مواد پوزولانی

ASTMC618 پوزولان را به این صورت تعریف می كند «ماده سیلیسی یا سیلیسی آلومیناتی كه به خودی خود ارزش چسبندگی ندارد، اما به شكل ذرات بسیار ریز و در مجاورت رطوبت با درجات حرارت معمولی با هیدروكسید كلسیم واكنش شیمیایی داشته و تركیباتی را به وجود می آورد كه خاصیت سیمانی و چسبندگی دارد» بنابراین، پوزولان یك ماده طبیعی یا مصنوعی است كه حاوی سیلیس فعال است

سال ها قبل، انسان به این كشف مهم و ارزنده نائل آمد و دریافت كه وقتی مواد سیلیسی بسیار ریز با آهك مخلوط می شود، سیمان های دارای خواص هیدرولیكی تولید می‌نماید. یك نوع از این مواد، خاكستر آتشفشانی تحكیم یافته یا توف بود كه در حوالی پوزولی ایتالیا پیدا شد. پس از آن، واژه پوزولان به هر نوع ماده ای با خاصیت مشابه فوق صرف نظر از منشأ زمین شناسی آن، اطلاق گردید.

ASTM-C618 پوزولان را به این صورت تعریف می كند: «ماده سیلیسی یا سیلیسی آلومیناتی كه به خودی خود ارزش چسبندگی ندارد، اما به شكل ذرات بسیار ریز و در مجاورت رطوبت با درجات حرارت معمولی با هیدروكسید كلسیم واكنش شیمیایی داشته و تركیباتی را به وجود می آورد كه خاصیت سیمانی و چسبندگی دارد.» بنابراین، پوزولان یك ماده طبیعی یا مصنوعی است كه حاوی سیلیس فعال است. لازم است كه ماده پوزولانی به شكل پودر شده باشد، زیرا فقط در این صورت سیلیس می تواند در حضور آب با آهك (كه بر اثر هیدراتاسیون سیمان پرتلند ایجاد می گردد) سیلیكات های كلسیم پایدار را كه دارای خواص چسبندگی اند، تشكیل دهند. ضمناً در بررسی كلی پوزولون ها باید متذكر شد كه سیلیس آنها باید بی شكل (آمورف) باشد، زیرا قابلیت ایجاد واكنش سیلیس متبلور بسیار كم است.

سیمان پرتلند پوزولانی به مخلوط های توأم آسیاب شده یا مخلوط شده سیمان پرتلند و مواد پوزولانی اطلاق می گردد. غالباً مواد پوزولانی از سیمان پرتلندی كه جایگزین آن می شوند ارزانترند.

ولی امتیاز عمده آنها در هیدراتاسیون كند و بنابراین، روند توسعه حرارت كم نهفته است. در ساختمان های انبوه بتنی این امر اهمیت زیادی دارد و دقیقاً در این نوع ساختمان هاست كه غالباً سیمان پرتلند پوزولانی با جایگزینی بخشی از سیمان پرتلند با مواد پوزولانی مصرف می شود. همچنین سیمان های پرتلند پوزولانی در برابر حمله سولفات ها و بعضی دیگر از عوامل مخرب مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. این امر به دلیل واكنش پوزولانی است كه مقدار كمتری آهك به جا می گذارد تا به خارج راه یابد و نیز نفوذپذیری بتن را كاهش می دهد. لیكن مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن تا سنین بعدی كه واكنش عمده پوزولانی تخلخل خمیر سیمان را كاهش داده است، نمی تواند ایجاد شود. باید به خاطر داشت كه آثار خوب و بد مواد پوزولانی بسیار متغیرند و بدین جهت توصیه می شود كه هر ماده پوزولانی آزمایش نشده ای در تركیب با سیمان و سنگدانه هایی كه در ساختمان واقعی مصرف خواهند شد، مورد آزمایش قرار گیرد. به علت كنش آهسته پوزولان ها باید عمل آوردن پیوسته مرطوب و دمای عمل آوردن مناسب برای مدتی بیشتر از آنچه به طور معمول لازم است، فراهم شود.

طبقه بندی و مشخصات استاندارد برای پوزولان ها

پوزولان ها را از لحاظ منشأ وجودی به پوزولان های طبیعی و مصنوعی تقسیم می كنند. پوزولان های طبیعی شامل خاك های دیاتمه، چرت های اپالینی و شیل ها، توف ها و خاكستر آتشفشانی است. منابع اصلی پوزولان های مصنوعی عبارتند از كوره های استخراج فلزات تولیده كننده آهن خام، فولاد، مس، نیكل، سرب، سیلیس و آلیاژهای فروسیلیس، و نیروگاه هایی كه از زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می كنند. امروزه این مواد مصنوعی كه با قیمت كم عمدتاً قابل دسترس اند، به عنوان جایگزین بخشی از سیمان پرتلند مصرفی در بتن مورد استفاده وسیعی قرار گرفته است. به علاوه، بدیهی است كه بیشتر این مصنوعات قادرند مقاومت نهایی و دوام بتن با سیمان پرتلند را بهبود بخشند.

یكی از اولین طبقه بندی ها برای پوزولان های طبیعی توسط میلنز پیشنهاد گردید. در این سیستم طبقه بندی، پوزولان های طبیعی بر اساس شش نوع فعالیت دسته بندی شدند. جدیدترین طبقه بندی كه توسط ماسازا پیشنهاد گردید، پوزولان های طبیعی را به سه دسته تقسیم می نماید. گروه اول، شامل سنگ های پیروكلاستیك كه مواد با منشأ آتشفشانی اند. توف های پوزولانی و تراس از این دسته محسوب می شوند. گروه دوم، مواد تغییر یافته با درصد سیلیس زیاد است كه طی یك روند شامل ته نشین ساختن مواد با منشأهای متفاوت، شكل داده شده اند. گروه سوم، موادی با منشأ كلاستیك، شامل رس‌ها و خاك های دیاتمه است.

ASTM-C618 طبقه بندی زیر را برای پوزولان ها ارائه می دهد:

– پوزولان ردهN: پوزولان های طبیعی خام یا كلسینه شده شامل خاك های دیاتمه، چرت های اپالین و شیل ها، توف ها و خاكسترهای آتشفشانی یا پومیسیت ها، بعضی شیل ها و رس های كلسینه شده.

– پوزولان ردهF: خاكستر بادی با منشأ زغال سنگ قیری.

– پوزولان ردهC: خاكستر بادی، خاكستر لیگنیت با منشأ زغال سنگ قیری.

– پوزولان ردهS: هر نوع مواد دیگر شامل پومیسیت های عمل شده، بعضی دیاتمه ها، رس ها و شیل های كلسینه شده و آسیاب شده.

مشخصات استاندارد و روش های آزمایش برای انواع مختلف پوزولان ها توسط آیین نامه های مختلف بیان شده است. تمام كدهای استاندارد مشخصات فیزیكی و شیمیایی پوزولان ها را جهت تشخصی مناسب یا نامناسب بودن آنها مورد بحث قرار می دهند. براساس مطالعات و تحقیقات انجام گرفته در زمینه مواد افزودنی مصنوعی این نتیجه حاصل شده است كه تركیبات كانی شناسی و مختصات ذرات مواد، تعیین كننده خاصیت پوزولانی و سیمانی بودن یك پوزولان اند. اخیراً نامبرده برخی از كدهای استاندارد در خصوص خاكستر بادی(PFA) گرد سیلیس، سرباره كوره آهنگدازی و پوزولان های طبیعی را نیز مورد بررسی قرار داده است.