رس های پزولانی

واژه ی پزولانای (pozzolana) واقعی در واقع به خاکسترهای آتش فشانی ریز و ماسه ای اتلاق می شود در حالی که واژه ی پزولان (pozzolan) یک ماده ی آلومینو سیلیکاتی اسیدی است. بنابراین، رس های پزولانی که به آنها "خاکسترهای آتشفشانی" نیز گفته می شود، دارای ترکیب شیمیایی هستند که ضرورتاً مشابه با رس ها می باشد. البته اگر معنای اصلی واژه ی رس در نظر گرفته شود، این ماده یک استثنا تلقی می شود. مشابه معنای کلاسیک، رس ها، ضرورتاً موادی سرامیکی محسوب می شود و واژه ی سرامیک، از واژه ی یونانی نشئت گرفته است که به معنای موادی است که بعد از پخته شدن، سخت و نفوذ ناپذیر می شوند. واژه ی رس های پزولانی معمولا به هر نوع ماده ی سرامیکی اتلاق نمی شود.

تاریخچه

این ماده در اصل در نزدیکی Pozzuoli در نزدیکی Visuvius ایتالیا کشف شده است. نامگذاری این ماده نیز بر اساس محل کشف، انجام شده است. این ماده پس از کشف در این منطقه، در مناطق دیگر نیز یافت شد. رومی ها این ماده را با آهک و آب مخلوط کرده و از آن برای تولید ماده ای شبه بتن، استفاده می کرده اند. این مورد به 100 سال پیش از تولد مسیح باز می گردد. ساختمان Roman port Cosa با استفاده از پزولان ساخته شده است.

معیار استفاده

رنگ پزولانا، ممکن است سفید، سیاه، خاکستری یا قرمز باشد. اما معیار اصلی استفاده ی صنعتی از این ماده، معیار شیمیایی است. پزولانا در دمای اتاق با کلسیم هیدروکسد و در حضور آب واکنش می دهد و ترکیبات کلسیم سیلیکو- آلومینیوم هیدرات تولید می کند. این مواد یک توده ی متراکم با تخلخل اندک ایجاد می کند که در دمای اتاق، دارای خاصیت شبه سیمانی است. علاوه براین، به دلیل طبیعت اسیدی پزولان، ساختار ایجاد شده، در برابر خوردگی با سولفات، مقاوم است. این ماده همچنین در برابر تراوش آب و خرد شدن نیز مقاوم می باشد زیرا این ماده دارای تخلخل پایینی است.

استفاده ها

1. ملات ها: استفاده از آهک ساییده شده، آب و رس های پزولانی، می تواند ملاتی ایجاد کند که مشابه ملات سیمان پرتلند عمل می کند و ملات قوی ایجاد می کند که می تواند زیر آب، گیرش پیدا کند. این ماده برای ساخت ساختارهایی مناسب است که در زیر آب قرار می گیرد مانند سدها، پایه های پل و ... .
2. سیمان پزولانی: پزولان های مدرن در واقع مخلوطی از پزولان و سیمان پرتلند می باشد که به آن سیمان پزولانی می گویند . این ماده می تواند در ساخت ساختارهای زیر آب مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، این ماده خاصیت اسیدی بالایی دارد و ضرورتاً در برابر خوردگی سولفاتی مقاوم است. سیمان های پزولانی با گیرش کامل، قوی تر از سیمان پرتلند معمولی هستند که علت آن، تخلخل کمتر می باشد. تخلخل پایین موجب می شود تا این ماده در برابر نفوذ آب و تخریب، مقاوم تر باشد. این مزیت ها، موجب می شود تا این ماده برای استفاده در کاربردهای زیر آب و چاه های نفت، مناسب باشد.

جایگزین ها

سایر مواد وجود دارند که به دلیل داشتن خاصیت پزولانی، می توان آنها را جایگزین سیمان پزولانی کرد:
1. خاکستر بادی: این خاکستر یک ماده ی زائد است که در نیروگاه های برق تولید می شود. بر اساس استاندارد ASTM، دو گروه از خاکسترهای بادی وجود دارد: یکی کلاس F و دیگری، کلاس C. کلاس F از سوزاندن زغال سنگ آنتراسیت و قیری، تولید می شود و دارای خاصیت پزولانی قابل توجهی است. البته این ماده به تنهایی قابلیت سیمانی شدن، ندارد. کلاس C از سوخته شدن لیگنیت و زغال سنگ های قیری، تولید می شوند. این ماده به خودی خود، دارای خاصیت سیمانی شدن است و توان پزولانی آنها، متوسط می باشد. در مقایسه با کلاس C که همچنین به صورت مخلوط با سیمان مصرف می شود، کلاس F دارای نرخ گیرش پایین تری است و استفاده از آن، راحت تر است. در نتیجه، این خاکستر، نسبت به مواد پزولانی دیگر، ارجحیت دارد. بتن های تولیدی از این جنس، بتن های سبز نامیده می شوند زیرا مسائل محیط زیستی ندارند. به هر حال، با توجه به انستیتوی بتن آمریکا، هر دو کلاس از این خاکسترها، می تواند به صورت زیر مورد استفاده قرار گیرد:
• خاکستر کلاس F به میزان 15 تا 25 % .
• خاکستر کلاس C به میزان 20 تا 35 %.
2. متاکائولن با فعالیت بالا (HRM): این ماده یک پزولان قوی است که از کائولن تولید می شوند و برای تولید بتن سفید، کاربرد دارد. متاکائولن در واقع کائولن تغییر شکل یافته است و در آن، کریستال های کائولینیت به حالت آمورف تغییر یافته اند. این ماده در حالت دی هیدراته یا کلسینه شده، فعال می شود یعنی در حالتی که آب کریستال های کائولن با حرارت دهی در دمایی در گستره ی 500 تا 1000 درجه ی سانتیگراد، حذف شود.
3. فوم سیلیسی یا میکروسیلس یا سیلیس کرکی یا غبار سیلیسی: این ماده یک ماده ی ضایعاتی است که در تولید فروسیلیکون ، نیمه رسناها و سایر محصولات این صنعت، تولید می شود. این ماده آمورف می باشد، بسیار سبک وزن است و اندازه ی ذراتی در حد نانومتر دارد. در واقع مساحت سطح ویژه ی این مواد در حد 22000 متر مربع بر کیلوگرم است.
4. خاکستر سبوس برنج: این ماده از مناطق شالیزاری، بدست می آید.
کلاس F دارای مزیت حرارت هیدراسیون پایین می باشد که موجب تسهیل کاربردپذیری این ماده می شود. اما یکی از محدودیت های آنها، استحکام پایین می باشد. به عبارت دیگر، ملات های تولید شده بر پایه ی میکروسیلیس، متاکائولن و سبوس برنج، دارای استحکام اولیه ی بالا، نفوذپذیری پایین، دوام بالا، شوره زدگی کم، مقاومت در برابر تخریب ایجاد شده با عوامل قلیایی می باشد اما این ملات ها، حرارت هیدراسیون بالایی دارند و از این رو، کاربردپذیری کمی دارند. این ضروری است که از مقادیری سوپر- پلاستیسایزر نیز به این مخلوط اضافه شود. برخی اوقات مخلوطی از میکروسیلیس و خاکستر بادی مورد استفاده قرار می گیرد تا بدین صورت مزیت های ترکیبی ایجاد شود.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee