خاکستر بادی چیست؟
خاکستر بادی گروهی از مواد است که می تواند از نظر ترکیب به طور قابل توجهی متفاوت باشد. این باقیمانده از سوختن زغال سنگ است که روی یک رسوب‌دهنده الکترواستاتیک یا در یک کیسه‌خانه جمع‌آوری می‌شود. با گازهای دودکش مخلوط می شود که وقتی از زغال سنگ پودری برای تولید برق استفاده می شود، ایجاد می شود. از زمان بحران نفت در دهه 1970، استفاده از زغال سنگ افزایش یافته است. در سال 1992، 460 میلیون تن خاکستر زغال سنگ در سراسر جهان تولید شد. حدود 10 درصد از این به صورت خاکستر بادی در ایالات متحده تولید می شد. در سال 1996، بیش از 7 میلیون تن متریک در بتن در ایالات متحده استفاده شد.
کاهش عرضه خاکستر بادی:
ما از اواسط دهه 1900 از خاکستر بادی در مصالح ساختمانی استفاده کرده‌ایم، اما در عین حال، آموخته‌ایم که نیروگاه‌های زغال‌سنگ تأثیر منفی قابل توجهی بر جو سیاره ما دارند. برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، باید وابستگی خود به سوخت های فسیلی را کاهش دهیم. دولت‌ها در سرتاسر جهان گام‌هایی برای کاهش تأثیر انتشار گازهای گلخانه‌ای زغال‌سنگ برمی‌دارند، که به نوبه خود بر در دسترس بودن خاکستر بادی در بسیاری از مناطق تأثیر می‌گذارد. چندین نیروی بازار در کاهش عرضه خاکستر بادی و نیاز تولیدکنندگان بتن به جستجوی جایگزین‌های مناسب نقش دارند.
خاکستر بادی از چی تولید شده است؟
زغال سنگ محصول میلیون ها سال تجزیه مواد گیاهی تحت فشار است و ترکیب شیمیایی آن نامنظم است. علاوه بر این، شرکت‌های برق تولید برق از زغال‌سنگ را با استفاده از افزودنی‌هایی مانند تهویه‌کننده‌های دودکش، سولفات سدیم، نفت و سایر افزودنی‌ها برای کنترل خوردگی، انتشار گازهای گلخانه‌ای و رسوب‌زدگی بهینه می‌کنند. خاکستر بادی حاصل می تواند ترکیبی متغیر داشته باشد و حاوی چندین افزودنی و همچنین محصولات حاصل از احتراق ناقص باشد.
بیشتر خاکستر بادی پوزولانی است، به این معنی که یک ماده سیلیسی یا سیلیسی و آلومینیومی است که با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و سیمان را تشکیل می دهد. هنگامی که سیمان پرتلند با آب واکنش می دهد، یک سیلیکات کلسیم هیدراته (CSH) و آهک تولید می کند. سیلیکات هیدراته استحکام می بخشد و آهک جاهای خالی را پر می کند. خاکستر بادی که به درستی انتخاب شده است با آهک واکنش نشان می دهد و CSH را تشکیل می دهد – همان محصول سیمانی که در سیمان پرتلند وجود دارد.
این واکنش خاکستر بادی با آهک در بتن باعث بهبود مقاومت می شود. به طور معمول، خاکستر بادی به میزان ۱۵ تا ۳۵ درصد وزنی سیمان به بتن سازه اضافه می شود، اما تا ۷۰ درصد برای بتن انبوه مورد استفاده در سدها، روسازی های بتنی غلتکی و محوطه های پارکینگ اضافه می شود. برای اطمینان از بهبود خواص بتن باید در انتخاب خاکستر بادی دقت ویژه ای صورت گیرد.
هزینه خاکستربادی بتن:
خاکستر بادی محصولی نیست که افراد معمولی خود را در قفسه های فروشگاه های لوازم خانگی پیدا کنند. این ماده به عنوان یک محصول جانبی خطرناک ایجاد شده توسط سوزاندن زغال سنگ شناخته می شود و توسط EPA تنظیم می شود، بنابراین فقط شرکت هایی با آموزش و مجوزهای مناسب می توانند خاکستر بادی یا خاکستر زغال سنگ را برای تولید محصولات خاکستر بادی خریداری کنند. به طور کلی، تولید سیمان خاکستر بادی نسبت به سیمان سنتی مقرون به صرفه تر است و آن را به گزینه ای جذاب برای سازندگان بتن تبدیل می کند.
اثرت خاکستر بادی در زیست محیط:
خاکستر بادی حاوی جیوه، کادمیوم و آرسنیک است. بدون مدیریت صحیح، خاکستر بادی می تواند آبراه ها، آب های زیرزمینی، آب آشامیدنی و هوا را آلوده کند و خطراتی را برای انسان، حیات وحش و محیط زیست به همراه داشته باشد.4 استفاده از خاکستر بادی در مصالح ساختمانی به جای ارسال آن به محل دفن زباله، میزان ضایعات خطرناک را که بر محیط زیست تأثیر می گذارد، کاهش می دهد. جایگزینی خاکستر بادی به جای یک چهارم یا یک سوم سیمان در بتن، انتشار CO2 تولید شده توسط سیمان را کاهش می دهد و تاثیر کلی بر محیط زیست را کاهش می دهد.
مزایا خاکستر بادی بتن:
مزایای استفاده از خاکستر بادی بسیار بیشتر از معایب آن است. مهمترین مزیت کاهش نفوذپذیری در برابر آب و مواد شیمیایی تهاجمی است. بتن درست شده ساخته شده با خاکستر بادی محصول متراکم تری ایجاد می کند زیرا اندازه منافذ کاهش می یابد. این باعث افزایش استحکام و کاهش نفوذپذیری می شود.
امروزه حداقل دو راه برای سودمندتر کردن خاکستر بادی وجود دارد: یک فرآیند خشک که شامل جداسازی استاتیکی تریبوالکتریک است و دیگری یک فرآیند مرطوب بر اساس شناورسازی کف. این روش ها به طور کلی محتوای کربن و LOI خاکستر بادی را کاهش می دهند. هزینه یک سطل ذخیره اضافی باید به راحتی با کاهش هزینه بتن و مزایای اضافه شده برای بتن پوشش داده شود. خاکستر بادی کم کربن یا استفاده از یک عامل جذب کننده هوا بهتر با نرخ افزودن بالاتر از حد معمول می تواند مشکل دوام یخ زدگی و ذوب را کنترل کند.
معایب خاکستر بادی بتن:
کیفیت خاکستر بادی مهم است – اما می تواند متفاوت باشد. خاکستر بادی بی کیفیت می تواند تأثیر منفی بر بتن داشته باشد. مزیت اصلی خاکستر بادی کاهش نفوذپذیری با هزینه کم است، اما خاکستر بادی با کیفیت پایین در واقع می تواند نفوذپذیری را افزایش دهد. مقداری از خاکستر بادی مانند آن که در نیروگاه تولید می شود با بتن سازگار است. از انواع دیگر خاکستر بادی باید بهره برد و برخی از انواع آن را نمی توان به اندازه کافی برای استفاده در بتن بهبود بخشید.
ممکن است با استفاده از خاکستر بادی در بتن دوام انجماد و ذوب قابل قبول نباشد. مقدار هوای وارد شده در بتن دوام یخ زدگی و ذوب را کنترل می کند و محتوای کربن بالا در برخی از محصولات خاکستر بادی برخی از عوامل جذب کننده هوا را جذب می کند و میزان هوای تولید شده در بتن را کاهش می دهد و بتن را مستعد آسیب یخ زدگی می کند.
همچنین برای آشنایی با افزودنی های بتن مقاله زیر را مطالعه کنید:
مواد خاکستر بادی با کربن بالا تمایل به مصرف آب بیشتری دارند و همچنین بتن را تیره می کنند. استفاده از خاکستر بادی با محتوای کربن بالا (بیش از 5 درصد) توصیه نمی شود، اما در صورت لزوم استفاده از آن، می توان با افزایش دوز یک عامل حباب کننده هوا، به محتوای هوای مناسب رسید.
مزایای بتن تازه:
از آنجایی که ذرات خاکستر بادی کروی و در محدوده اندازه سیمان پرتلند هستند، می توان میزان آب مورد نیاز برای اختلاط و قرار دادن بتن را کاهش داد. در بتن پیش ساخته، این می تواند به کارایی بهتر تبدیل شود و در نتیجه گوشه ها و لبه های تیز و متمایز با ظاهر سطحی بهتر ایجاد شود. این همچنین پر کردن اشکال و الگوهای پیچیده را آسان تر می کند.
خاکستر بادی همچنین با کاهش نفوذپذیری که علت اصلی شکست زودرس است، از بتن پیش ساخته سود می برد. استفاده از خاکستر بادی می تواند منجر به کارایی بهتر، پمپاژ پذیری، انسجام، پرداخت، استحکام نهایی و دوام شود. ذرات ریز موجود در خاکستر بادی به کاهش خونریزی و جداسازی و بهبود قابلیت پمپاژ و تکمیل، به خصوص در مخلوط های بدون چربی کمک می کند.
مزایای بتن سخت شده:
مقاومت در بتن به عوامل زیادی بستگی دارد که مهمترین آنها نسبت آب به سیمان است. خاکستر بادی با کیفیت خوب به طور کلی کارایی را بهبود می بخشد یا حداقل همان کارایی را با آب کمتر تولید می کند. کاهش آب منجر به بهبود استحکام می شود.
بتن مناسب حاوی خاکستر بادی باید هزینه کمتری ایجاد کند. به دلیل کاهش نفوذپذیری و کاهش اکسید کلسیم در خاکستر بادی که به درستی انتخاب شده است، باید کمتر به واکنش قلیایی-دانه حساس باشد. وقتی خاکستر بادی اضافه می شود، سولفات و سایر حملات شیمیایی کاهش می یابد. خاکستر بادی که تأثیر کمی بر خزش دارد، مشکوک به خوردگی است زیرا با هیدروکسید کلسیم واکنش می دهد.
هنگام استفاده از خاکستر بادی در محصولات پیش ساخته به چه نکاتی توجه کنیم:
همه تولیدکنندگان بتن پیش ساخته اکنون می توانند از گروهی از موادبه نام “خاکستر بادی” برای بهبود کیفیت و دوام محصولات خود استفاده کنند. خاکستر بادی کارایی، پمپ‌پذیری، انسجام، پرداخت، استحکام نهایی و دوام بتن را بهبود می‌بخشد و همچنین بسیاری از مشکلات بتن امروزی را حل می‌کند – و همگی با هزینه کمتر. با این حال، خاکستر بادی باید با احتیاط استفاده شود. بدون دانش کافی در مورد استفاده از آن و انجام اقدامات احتیاطی مناسب، مشکلات می تواند منجر به اختلاط، زمان گیرش، توسعه قدرت و دوام شود.
در هوای سرد حتما از ضدیخ بتن بدون کلراید مسلح استفاده شود.
کاربردهای خاکستر بادی:
در بخش‌های تجاری و صنعتی، خاکستر بادی کاربردها و مصارف گسترده‌ای دارد، اگرچه در درجه اول برای بهبود دوام و کارایی مخلوط‌های بتن شناخته شده است. خاکستر بادی همچنین یک پرکننده در رنگ ها، چسب ها و کامپوزیت های فلزی و پلاستیکی است. معمولاً به عنوان پرکننده ساختاری برای ساخت و ساز جاده استفاده می شود و خاکستر بادی می تواند برای ساخت آجر، کاشی و سرامیک، گچ، سیمان پرتلند و سیمان آماده استفاده شود.سایر مصالح ساختمانی که ممکن است حاوی خاکستر بادی باشند عبارتند از: آسفالت مخلوط داغ، دوغاب پرکننده، تخته دیواری، لوله های بتنی و آجرهای بتنی. در واقع، خاکستر بادی را می توان در مخلوط سیمان پرتلند به نسبت 1.5 پوند خاکستر بادی به ازای هر 1 پوند مخلوط سیمان جایگزین کرد. بر این اساس، مقدار سنگدانه ریز در مخلوط بتن باید کاهش یابد تا حجم اضافی خاکستر بادی را در خود جای دهد.
با استفاده از خاکستر بادی چه محصولاتی می توان تهیه کرد؟
محصولات مختلفی از خاکستر بادی برای ایجاد استفاده می شود، از جمله بتن آماده، پرکننده معدنی برای جاده های آسفالت، بلوک ها و لوله های بتنی، آجر، و به عنوان پرکننده سازه ای برای راه سازی.
آیا خاکستر بادی سازگار با محیط زیست است؟
خاکستر بادی سازگار با محیط زیست نیست. این محصول فرعی زغال سنگ سوخته است و به طور کلی یک خطر زیست محیطی محسوب می شود. با این حال، با استفاده مجدد یا بازیافت خاکستر بادی برای تولید محصولات بتنی، به جای فرستادن این زباله های خطرناک به محل دفن زباله، می توان تاثیر خاکستر بادی بر محیط زیست را کاهش داد.
جایگزین های خاکستر بادی:
در یک وبینار اخیر ، آدام اور، رئیس و مدیر عامل انجمن سیمان کانادا، و مت دالکی، مهندس خدمات فنی در شرکت لافارژ کانادا، چندین فناوری جدید سیمان و بتن را مورد بحث و بررسی قرار دادند که به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا خواسته‌های کم مصرف را برآورده کنند. روند بتن کربنی این فناوری ها همچنین می توانند به عنوان جایگزین های خاکستر بادی عمل کند.
سیمان مخلوط:
سیمان های سنگ آهک پرتلند (PLC) از سنگ آهک آهکی نشده در مرحله آسیاب سیمان در فرآیند تولید استفاده می کنند و می توانند ردپای کربن بتن را 5-10٪ کاهش دهند و ممکن است مقرون به صرفه تر باشند.
سرباره:
سرباره محصول جانبی تولید فولاد است. سرباره هم با آب (واکنش هیدرولیکی نهان) و هم با خمیر سیمان هیدراته (واکنش پوزولانی) در بتن واکنش می دهد و می تواند 40 تا 50 درصد سیمان را در یک مخلوط و تا 90 درصد را برای برخی کاربردهای تخصصی جایگزین کند. کاهش کربن از سرباره بسته به سطح جایگزینی مشخص شده می تواند تا 30٪ باشد.
متاکائولین:
متاکائولین شکل دهیدروکسیله کائولینیت معدنی رسی است و می تواند به عنوان جایگزین سیمان در بتن استفاده شود. سطوح جایگزینی معمول برای متاکائولین از 5٪ تا 10٪ متغیر است.
کانی سازی کربن:
نوآوری در فن‌آوری‌های جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن (CCUS) باعث می‌شود که انتشار دی‌اکسید کربن (CO 2 ) جذب شده دوباره به بتن تزریق شود تا آن را تقویت کند و نیاز به سیمان را کاهش دهد. این فناوری را می توان در کنار سایر SCM های جایگزین در بتن قرار داد تا وابستگی به خاکستر بادی کاهش یابد.
کسب اطلاعات در حوزه بتن می توانید توئیتر شرکت بتن شیمی زرین را فالو کنید.
پایان رپورتاژ اگهی
