعات و گازهای مضر و مستعد واکنش با سیمان است. برای افزایش دوام بتن به خصوص در مقابل حمله شیمیایی مواد خورنده لازم است نفوذپذیری بتن کاهش یابد.خاکستر بادی از جمله موادی است که در نفوذپذیری بتن تاثیر گذار است.بتن های ساخته شده با خاکستر بادی حتی با یک روز عمل آوری مرطوب نسبت به بتن های معمولی، نفوذپذیری کمتر در هر دو روش نفوذ آب و بالاخص اکسیژن نشان داده اند.با افزایش طول دوران عمل آوری نفوذپذیری بتن های دارای خاکستر بادی به مراتب کمتر از بتن های معمولی است.

تاثیر خاکستر بادی بر کربناتاسیون بتن:

در خصوص اثر خاکستر بادی بر روند کربناتاسون بتن، نقطه نظرات متفاوتی وجود دارد. تحقیقات سالهای  دهه 70 در ژاپن نشان داده است که بتن های ساخته شده از سیمانهای مخلوط اغلب بیش از سایر بتن های در مقابل کربناتاسیون حساسیت دارند و بخصوص در آزمایشهای تسریع شده عمق نفوذ دی اکسید کربن در آنها بیشتر بوده است.اما نتایج بسیار خاطرنشان میسازد در صورتی که نمونه های با سیمان آمیخته مقاومتی برابر با نمونه های ساخته شده از سیمان های معمولی داشته باشند، میزان عمق کربناتاسیون در آنها تفاوت قابل ملاحظه ای با یکدیگر ندارد.

مقاومت بتن های دارای خاکستر بادی در مقابل سولفات:

خاکستر بادی مقاومت بتن در مقابل سولفات را افزایش داده و انبساط کمتری در محلول سولفات از خود نشان می دهد. آزمایشهای دیگری که برروی بتن های دارای سیمان خاکستربادی در مقابل سولفاتها انجام شده چنین عنوان کرده که اکسیدهای cao و fe2o3  موجود در خاکستربادی عوامل اصلی مقاومت و حساسیت در مقابل سولفاتهای بتن های دارای خاکستربادی اند هر چه میزان اکسید کلسیم موجود در خاکستربادی از حد پایین 5 درصد فراتر میرود یا هر چه اکسید آهن در آن کم شود، مقاومت این ماده در مقابل سولفات کاهش می یابد.

تاثیر خاکستر بادی در واکنش قلیایی بتن:

پس ازآنکه مشخص شد واکنش قلیایی سنگدانه ها سبب انبساط در بتن و ایجاد ترک و خسارت می شود جهت رفع این مشکل می توان با اضافه نمودن خاکستر بادی به مخلوطهای بتن این اثر مخرب را به میزان زیادی کاهش داد. و همچنین خاکستر بادی قادر است مقاومت بتن را در مقابل این پدیده افزایش داده و ترکهای ناشی از واکنشهای فوق را کنترل کرد. باید توجه داشت که تاثیر مثبت خاکستر بادی در تقلیل انبساط ناشی از واکنش قلیایی محدود به سنگدانه هایی است که ایجاد واکنش سیلیسی قلیایی میکنند.از آنجا که سنگدانه های با واکنش قلیایی کربناتی نیز وجود دارند و نتیجه اش ترک خوردن و خرابی است، کار با سیمانهای دارای خاکستربادی و این قبیل سنگدانه ها نیز برای یافتن اثر واکنش قلیایی انجام شده است. تاثیر خاکستر بادی در افزایش پدیده واکنش قلیایی های موجود در خود خاکستر بادی و به ریز دانه های آن بستگی دارد

نتیجه گیری:

با توجه به شناخت منافع حاصل از این ماده امروزه این محصول پس از پشت سر گذاشتن آزمایشهای زیادی در شرایط آزمایشگاهی و واقعی در بسیاری از پروژهای پذیرفته و استفاده میشود بگونه ای که در بسیاری از کشورها ی پیشرفته این ماده بعنوان یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده بتن در کنار سیمان و سایر مصالح سنگی مصرف میشود. در کشور ما با توجه به بروز پدیده خوردگی در سواحل جنوبی کشور و همچنین با نظر به اهمیت پروژهای در دست ساخت در آن نواحی لزوم توجه به عمر مفید سازه و همچنین کاهش هزینه های سازه در دوره خدمت لازم به نظر میرسد.  

 

 نویسنده : ژیلا کمالی پور  (کارشناس ارشد مهندسی عمران )