استفاده از بتن ژئوپلیمری به جای بتن های پرتلند در پروژه های عمرانی

استفاده از بتن ژئوپلیمری به جای بتن های پرتلند در پروژه های عمرانی

خدیجه رزمی – دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی استخراج معدن دانشگاه صنعتی امیرکبیر

بهرام رضایی – استاد دانشکده معدن و متالوژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

عبداله صدری – مربی دانشکده معدن ومتالوژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

بتن از مهمترین مصالح ساختمانی تولید شده دست بشر بوده که از مصالح ساختمانی ارزان و با شکل پذیزی مناسب شامل ، سیمان، آب، شن و ماسه  (مصالح سنگی) و مواد افزودنی و مضاف، به نسبت های مختلف به دست می آید . با توجه به مصرف بالای بتن و نیاز روز افزون به تولید سیمان برای تهیه آن، اهمیت مسائل زیست محیطی  و خصوصاً توجه به  توسعه پایدار به مفهوم گسترده «استفاده بهینه و بهره برداری صحیح وکارآ از منابع پایه، منابع طبیعی، و… برای تأمین نیاز  نسل فعلی و نسل­های آینده، ضرورت بازنگری در تولید بتن را آشکارتر ساخته است. سیمان در بتن نقش مصالح چسبنده جهت چسباندن مصالح سنگی به یکدیگر را دارد. سیمان مخلوطی از مصالح طبیعی منتخبی است که با نسبت معینی مخلوط و آسیاب گشته و در کوره با دمای ذوب (تقریباً ۱۵۰۰ درجه سلسیوس) پخته می شود تا ترکیب شیمیایی مورد نظر بدست آید . در فرایند تولید هر تن سیمان بطور متوسط ۱۲۵ لیتر سوخت فسیلی و ۱۱۸ کیلووات ساعت برق مصرف می شود از طرفی ۹/۱۱%  از حمل بار جاده ای کشور اختصاص به سیمان دارد. ضمن اینکه از تولید هر تن سیمان تقریباً یک تن گاز کربنیک تولید و گازهای آلاینده در اثر سوختن نفت کوره و برق مصرفی در کارخانجات سیمان، وارد محیط زیست می شود. توجه به اثرات مخرب زیست محیطی تولید این ماده، از جمله سهم حدود ۷ درصدی انتشار گاز CO2 در جو و مصرف قابل ملاحظه انرژی از قبیل برق و سوخت فسیلی ، امری اجتناب ناپذیر بوده و ارائه محصولات جایگزین جهت حرکت در مسیر توسعه پایدار و کاهش این اثرات ، اصلی ضروری به شمار می­آید.

در سالهای اخیر توجه به مسایل زیست محیطی و استفاده از مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست مورد توجه بسیاری از محققان و دولتها قرار گرفته است. به گونه ای که بسیاری از دولت ها تشویقات ویژه­ای برای تولیدکنندگان و مصرف کنندگان این مواد اختصاص داده اند. بتن معمولی یکی از پرکاربردترین مواد ساختمانی است که سیمان پرتلند معمولی نقش اساسی در تولید آن دارد. فرایند تولید سیمان پرتلند باعث تولید مقدار زیادی گازهای گلخانه ای می گردد؛ همچنین بتن ژئوپلیمری دارای دوام و نفوذپذیری نامطلوب است. لذا به طور مداوم نیاز به تعمیر و یا بازسازی پیدا می کند، به همین دلیل محققان در پی یافتن راه هایی برای کاهش مصرف سیمان پرتلند معمولی می باشند. اخیراً محققان بتن هایی را معرفی نموده اند که بدون مصرف سیمان پرتلند ساخته می شوند و لذا در رده های بالای سازگاری با محیط زیست هستند.

از این رو یکی از راهکارهای تولید بتنی سازگار با محیط زیست کاهش مصرف OPC یا سیمانهای پرتلند معمولی  و استفاده از چسباننده های پوزولانی فعال شده می باشد. بتن ژئوپلیمری به عنوان یک راه کار علمی و عملی می تواند جایگزینی مناسب برای بتن با سیمانهای پرتلند معمولی باشد.

از آنجا که در فرآیند تولید سیمان پرتلند دی اکسید کربن زیادی تولید می شود. در این مطالعه سیمان جدیدی تحت عنوان ژئوپلیمرها، با داشتن امتیازاتی از جمله ارزانتر بودن، تولید دی اکسید کربن کمتر و خواص مکانیکی مطلوب، بررسی شده است. در این تحقیق به دنبال بررسی خواص مکانیکی سیمان ژئو پلیمری ، امکان جایگزینی آن به جای سیمان پرتلند در بتن بررسی شده است. در این پروژه، سیمان ژئوپلیمر با پیش ماده متاکائولن و طراحی آزمایشگاهی به روش تاگوچی، در آزمایشگاه تهیه شده، خواص مکانیکی آن از جمله مقاومت کششی، مقاومت فشاری، مدول الاستیسته، مدول گسیختگی تعیین شده و نتایج مطلوبی حاصل شد. در این تحقیق در نهایت بر اساس مقدار بهینه خواص مکانیکی سیمان ژئوپلیمری، مقدار بهینه ترکیب سیمان ژئوپلیمری جایگزین سیمان معمولی برای بتن ارائه گردید.

کلیدواژه ها:

سیمان پرتلند، سیمان ژئوپلیمری،متاکائولن، خواص مکانیکی

منابع:

• International Conference on Alkaline Cements and Concretes, pp13 1-14, (1994). …
• Duxson, P., Mallicoat, S.W., Lukey, G.C., Kriven, W.M., van Deventer, …
• Rowles, M., O’Conner, B., Chemical optimisation of the compressive strength …
• Fahad, M.K., 1996, Stresses and failure in the diametral compression …
• Neville, A.M., Properties of concerete, Prentice Hall, (2000). …
• Hardjito D, Wallah SE, Sumajouw MJ et al , The …
• Carrasquillo, R. L., F. O. slate, et al, Microcraking and …
• Carrasquillo, R. L., A. H. Nilson, et al, properties of …
• Davidovits, J..: “Properties of geopolymer cements”, Proceedings First International Conference …
• Proceedings of the _ Conference on Non Osmosis Concrete(I” ICNOC)- …
• Professor, Department of Mining Engineering, Amir kabir Uni versity, tehran, …
• Instructor of Mining Engineering Department , Amir kabir University, tehran, …