سرباره آهن گدازی از محصولات جانبی کارخانه ذوب آهن است که در ترکیب با بتن مقاومت و گیرایش آن را افزایش می‌دهد. در فرایند ترکیب این دو، از هیدروکسید صرفا فقط به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. سرباره آهن گدازی در حضور آب واکنش شبه سیمانی دارد با این تفاوت که هیدروکسید کلسیم تولید نمی‌کند.
در این مطلب به معرفی سرباره آهن گدازی می‌پردازیم. همچنین از اثرات آن بر بتن با شما گفتگو خواهیم کرد.
با ما در مطالعه این نوشتار همراه شوید.
سرباره آهن گدازی چیست و چه تاثیری بر بتن دارد؟
سرباره آهن گدازی در کارخانجات ذوب آهن به‌عنوان یکی از محصولات جانبی تولید می‌شود. این ماده از ترکیب عناصر فلزی و غیر فلزی به شرح زیر تشکیل می‌شود:
بخش عمده و حدود ۹۵ درصد وزن سرباره شامل اکسیدهای کلسیم، منیزیم، سیلیسوم و آلومینیوم تشکیل می‌شود. 5% بقیه این ماده نیز شامل گوگرد و اکسیدهای آهن و منگنز است. این ترکیب و درصد مواد مصرفی در آن تعیین کننده کیفیت سرباره و عملکرد آن در قبال بتن است.
به‌عبارتی فعالیت واکنش‌زایی سرباره آهن گدازی به نسبت وزنی تشکیل دهنده اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن بستگی دارد.
یکی از مهم‌ترین این موارد خاصیت هیدرولیکی روباره است که از سرد شدن سریع روباره مذاب حاصل می‌شود. این ویژگی اغلب توسط آب انجام شده و روباره را به ماده شیشه‌ای با ابعاد کوچکتر از ۴.۷۵ میلی‌متر تبدیل می‌کند. روباره را پس از سرد شدن خشک و آسیاب می‌کنند، تا جایی که اندازه دانه‌های آن به ریزی دانه‌های سیمان برسد. این عمل باید به‌صورت ناگهانی و در زمان کوتاهی صورت گیرد، در غیر این صورت و انجام تدریجی مراحل سرد شدن، روباره ترکیبی بلوری پیدا کرده و خواص سیمانی لازم و کافی را نخواهد داشت.
دلایل استفاده از سرباره آهن گدازی در بتن چیست؟
بتن تازه و سخت شده هر یک دارای مشکلاتی در مواجهه با عوامل طبیعی و فاکتورهای فیزیکی موجود در محیط هستند. از جمله این موارد می‌توان به خوردگی آنها در مقابل بارش‌های اسیدی و فرسودگی تدریجی در سواحل جنوبی و اقلیم‌هایی با تنش‌های آب و هوایی اشاره کرد.
برای جبران این مشکلات و پیشگیری از بروز آنها نیاز به هزینه‌های بالا و صرف زمان و انرژی زیادی است. در حالی که با استفاده از آهن سرباره و ترکیب آن با بتن می‌توان مقاومت سیمان را بالا برده و از بروز این ضایعات پیشگیری نمود.
همچنین سیمان تولیدی از این طریق آلودگی زیست محیطی کمتری ایجاد می‌کند.
از اثرات سرباره آهن گدازی بر بتن چه می‌دانیم؟
استفاده از روباره بر خواص بتن تازه و نیز بتن سخت شده تاثیرات مختلفی به‌جا می‌گذارد. مهم‌ترین این اثرات عبارتند از:
تاثیر بر آب انداختن بتن: سرباره آهن گدازی بر آب انداختن بتن حاوی سرباره تاثیرگذار است و شدت بستگی به مواردی مانند نرمی روباره در مقایسه با سیمان، اثر ناشی از مجموعه سیمان و روباره و سطح مخصوص آن دارد. در صورتی که روباره از سیمان ریزترباشد و جایگزینی وزنی بین آنها به نسبت مساوی انجام گیرد، آب انداختگی کم می‌شود. عکس این موضوع نیز صدق می‌کند و در صورتی که سطح مخصوص روباره کم باشد احتمال افزایش روند آب انداختگی بیشتر می‌شود.
سرعت کسب مقاومت بتن: سرعت به دست آوردن مقاومت بتن روباره به فاکتورهای متعددی بستگی دارد. در مقایسه با سیمان پرتلند مصرف سرباره مقاومت یک تا سه روزه را کاهش و مقاومت ۷ روزه بتن را افزایش می‌دهد. مصرف روباره نوع ۱۰۰ باعث کاهش مقاومت در سنین ۱ تا ۲۱ روزه بتن شده و پس از آن باعث ایجاد مقاومت بیشتر و یا مساوی با سیمان پرتلند می‌شود. استفاده از روباره نوع ۸۰ اصولا موجب کاهش مقاومت می‌شود. روند آبگیری روباره کند تر از سیمان معمولی است و در نتیجه زمان گیرش آن افزایش یافته و دمای بتن و سرعت مقاومت آن نیز کمتر می‌شود. اما مقاومت بتن سرباره در دراز مدت نسبت به بتن معمولی بیشتر می‌شود.
افزایش زمان گیرش: جایگزینی سیمان یا سرباره در بتن حاوی روباره، زمان گیرش را طولانی‌تر می‌کند. مدت زمان این تاخیر به خواص سیمان، دمای اولیه آن، نسبت اختلاط سیمان و سرباره و نسبت آب به مواد سیمانی بستگی دارد. هرچه دما پایین‌تر باشد تاخیر در زمان گیرش بیشتر و در صورت افزایش دما، تاخیر در زمان گیرش بسیار ناچیز خواهد بود. افزایش درصد سیمان در بتن حاوی روباره موجب کاهش زمان گیرش و نزدیک شدن آن به حالت سیمان پرتلند دارد.
مسدود کردن فضاهای خالی با خاصیت ژل: واکنش سرباره با هیدرواکسید کلسیم و قلیایی‌های حاصل از آبگیری سیمان به شکل تدریجی باعث ایجاد ژل بیشتر شده و به مسدود شدن فضای خالی موجود منجر می شود که در نتیجه آن نفوذپذیری بتن کاهش می‌یابد. کم شدن نفوذپذیری بتن روباره ای، نفوذ یون کلر به منافذ و فضای خالی بتن را نیز کاهش داده و در نتیجه بتن در برابر خوردگی میلگردها مقاوم می‌شود. این اثر با افزایش مقدار روباره بیشتر می‌شود.
عوامل تعیین کننده خاصیت سیمانی سرباره کدامند؟
سرباره دارای خواص سیمانی است که قابلیت ترکیب و خواص آن بر بتن را رقم می‌زند. کیفیت و میزان این خواص به عوامل گوناگونی بستگی دارد که هر یک نقش خود را در این پروسه ایفا می‌کنند.
این عوامل عبارتند از:
- درجه و میزان نرمی روباره
- دمای محیط در مرحله فرآیند آبگیری
- غلظت ترکیبات قلیایی در جریان واکنش
- ترکیب شیمیایی روباره و درصدهای مصرفی
- درصد ترکیبات شیشه‌ای و آمورف
سخن آخر
سرباره آهن گدازی به‌عنوان یکی ز محصولات جانبی و ارزان قیمت صنایع صنایع ذوب آهن دارای مصارف زیادی است که یکی ازآنها ترکیب با بتن برای افزایش مقاومت آن است.
بر خلاف پوزولان‌ها که با هیدرواکسید کلسیم حاصل از آبگیری سیمان واکنش نشان می‌دهند و آن را مصرف می‌کنند، این ترکیب با افزودن آب واکنشی از خود نشان نمی‌‌دهد. نتیجه کار تولید سیمانی با درجه کیفی بالاتر و قابل استفاده در موقعیت‌های خاص و مورد نیاز است.
افزودن درصد مناسبی از سرباره آهن گدازی در جایگزینی سیمان، بالاترین مقاومت الکتریکی و کمترین میزان نفوذ آب را داشته و موجب کاهش آلودگی زیست محیطی، کاهش مصرف انرژی و بهبود کیفیت بتن در بحث دوام و افزایش مقاومت نیز می‌شود. این نوع سیمان از نظر زمان گیرش و مقاومت در برابر عوامل طبیعی، فشار و تنش دمایی از کیفیت بالاتری برخوردار بوده و استقامت بیشتری دارد. موارد کاربرد آن نیز در اسکله ها و موقعیت‌های ویژه آب و هوایی و اقلیمی است که نیاز به سیمان بادوام و مقاوم‌تری احساس می‌شود.
