<br /> اثر ولاستونیت و براده ی آهن در بتن

بتن ازجمله مصالحی است که در صنعت ساختمان و بخصوص در سازهای بتنی با توجه به اهمیتی که دارد مهمترین نقش را ایفا میکند. خواص بتن میتواند با افزودن مواد افزودنی به مخلوط های بتنی اصلاح شده و باعث رشد صنعت مواد جایگزین در بتن شود. همچنین میتوان با کاهش مقدار مصرف سیمان در بتن و استفاده از مواد جایگزین، آلودگی های زیست محیطی توسط کارخانه های تولید سیمان را کاهش داد
با بکارگیری افزودنی ها در بتن بعلت ساختار بسیار ریز و تاثیر فیزیکی- شیمیایی این مواد خواص بتن تا حدودی اصلاح شده و در نتیجه وضعیت سازه های بتنی بهبود پیدا میکند
یکی از موادی که میتواند به عنوان جایگزین مناسب برای سیمان در بتن مورد استفاده قرار گیرد ماده ی معدنی ولاستونیت است که با کاهش مصرف سیمان در بتن موجب کاهش دی اکسید کربن ناشی از روند تولید سیمان میشود. ولاستونیت دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب بوده و اثرات مطلوبی نیز بر خواص بتن دارد.
در یک تحقیق آزمایشگاه ی والساتونیت و براده آهن جایگزین درصدی از سیمان شده و مقاومت فشاری نمونه ها در سنین 7 ،28 و 90 روزه و مقاومت کششی در سنین 7 و 28 روزه اندازه گیری شده است. نتایج حاصل نشان دهنده مشارکت بیشتر ولاستونیت نسبت به براده آهن در مقاومت فشاری و کششی بتن بوده است.
ولاستونیت یک ماده معدنی برپایه کلسیم ایزو سیلیکات است که ممکن است شامل مقادیری آهن ومنیزیم نیز باشد
. Sio2,Cao اجزای اصلی تشکیل دهنده ولاستونیت هستند. در ولاستونیت خالص هر مولفه تقریبا 50 %وزنی این ماده را شامل میشود. Cao حدود 3/48 درصد وزنی و Sio2 حدود 7/51 وزنی ولاستونیت را تشکیل میدشند
علاوه بر این دو ماده آلومینیوم، آهن، منیزیم، منگنز، پتاسیم و سدیم نیز در ساختار ولاستونیت موجود است. همچنین اندازه ی دانه های ولاستونیت همانند ذرات سیمان میباشد. این ماده عموما سفید رنگ بوده و زمانی که سنگ آهک ناخالص در معرض دما و فشار زیاد قرار میگیرد بوجود میآید. از این ماده معمولا در کارخانه کاشی و سرامیک به علت سفیدی و اجزای سوزنی شکل مورد استفاده قرار میگیرد
ولاستونیت ممکن است جهت بهبود وضعیت سطحی جایگزین سنگ آهک و ماسه در الیاف شیشهای شود
. ]al et Colin نشان دادند که مقاومت خمشی بتن با استفاده از ولاستونیت همراه با خاکستری بادی و یا دوده سیلیس افزایش مییابد.
Yog به این نتیجه دست یافت که مقاومت فشاری و خمشی بتن با جایگزینی 15 %سیمان بوسیله ولاستونیت افزای مییابد
]Nehdi & Soliman مشاهده کردند که استفاده از ولاستونیت در بتن موجب افزایش مقاومت فشاری بتن در سنین اولیه شده و همچنین تخلخل بتن را کاهش داده و موجب کاهش انقباض در بتن میشود.
آهن به صورت سنگ آهن به وفور در طبیعت و معادن یافت میشود. برای تولید فوالد ازسنگ آهن، آهن خام را تولید کرده و توسط عمل احیا در کوره های بلند کارخانجات ذوب آهن پس از دفع مواد زاید و افزودن عناصری مانند کربن- نیکل- منگنز- مولیبدن- سیلیسیم و... که هریک میتواند باعث تغییراتی برروی ویژگی آهن شود. گفتنی است که استفاده از این آلیاژها میتواند 3 %وزن کل آهن را تشکیل بدشد

<br /> مواد افزودنی بتن و سیمان

خاکستر پرندگان، تفاله های خرد شده کوره های بلند روی زمین، دود سیلیکا و پوزولان های طبیعی مانند متاکالین، سنگ رسی و خاک رسی سوزانده موادی هستند که – زمانی که با سیمان پُرتلند یا سیمان مخلوط استفاده می شدند – از طریق این مواد به عنوان مواد مکمل سیمان سازی (SCM'S) یا مواد مکمل سیمان سازی برای بهبود ویژگی های خاص مانند سیمان مانند کاهش فعل و انفعال زیان آور تراکم قلیایی استفاده می شوند.
از قدیم، خاکستر پرندگان، تفاله، دود سیلیکا و پوزولان  های طبیعی مانند خاک رس و سنگ رسی سوزانده در بتون استفاده می شدند. امروزه، به خاطر دسترسی ساده به این مواد، تولیدکنندگان بتون می توانند دو یا چند تا از این مواد را برای بهینه سازی ویژگی های بتون به کار برند. ترکیبات با استفاده از این سه مواد سیمان سازی – که ترکیبات سه تایی نامیده می شوند متداول تر می شوند.
زغالسنگ، روباره کوره بلند، خاکستر سبوس برنج یا دوده سیلیس. به همین منظور کارهای کمی در خصوص تولید، بهینه سازی و مهندسی کردن مصالح پوزولانی که به طور خاص در طرح های اختلاط سیمان های پرتلند استفاده می شوند، انجام شده است. متاکائولین یک پیشرو در میان نسل جدید چنین مصالحی می باشد.
استفاده از دوده سیلیس و دیگر افزودنی های شیمیایی برای بتن هایی با مقاومت های طراحی بیش از MP50 و یا مواردی که شرایط بهره برداری، شرایط جوی و یا ملاحظات هزینه های طول عمر سازه، استفاده از بتن های توانمند (HPC) را دیکته می کند، متداول می باشد.
تولید HRM به عنوان جایگزینی برای دوده سیلیس می باشد. معادل بودن در افزایش مقاومت و خصوصیات مربوط به دوام به اضافه چند ویژگی و مشخصه دیگر HRM شامل رنگ و کارپذیری، به طور مؤثرتری مرزبندی های طراحی مصالح HPC را توسعه داده و وسیع کرده است. مزایایی که از نظر خواص مهندسی در صورت استفاده از HRM حاصل می شود با عوارض جانبی اندکی همراه است. در صورتی که متاکائولین به طور مناسب تنظیم شود، بافت مخلوط بتن تازه، کارپذیری و قابلیت پرداخت در صورت جایگزینی HRM با 15- 5 % سیمان بهبود می یابد. ضمناً متاکائولین سفید رنگ است و محصولات سیمانی و بتنی سفید یا خاکستری را تیره نخواهد کرد.
متاکائولین یک سیلیکات آلومینیم آمورف سفید رنگ می باشد که دارای خواص پوزولانی می باشد و براساس استاندارد ASTM C 618 در رده پوزولان های کلاس (N پوزولان  های طبیعی خام یا کلسینه شده) قرار می گیرد. پیشوند متا (meta) در ادبیات برای نشان دادن "تغییر" به کار می رود. از لحاظ علمی این پیشوند به این منظور استفاده شده است تا عبارت "کمترین میزان هیدراته شده از یک گونه یا سری" را نشان دهد.
متاکالئولین به طور کامل قابل جایگزینی با پوزولان  توانمند (نظیر دوده سیلیس/ میکروسیلیس) است. درباره مقاومت فشاری، کاهش درصد افزودن متاکائولین برای ایجاد کارایی معادل با پوزولان  های قبلی ممکن خواهد بود. در ضمن امکان کاهش درصد فوق روانساز مورد نیاز برای طرح اختلاط حاوی متاکائولین در مقایسه با طرح اختلاط حاوی دوده سیلیس وجود دارد.
متاکائولن نیز همانند پوزولان  های دیگر با هیدروکسید کلیسم ایجاد شده بر اثر هیدراته شدن سیمان واکنش داده و سیلیکات کلسیم هیدراته (C-S-H) تولید می کند SiO₂ و Al₂O₃ بیشترین مواد شیمیایی تشکیل دهنده متاکائولن هستند. همان طور که در نمودار 2 مشخص شده در هرم پوزولان ها متاکائولن در ناحیه میانی هرم قرار می گیرند.
سیمان های آمیخته پوزولانی بنا به ضرورت هایی از جمله مصرف انرژی کمتر، حفظ محیط زیست و کاهش قیمت سیمان در دنیا تولید شدند سیمان های آمیخته ای سرباره ای نیز به همین دلیل سال هاست که به بازار عرضه شده اند. کاهش در مصرف انرژی برای تولید کلینگر سیمان و کاهش تولید گازهای آلاینده ای که از سوختن مواد سوختنی حاصل می شود را از دلایل تولید و مصرف سیمان های آمیخته است و می توان با مصرف پوزولان های طبیعی یا مصنوعی از مصرف سوخت زیاد و تولید مواد آلاینده و گازهای نامطلوب جلوگیری کرد.
[caption id="" align="alignnone" width="640"] پوزولان ها, مواد جایگزین سیمان , ساخت بتن آماده, طرح اختلاط بتن, نقش پوزولان ها در بتن, افزایش مقاومت بتن دود سیلیکا , پوزولان های طبیعی , متاکالین, سنگ رسی , خاک رسی سوزانده[/caption]