واژه پوزولان از پوزولی (به ایتالیایی (Pozzuoli منطقه‌ای در ایتالیا گرفته شده که حدود ۲۰۰۰ سال پیش برای اولین بار پوزولان در آنجا پیدا شده ‌است.

بررسی سیمان پوزولانی و مزایا و معایب آن

سیمان پوزولانی چیست؟

واژه پوزولان از پوزولی (به ایتالیایی (Pozzuoli منطقه‌ای در ایتالیا گرفته شده که حدود ۲۰۰۰ سال پیش برای اولین بار پوزولان در آنجا پیدا شده ‌است.

اگر چه بتن دارای پوزولان، نسبت به بتن با سیمان پرتلند آهسته تر به مقاومت اولیه می ‌رسد، ولی مقاومت نهایی آن، برابر یا بیشتر از مقاومت بتن با سیمان پرتلند است. با اختلاط بین سیمان و پوزولان نوعی سیمان آمیخته با عنوان سیمان پوزولانی تهیه می ‌شود.

بیشتر بخوانید: کاربرد انواع آجرنما در ساختمان ها

پوزولان ها موادی که در تولید سیمان به کار می روند ارزان تر و فراوان تر هستند. نسبت ترکیب پورزولان 5 الی 15 در صد و 85 در آن را سیمان پرتلند تشکیل می دهد. تولید پوزوالان به دو شیوه طبیعی و مصنوعی تولید می شود. سیمان های پوزولانی یکی از مصالح ساختمانی هستند. پوزولان ها به مواد آلومینی و سیلیسی گفته می شود که در دمای معمولی اگر در مجاورت آب با آهک مخلوط شوند، مواد ناپایدار ایجاد می کنند که قابل تبدیل به سیمان هستند.

اضافه کردن پودر پوزولان ها به سیمان پرتلند باعث تغییر خواص و مکانیزم سیمان و ساختار آن می شود. سیمان پوزولانی از ۱۵ درصد پوزولان تشکیل شده و دارای ویژگی های منحصر فرد فراوانی است. مواد پوزولانی نقش موثری در افزایش مقاومت بتن ایفا می کنند. استحکام بتن را در برابر عوامل مختلف بالا می برند. پوزولان هایی از جمله سرباره کوره آهن و خاکستر بادی نفوذپذیری بتن را کاهش می دهند ولی باعث کم شدن مقاومت بتن در مقابل یخ بندان می شوند.

مزایای استفاده از سیمان پوزولانی:

1)افزایش مقاومت بتن

2)مقرون به صرفه و اقتصادی

3)به خاطر وجود میکروسیلیس در منافذ موئینه نفوذ می کنند و یک بتن متراکم نفوذ ناپذیر

4)مقاوم در برابر یخ زدگی و سرما

5)سیمان دارای پوزولان سرعت تولید حرارت ناشی از هیدراتاسیون را در سیمان کاهش می دهد

6)احتمال ترک خوردگی سطح بتن به دلیل خصوصیات ممتاز فیزیکی و شیمیایی سیمان وجود ندارد

7)در صورت استفاده از سیمان پرتلند پوزولانی در بتن ریزی، حجم بتن ریزی به میزان قابل توجه کاهش پیدا می کند

8)مصرف پوزولانی تا حد زیادی استفاده از سیمان در بتن را کاهش می دهد

9)استفاده از پوزولان به مقدار چشمگیری باعث کاهش هزینه های تولید سیمان می شود

10)سیمان پوزولانی مصالح ساختمانی و میلگرد های موجود در بتن را در برابر مواد خورنده محافظت می کند

11)این سیمان مقاومت بالایی در برابر فاضلاب و مواد شیمیایی دارد

بیشتر بخوانید: پودر بندکشی چیست

معایب سیمان پوزولانی:

1)ترکیبات شیمیایی موجود در پوزولان بالا بوده و باعث می شود مقاومت آن را در برابر عواملی که باعث فرسایش و هوازدگی می شوند، کاهش می دهد.

2)در پروژه های بتن ریزی عظیم که احتمال هوازدگی وجود دارد سعی می شود از سیمان پوزولانی استفاده نشود.

3) مقاومت فشاری این سیمان در روزهای اولیه استفاده بسیار پایین است و بعد از ۲۸ روز به کیفیت مطلوب دست خواهد یافت.

انواع پوزولان:

پوزولان های طبیعی

این نوع پوزولان شامل انواع خاک های دیاتمه دار، شیل و چرت های اوپالینی، توف های شیشه ای، خاکستر های آتش فشانی و پوکه سنگ طبیعی نمونه هایی از انواع پوزولان ها که به هنگام بیرون ریختن از دهانه آتش فشان ها به سرعت در هوا  یا در زیر آب سرد شده به طوری که سیلیس موجود در آن بلوری نشده است و مواد دیگری مثل بعضی از رس ها، شیل ها که برای بروز خواص پوزولانی نیاز به عملیات تکلیس دارند و از آن جمله می توان متاکائولین را نام برد.

ذخایر بزرگی از پوزولان های طبیعی در نقاط مختلف کشور وجود دارد که از آن جمله می توان تراس جاجرود، پوکه سنگ هراز (دماوند) ، پوکه سهند و پوکه سنگ تفتان را نام برد.

پوزولان های مصنوعی

پوزولان های مصنوعی واحد های نیروگاه های برقی که از ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می کنند و کوره های متالورژیکی تولید چدن، فلز سیلیسیم و آلیاژهای فرو سیلیسیم مواد اصلی زاید صنعتی هستند که در این مراکز تولید می شوند.

این فرآورده صنعتی با بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده با ذرات بی نهایت ریز و کروی شکل با قطر متوسط حدود 0.1 الی 0.2 میکرون یک ماده به شدت فعال پوزولانی است. وزن مخصوص دوده سیلیسی حدود 2.2 گرم بر سانتی متر مکعب است.

تفاوت سیمان پرتلند و پوزولانی:

سیمان پوزولانی کاملا متفاوت است، این سیمان از اضافه کردن پوزولان ها به سیمان به وجود می آید.

گرمایی که از واکنش سیمان پوزولانی متصاعد کمتر از سیمان پرتلند است.

این سیمان در مقابل یون و سولفات مقاومت بالایی دارد اما سیمان پرلند مقاومت چندانی ندارد.

کاربرد سیمان پوزولانی

تهیه بتن معمولی

پروژه های سد سازی

ساخت اسکله و بنادر

از سیمان پرتلند پوزولانی در تولید بتن معمولی، پروژه های سد سازی، ساخت اسکله و بندرها و بتن ریزی های حجیم، سازه های دریایی، سازه های هیدرولیکی، کارهای بتن ریزی گسترده و حجیم، شرایط بتن ریزی سخت، کارهای تزیینی و هنری، ملات سنگ تراشی و گچ کاری، در شرایط آب و هوایی گرم، لوله های فاضلاب پیش ساخته و موقعیت هایی که در معرض شدید سولفات قرار دارند، استفاده می شود.

یکی از مسائلی که همواره در پروژه های ساخت بنادر و اسکله ها مشکل ساز است، وجود یون های کلر و سولفات است که باعث خوردگی این سازه ها می شوند.

سیمان پوزولانی به منظور جلوگیری از خوردگی بتن در برابر این عوامل مصرف می شود. به خاطر ایجاد گرمای پایین در حین گیرش، این سیمان برای تولید بتن معمولی در مناطق گرمسیر کاربرد دارد.

بیشتر بخوانید: کف سازی ساختمان و انواع روش های کف سازی

مشخصات فنی سیمان پوزولانی

زمان گیرش اولیه سیمان پوزولانی، حداقل 30 دقیقه و زمان گیرش نهایی آن حداکثر 600 دقیقه است مقاومت فشاری آن در 3 روز اول حداقل 13MPa، در 7 روز حداقل 22 مگاپاسکال و در 28 روز حداقل 33 مگاپاسکال است. جمع شدگی و انقباض این محصول نباید بیشتر از 15 درصد و عیار سیمان نباید از 300 متر مکعب در کیلوگرم بیشتر باشد.

نکات نگهداری از سیمان پوزولانی

• نباید از تاریخ تولید سیمان پوزولانی بیشتر از یکسال گذشته باشد.

• در زمان ذخیره سیمان در انبار، باید دقت کنید که پاکت های سیمان در فاصله حداقل ده سانتی متری زمین و دیوار قرار داده شوند.

تاثیر پوزولان در تولید بتنی:

کاهش حرارت زایی فرآیند آبگیری سیمان

بهبود کارایی و خواص رئولوژی بتن

مقاومت اولیه نسبتا پایین تر ولی مقاومت نهایی بالا

کاهش نفوذ پذیری وافزایش دوام

راهکارهای لازم برای ارتقاء کیفيت بتن استفاده شده از سيمان هاي پوزولاني:

درمرحله حین تولید (در محل کارخانه):

استفاده از پوزولان و سایر مواد افزودنی با کیفيت بالا

استفاده از کلینکر با کیفیت بالا

تنظیم نرمی و توزیع دانه بندي سيمان

استفاده از افزودنی شیمیايي مناسب در سيمان

در مرحله حین مصرف(در محل کارگاه): 

یکی از موارد مهم در عملیات بتن ريزي وبعد از آن، عمل آوري بتن است. عمل آوري يعني نگه داشتن مقدار رطوبت و دماي بتن در حدي رضايت بخش در طي دوره اي مشخص، که بلافاصله پس از بتن ريزي و اتمام عمليات پرداخت شروع می شود.

درسیمان پرتلند پوزولانی در جهت کامل کردن واکنش ما بین اجزاء پوزولان با اکسيد كلسيم هيدراته باید عمل آوري بهتري صورت گيرد وحتي الامكان مدت زمان و مقدار پاشش آب به بتن هاي ساخته شده از سيمان پوزولاني بيشتر باشد.

معادن پوزولان

معدن پوزولان کارخانه سیمان آبیک در یک کیلومتری شمال شرق آبیک است. این منطقه از نظر زمین شناسی بخشی از البرز مرکزی است. این منطقه تحت تاثیر فازهای کوه ‌زایی البرز قرار گرفته است.

مواد قابل بهره برداری معدن را سنگ ‌های آتشفشانی – رسوبی می ‌سازند. این محل ‌ها به صورت لایه‌ هایی با شیب ملایم به سمت جنوب غرب است. مطالعات مقاطع میکروسکوپی و سنگ شناسی معدن، به صورت کلی به دو گروه سنگ های آذرین اسیدی (توف ‌های شیشه‌ ای بلوری، لیتیک دار، ریولیتی- داسیتی) و سنگ ‌های آذرین حد واسط (تراکی آندزیت تا آندزیت دگرسان) تقسیم می‌ شوند. این بخش ‌ها دارای میان لایه‌ هایی از آهک ‌های توفی و میکریت می‌ باشند. از آنجا که کیفیت یک سنگ پوزولانی (برای تولید سیمان پرتلند-پوزولان) به میزان سیلیس آمورف سنگ بستگی دارد، مطالعات انجام شده نشان می ‌دهد سنگ‌ های اسیدی معدن دارای مرغوبیت بالاتری هستند.

دگرسانی‌ های غالب در سنگ ‌های اسیدی سیلیسی شدن و آرژیلی شدن و در سنگ‌ های حد واسط کلریتی و اپیدوتی شدن است. بیشتر آن ها اثری معکوس روی کیفیت پوزولان دارند. دگرسانی زئولیتی که باعث بهبود کیفیت پوزولان می‌ شود در سنگ ‌های معدن مشاهده نشد. در بررسی‌ های سنگ شناسی و کانی شناسی که در طی تهیه نقشه 1/2000 معدن به عمل آمده، تغییرات سنگ شناختی سنگ‌ ها مشخص و 14 قسمت متفاوت در آن مشاهده شد. سنگ های محدوده ‌های مختلف، مورد آزمون صنعتی (تولید سیمان پوزولانی) قرار گرفتند.