سرباره آهن گدازی و اثرات آن در بتن

سرباره آهن گدازی و اثرات آن در بتن

سرباره آهن گدازی یکی از محصولات جانبی کارخانه ذوب آهن است که اگر به آن آب اضافه شود واکنشی صورت نمی گیرد. این ترکیب بر خلاف پوزولان ها که با هیدرواکسید کلسیم حاصل از آبگیری سیمان واکنش نشان می دهند و آن را به مصرف می رسانند از هیدروکسید کلسیم فقط به عنوان کاتالیزور استفاده می کنند و در حضور آب واکنش شبه سیمانی دارند با این تفاوت که هیدروکسید کلسیم تولید نمی شود.

۹۵ درصد وزنی سرباره از اکسیدهای سیلیس، آلومینیوم، کلسیم و منیزیم تشکیل شده و بقیه آن شامل گوگرد ، اکسیدهای آهن و منگنز است. کیفیت سرباره آهن گدازی و فعالیت واکنش زایی آن به نسبت وزنی تشکیل دهنده اکسیدهای اصلی بستگی دارد. خاصیت هیدرولیکی روباره از سرد شدن سریع روباره مذاب حاصل می شود که معمولا این عمل توسط آب انجام می گردد و روباره به ماده شیشه ای با ابعاد کوچکتر از ۴.۷۵ میلی متر تبدیل می شود. پس از سرد شدن روباره را خشک و آسیاب می کنند تا ریزی دانه های آن به اندازه دانه های سیمان شود. چنانچه سرد شدن روباره تدریجی انجام گیرد، روباره ترکیب بلوری می یابد که خواص سیمانی لازم و کافی ندارد.

عوامل تعیین کننده خاصیت سیمانی سرباره عبارتند از:

• ترکیب شیمیایی روباره
• درصد ترکیب شیشه ای و آمورف
• درجه نرمی روباره
• دمای محیط در مرحله فرآیند آبگیری
• غلظت ترکیبات قلیایی در جریان واکنش

اثرات در بتن

استفاده از روباره بر خواص بتن تازه و بتن سخت شده اثر می گذارد اهم این اثرات عبارتند از:

روباره بر روی آب انداختن بتن تاثیرگذار است ، شدت این تاثیر در بتن حاوی سرباره آهن گدازی بستگی به سطح مخصوص و نرمی روباره در مقایسه با سیمان و نیز اثر ناشی از مجموعه سیمان و روباره بستگی دارد. وقتی روباره ریزتر از سیمان باشد و جایگزینی وزنی به نسبت مساوی انجام گیرد، آب انداختگی تقلیل می یابد و بالعکس چنانچه سطح مخصوص روباره کم باشد ، احتمال دارد روند آب انداختگی و مقدار آن افزایش یابد.

سرعت کسب مفاومت بتن روباره ای به عوامل متعددی بستگی دارد. در مقایسه با سیمان پرتلند مصرف سرباره نوع ۱۲۰ (به دت ۴۱۰ مراجعه شود) مقاومت یک تا سه روزه را کاهش و مقاومت ۷ روزه را افزایش می دهد. مصرف روباره نوع ۱۰۰ (به دت ۴۱۰ مراجعه شود) موجب کاهش مقاومت در سنین ۱ الی ۲۱ روزه می شود و بعد از آن مقاومت بیشتر و یا مساوی سیمان پرتلند می شود.

استفاده از روباره نوع ۸۰ (به دت ۴۱۰ مراجعه شود) به طور کلی موجب کاهش مقاومت می شود. به طور کلی می توان گفت چون روند آبگیری روباره کند تر از سیمان معمولی است در نتیجه زمان گیرش افزایش می یابد و دمای بتن و سرعت مقاومت آن نیز کمتر می گردد. ولی مقاومت بتن سرباره ای در دراز مدت نسبت به بتن معمولی افزایش می باید.

همانگونه که گفته شد جایگزینی سیمان یا سرباره در بتن حاوی روباره، زمان گیرش را به تاخیر می اندازد. مدت این تاخیر به دمای اولیه بتن، نسبت اختلاط سیمان و سرباره ، نسبت آب به مواد سیمانی و خواص سیمان بستگی دارد به عنوان مثال در دمای حدود ۲۳ درجه سانتی گراد زمان گیرش ۳۰ الی ۶۰ دقیقه افزایش می یابد و هرچه دما پایین تر باشد تاخیر در زمان گیرش بیشتر می گردد در حالی که در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد افزایش زمان گیرش بسیار ناچیز است. افزایش درصد سیمان در بتن حاوی روباره موجب کاهش زمان گیرش و نزدیک شدن آن به حالت سیمان پرتلند دارد.

واکنش تدریجی سرباره با هیدرواکسید کلسیم و قلیایی های حاصل از ابگیری سیمان موجب ایجاد ژل بیشتر و مسدود شدن فضای خالی و در نتیجه کاهش نفوذپذیری بتن می شود. تقلیل نفوذپذیری بتن روباره ای، نفوذ یون کلر را به منافذ و فضای خالی بتن، کاهش می دهد و در نتیجه بتن در برابر خوردگی میلگردها مقاوم می گردد. این اثر وقتی که مقدار روباره افزایش یابد بیشتر است.

جایگزینی سیمان با روباره موجب بهبود مقاومت بتن در مقابل سولفات می شود. افزایش مقاومت در مقابل سولفات ها با مصرف بیش از ۵۰ درصد روباره و استفاده از سیمان نوع ۲ به اثبات رسیده است.

مطالعه بیشتر در خصوص سیمان سرباره کوره آهن گدازی

منبع : تکنولوژی بتن و آزمایشگاه همراه با طرح اختلاط نوشته مهندس فرهاد مصباح ایراندوست