خاکستر بادی (Fly ash) ترکیب متفاوتی بر اساس سوخت زغال طبیعی است که از استخراج گازهای خروجی کورههای آتش با سوخت زغال و سیلت غیر پلاستیک و ریز تولید شده و جزو مصالح زائد در نیروگاه‌های حرارتی محسوب می‌شود. این ماده از محصولات جانبی سوخت ذغال سنگ و شامل سیلیس، کلسیم، آلومین و اکسیدهای آهن است. این خاکستر در انواع C و F وجود داشته که نوع C آن به دلیل داشتن بیش از ۱۰ درصد اکسید کلسیم خاصیت سیمانی شدن دارد.
درباره بتن بیشتر بخوانید
در این مطلب به معرفی خاکستر بادی و ویژگی‌های آن پرداخته و درباره کاربردهای آن با هم گفتگو می‌کنیم.
تا انتهای مطلب با ما همراهی کنید.
خاکستر بادی چیست و چه کاربردی دارد؟
خاکستر بادی محصولی با خاصیت پوزولانی است که از اختلاط دو فاز شیشه ای یا بلوری نشده و محصولی، با نسبت ۶۰ تا ۹۰ درصد وزنی فاز بلوری نشده و ۱۰ الی ۴۰ درصد وزنی محصول تشکیل می‌شود.
در نیروگاه‌هایی با سوخت زغال سنگ، ذرات شیشه ای و کروی شکل بسیار ریزی به ابعاد ۱ تا ۸۰ میکرون و در دمای درجه ۱۶۰۰ سانتی گراد به عنوان محصول جانبی تولید می‌شوند. این ذرات از بالای کوره احتراق خارج و به سرعت سرد شده و با نام خاکستر بادی شناخته می‌شوند. لازم به یادآوری است ابعاد دانه‌ای سیمان، به‌عنوان تامین کننده مقاومت سیمان، ۱۰ تا ۲۴ میکرون بوده و دانه‌های دوده سیلیسی با شکل ذرات کروی شکل کوچک دارای قطر متوسط حدود ۰.۱ هستند.
ویژگی‌ها و کیفیت ذرات fly ash به عوامل گوناگونی از قبیل نوع و ترکیب زغال سنگ، میزان کارایی آسیاب خرد کننده و شرایط احتراق بستگی دارد. این شرایط شامل موارد دما و میزان اکسیژن لازم برای سوختن، نوع کوره و خصوصا سرعت سرد شدن ذرات است.
خاکستر بادی توسط فیلترهای ویژه به شکل غبار جمع‌آوری شده و شناخت آثار مفید آن در بهبود خواص بتن تازه و سخت شده، افزایش کاربرد این ماده را در صنایع بزرگ در سراسر دنیا رقم زده است.
13 مزیت کاربرد خاکستر بادی!
مزایای fly ash و نقش آن در بتن و بهبود کیفیت آن از اصلی‌ترین کاربردهایی است که در ارتباط با این ماده سراغ داریم. این نکات و کارایی و فواید ذرات ریز و کروی شکل خاکستر بادی را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:
- کاهش میزان آب اختلاط بتن برای کارایی معین
- افزایش کارایی بتن تازه با میزان آب ثابت
- کاهش احتمال جدا شدن دانه‌ها در بتن
- بهبود قابلیت پمپاژ بتن
- کاهش احتمال بروز پدیده آب انداختن
- نفوذپذیری کمتر
- عملکرد مناسب در برابر پدیده کربناتاسیون
- مقاومت در برابر سولفات ها و کلریدها
- کنترل واکنش قلیایی سنگدانه‌ها
- زمان گیرش بتن را افزایش می‌دهند
- کاهش دمای اولیه بتن
- پر شدن منافذ بتن
- افزایش دوام در مقابل محیط‌های مهاجم
عوامل موثر در زمان گیرش بتن حاوی بتن fly ash
با وجود آنکه زمان گیرش بتن حاوی بتن خاکستر بادی به عوامل متعددی نظیر دمای بتن و محیط، نوع و عیار سیمان و نیز درجه نرمی سیمان و مقدار آب مصرفی بستگی دارد و نوع و مقدار افزودنی‌های شیمیایی نیز در کیفیت ان موثر است، اما جایگزین کردن سیمان با fly ash اغلب زمان گیرش بتن را بیشتر می‌کند.
به‌علاوه این مورد باعث می‌شود دمای اولیه بتن به میزان چشمگیری کم شود. بنابرین در بتن ریزی در مقیاس وسیع و نیز عملیات بتن ریزی در مناطق گرمسیری، خاکستر بادی کاربرد زیادی دارد.
زمان گیرش بتن حاوی بتن fly ash به عوامل متعددی بستگی دارد. برخی از مهم‌ترین این عوامل را با هم مرور می‌کنیم:
- دمای بتن
- مقدار آب
- نوع و مقدار افزودنی‌های شیمیایی
- دمای محیط
- نوع و عیار سیمان مصرفی
- درجه نرمی سیمان
از میزان و نحوه مصرف خاکستر بادی چه می‌دانیم؟
جمع‌آوری این نوع خاکستر از محل گازهای خروجی کورههای ذوب فلزات صورت می‌گیرد. fly ash تولید شده در اثر سوخت توسط ته‌نشین کننده الکترواستاتیکی، فیلتر کیسه‌ای یا هر دو مورد جمع‌آوری می‌شود. سپس خاکسترها را به صورت فشرده تا زمان حمل به محل مصرف در انبار نگهداری می‌کنند.
میزان و نوع کاربرد این ماده نقش مهمی در بهبود کیفیت سیمان داشته و باید به دقت سنجیده شود. بر اساس استانداردهای در نظر گرفته شده مقادیر زیر برای انواع افزودنی‌های معدنی بر حسب کل مواد چسباننده سیمانی جهت انواع بتن سازه ای آزمایش شده تا مقدار بهینه مواد افزودنی معدنی انتخاب شود.
بر این اساس مقادیر مصرفی عبارتند از:
- خاکستر بادی نوع F مطابق با مشخصات دت ۴۰۳ : ۲۵ الی ۱۵ درصد
- خاکستر بادی نوع C مطابق با مشخصات دت ۴۰۳ : ۳۶ الی ۱۵ درصد
وجود این ماده در بتن‌هایی با عیار سیمان کم یا کمبود مواد ریزدانه به افزایش چسبندگی و انسجام بهتر بتن منجر می‌شود.
انجام واکنش fly ash با هیدرواکسید کلسیم Ca(OH)2 حاصل از آبگیری سیمان ضمن تولید C-S-H باعث پر شدن منافذ بتن و افزایش دوام آن در مقابل محیط‌های مهاجم می‌شود. نفوذپذیری کمتر، عملکرد مناسب در برابر پدیده کربناتاسیون، مقاومت در برابر سولفات ها و کلریدها و نیز کنترل واکنش قلیایی سنگدانه‌ها از مزایای استفاده از این ماده است.
با توجه به نوع سازه مقدار سیمان جایگزینی با خاکستر بادی، شرایط محیطی و نوع سیمان از ۳۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم در متر مکعب است.
همه این مزایا تحت‌تاثیر عمل‌آوری کافی و کیفیت مطلوب خاکستر، انتخاب مناسب نسبت آب به سیمان و میزان مناسب جایگزینی این ماده به جای سیمان قرار می‌گیرد.
سخن آخر
خاکستر بادی یا fly ash ، ویژگی‌ها و نحوه مصرف این ماده و نقش مفید و موثری که در بهبود کیفیت بتن ایفا می‌کند از مباحث مهم در مهندسی سازه است. مواردی که با در نظر گرفتن و عملی کردن آنها کیفیت کاربردی بتن افزایش یافته و موارد کاربرد تخصصی آن بیشتر می‌شود.
این خاکستر از دهانه کورههای ذوب فلزات و به روش‌های خاص و مهندسی گردآوری شده و نقش مهمی در سازه‌های بتنی و افزایش استحکام آنها ایفا می‌کند. کیفیت مطلوب و کاربرد تخصصی این ماده فعال نیز نقش مهمی در بهبود کیفی و ارتقاء سطح تولید بتن دارد.
کاربرد وسیع این خاکستر در بتن‌ریزی‌هایی با مقیاس وسیع و در مناطق گرمسیری از مهم‌ترین موارد استفاده از خاکستر بادی یا fly ash به‌شمار می‌آید.
بدیهی است مراعات مقادیر استانداد و رعایت اصول فنی کار در این مورد نقش به‌سزایی ایفا می‌کند. موردی که توسط مهندسین مربوطه تعیین و پیاده‌سازی می‌شود.
