سیمان پوزولانی چیست و چه تفاوتی با سیمان پرتلند دارد؟

سیمان پوزولانی چیست؟ سیمان پوزولانی یکی از انواع پرکاربرد سیمان در صنعت ساختمان است. این سیمان دارای انواع مختلفی است که هر کدام کاربرد متفاوتی دارند. در این مقاله به طور کامل به بررسی انواع سیمان پوزولانی پرداخته و مزایا و معایب آن را بیان می‌کنیم. در انتهای مقاله نیز به مقایسه سیمان پوزولانی و پرتلند معمولی می‌پردازیم. با ما در آکادمی عمران همراه باشید!

پوزولان چیست؟

پوزولان ها مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی هستند که به تنهایی خاصیت چسبندگی نداشته یا چسبندگی کمی دارند اما با قرارگیری در معرض رطوبت به صورت ذرات ریز و پودر شده، در دمای معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش‌ شیمیایی داده و ترکیباتی با خواص سیمانی شدن تشکیل می‌دهند.

پوزولان‌ها یک ماده محبوب هستند که بیشتر در صنعت ساختمان کاربرد دارند. مواد پوزولانی در دو دسته طبیعی و مصنوعی شامل خاکستر آتشفشانی، خاکستر بادی (Fly ash)، پوسته برنج و غیره هستند که در ادامه آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

به عبارتی این مواد باعث کاهش مصرف سیمان پرتلند معمولی شده و در نتیجه میزان کربن دی اکسید آزاد شده به علت تولید این متریال در جو را کاهش می‌دهد.

تاریخچه پوزولان

واژه پوزولان از نام شهر پوزولی در نزدیکی ناپل ایتالیا گرفته شده است که حدود 2000 سال پیش برای اولین بار در آن مکان پوزولان پیدا شد. البته هنوز هم بسترهای زیادی از این مواد در آن منطقه وجود دارد.

از طرفی رومیان دوران باستان، با ترکیب آهک و خاکی که دارای پوزولان طبیعی یعنی خاکستر آتشفشانی است، نوعی چسب تولید می‌کردند که در اتصال اجزای مختلف سازه به کار گرفته می‌شد. در زمان‌های گذشته نیز برای افزایش خواص آهک و بتن از پوزولان استفاده می‌شد.

به طور کلی پوزولان‌ها از گذشته به عنوان مواد مکمل سیمان باعث صرفه جویی در سوخت برای تولید سیمان و همینطور کاهش آلودگی محیط زیست می‌شدند، از طرفی در خواص بتن تاثیر گذار بوده و سبب افزایش دوام آن در معرض خوردگی می‌شوند.

این مواد در سال 1910 در آمریکا رواج پیدا کرده و سپس در کشورهای چین، مکزیک، هند و ژاپن مورد استفاده قرار گرفته است. در ایران نیز پوزولان طبیعی در سال 1320 کشف شده است.

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

سیمان پوزولانی چیست؟

حالا که فهمیدیم تاریخچه پوزولان چیست به تعریف سیمان پوزولانی می‌رسیم.

سیمان یک مصالح ساختمانی پر کاربرد است که برای اتصال و چسبندگی بین اجزای سازه کاربرد دارد. علاوه بر کاربرد گفته شده، این ماده از ترکیبات اصلی بتن است که در اکثر سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در مقاله انواع سیمان گفتیم که یکی از انواع این متریال، سیمان پوزولانی است.

پوزولان خاکستر آتشفشانی است که حاوی مواد معدنی سیلیسی و آلومینیومی است. سیمان پوزولانی از ترکیب این مواد با سیمان پرتلند، به دست می‌آید.

سیمان‌های پوزولانی یا Portland Pozzolana cement (ppc) از انواع سیمان‌های آمیخته هستند و از مخلوط کامل و یکنواخت نوع پرتلند و پوزولان بدست می آیند.

این نوع سیمان‌ها نسبت به سیمان پرتلند معمولی دارای خواص بهبود یافته مکانیکی و شیمیایی بوده و به علت مزایایی مانند قیمت پایین و مقاومت مناسب، بسیار پر کاربرد هستند.

پوزولان‌ها نوعی از مواد نسوز هستند که در چند فرمول مختلف در بازار وجود دارند. سیمان پوزولانی ساخته شده با این فرمول‌ها مزیت‌ زیادی دارد و همانطور که گفتیم باعث بهبود خواص سیمانی می‌گردند.

برای اندازه‌گیری میزان فعالیت مواد پوزولانی به مقدار واکنش‌پذیری آن با Ca(OH)2 و آب توجه می‌شود. به عبارتی می‌توان گفت ماهیت و اندازه بسیار ریز ذرات آلومینا یا سیلیس باعث ایجاد چنین واکنشی می‌شود.

• عملکرد

پوزولان در بتن باعث کاهش خوردگی و در نتیجه افزایش عمر سازه بتنی می‌گردد. عملکرد پوزولان به این صورت است که منافذ و فضای خالی که در سیمان پرتلند عادی پس از خشک شدن به وجود می‌آید را از بین برده و به این ترتیب باعث بهبود مقاومت در برابر عوامل محیطی می‌گردد.

• روش تولید

سیمان‌ پرتلند پوزولانی به سه روش زیر تولید می‌شود:

• روش اول: پودر کردن کلینکر سیمان‌ پرتلند، پوزولان و سنگ گچ در آسیاب به صورت همزمان
• روش دوم: سایش جداگانه پوزولان و آمیختن آن با سیمان‌های پرتلند
• روش سوم: ترکیبی از هر دو روش گفته شده

انواع سیمان پرتلند پوزولانی بر اساس استاندارد ملی ایران 

مطابق استاندارد شماره 3432 ملی ایران بر دو گروه اند:

• پرتلند پوزولانی (پ.پ) با میزان پوزولان حداقل 5 و حداکثر 15 درصد وزنی سیمان
• پرتلند پوزولانی ویژه (پ.پ.و) با میزان پوزولان بیش از 15 تا 40 درصد وزنی سیمان

انواع سیمان پوزولانی

به سه دسته طبیعی، مصنوعی و ویژه تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

1. سیمان پوزولانی طبیعی 

نوعی است که در آن از پوزولان‌های طبیعی استفاده می‌شود. این مواد عبارتند از:

خاک‌های دیاتمه‌دار، توف‌های شیشه‌ای، خاکستر آتشفشانی و پوکه سنگ‌های طبیعی که مواد آتشفشانی هستند و به هنگام بیرون ریختن از دهانه آتشفشان به سرعت و قبل از بلوری شدن سیلیس موجود، سرد می‌شوند.

از طرفی بعضی مواد دیگر مانند متاکائولین که از کلیسینه شدن کائولین به دست می‌آید نیز دارای خواص پوزولانی هستند.

ایران ذخایر بزرگی از انواع پوزولان‌های طبیعی را داشته و به نوعی از صادرکنندگان بزرگ پوزولان طبیعی در دنیا به شمار می‌رود. از ذخایر پوزولان‌های طبیعی در ایران می‌توان پوکه سنگ سهند، پوکه سنگ هراز، تراس جاجرود و پوکه سنگ تفتان را نام برد.

اگر این پوزولان‌ها به صورت پودر بسیار ریز با نوع پرتلند مخلوط شوند، هیدروکسید کلسیم که از آبگیری سیمان در مجاورت رطوبت به وجود آمده با سیلیس بلوری نشده موجود در پوزولان در دمای محیط، سیلیکات کلسیم تشکیل داده که این ماده چسبنده برای تمامی ملات‌های آبی است.

2. سیمان پوزولانی مصنوعی

این ماده از نیروگاه‌هایی که سوخت آن‌ها زغال سنگ است به دست می‌آید. همچنین می‌توان از کوره‌های متالورژیکی که در تولید آلیاژهای چدن و سیلیسیم کاربرد دارند نیز برای تهیه پوزولان مصنوعی استفاده کرد.

این پوزولان‌ها عبارتند از:

سرباره کوره آهن‌گذاری، دوده سیلیس، خاکستر پوسته برنج و رس کلسینه شده.

در پوزولان‌های مصنوعی به مقدار 85 درصد، سیلیس بلوری نشده وجود دارد. قطر متوسط ذرات بلوری نشده در سیمان پوزولانی مصنوعی به اندازه حدودا ۰/۱ تا ۰/۲ میکرون است.

امروزه کاربرد پوزولان‌های مصنوعی در کشورهای صنعتی افزایش یافته چرا که این متریال آلودگی محیط زیست را کاهش می‌دهد.

3. سیمان پوزولانی ویژه 

نوعی است که دارای مقاومت و کیفیت بالایی بوده و به علت ویژگی‌هایی که دارد توانسته جایگاه خوبی در چند سال گذشته پیدا کند.

کاربرد این نوع متریال در بتن‌ریزی‌های حجیم مانند سدها، فونداسیون، پل‌ها و همچنین در مناطقی که بتن تحت تهاجم شیمیایی قرار داشته و احتمال واکنش‌های قلیایی و سیلیکاتی وجود دارد، است.

این ماده، در برابـر امـلاح شـیمیایی مقـاوم بوده و حرارت هیدراسیون آن کم است. مقاومت فشاری این سیمان در روزهای اولیه (تا سه روز) کم است.

کاربرد سیمان پوزولانی

تا اینجای مقاله گفتیم این ماده چیست و انواع آن کدام است. اما کاربرد آن در چه کارهایی است؟

این متریال به علت مقاومت در برابر سولفات، آب و حملات شیمیایی نسبت به نوع معمولی بادوام‌تر است. در نتیجه در نزدیکی دریا و سازه‌های آبی استفاده می‌شود. از کاربردهای این نوع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سازه‌های هیدرولیکی
• سازه‌های حجیم مانند سد و پل‌ها
• ساخت و ساز نزدیک سواحل که احتمال حمله سولفات بالا است.
• کانال‌های آب و فاضلاب

نگهداری از سیمان پوزولانی

• در زمان نگهداری در انبار، باید دقت کنیم که پاکت‌ها در فاصله حداقل ده سانتی‌متری زمین و دیوار قرار بگیرند.
• از تاریخ تولید سیمان نباید بیشتر از یکسال گذشته باشد.

مزایای سیمان پوزولانی

حالا به بررسی مزایای این نوع متریال می‌پردازیم:

1) مقرون به صرفه

به علت جایگزینی پوزولان، حدود 25 درصد کمتر از کلینکر سیمان که گران قیمت است استفاده می‌شود. از طرفی به علت خاکستر بادی ریزتر و چگالی کمتر این نوع متریال، یک کیسه ۵۰ کیلوگرمی آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی حجم ملات بیشتری خواهد داشت.

2) کروی شکل بودن

کروی شکل بودن ذرات این ماده باعث می‌شود تا بتن آزادانه حرکت کرده همچنین منافذ بیشتری را پر کند. از طرفی چسبندگی بتن با استفاده از این نوع متریال بیشتر می‌شود.

در شرایط آب و هوایی گرم میزان اتلاف اسلامپ بتن با این ماده به نسبت بتن با سیمان معمولی کاهش می‌یابد.

3) قابلیت پمپاژ

سیمان پوزولانی در بتن باعث انسجام بیشتر آن می‌شود و کاهش اصطکاک، به علت شکل کروی ذرات، کارایی و قابلیت پمپاژ بتن را افزایش می‌دهد.

4) اتصال بهتر بتن به فولاد

با توجه به اینکه این ماده باعث افزایش حجم خمیر شده و حرارت هیدراتاسیون را کاهش می‌دهد، لذا سبب افزایش سطح تماس با بخش‌های فولادی و در نهایت بهبود پیوند با فولاد می‌شود.

5) مدول الاستیسیته

مدول الاستیسیته بتن متشکل از سیمان پوزولانی در سنین اولیه تا حدودی کمتر و در سنین بعدی بیشتر از بتن معمولی است.

6) زمان گیرش طولانی‌تر

این نوع متریال باعث بیشتر شدن زمان گیرش بتن شده و این مسئله باعث فرصت داشتن برای پرداخت بهتر بتن می‌شود.

7) جلوگیری از ترک خوردگی

سیمان پوزولانی به علت خواص فیزیکی و شیمیایی خود از ترک خوردگی بتن جلوگیری می‌کند.

همچنین به دلیل عملکرد پوزولان و ریز بودن ذرات آن ترک‌های میکرو در خمیر سیمان در ناحیه انتقال کاهش می‌یابد.

8) مقاومت بالاتر بتن

بتن با سیمان پوزولانی در مقایسه با نوع معمولی دارای مقاومت بیشتری بوده و در برابر آب‌های شور و مواد خورنده مقاومت بالایی دارد.

9) گرمای هیدراتاسیون کم

این نوع، گرمای هیدراتاسیون کمتری نسبت به سیمان پرتلند معمولی با سرعت کم تولید می‌کند.

معایب سیمان پوزولانی

• کم بودن مقاومت فشاری در روزهای ابتدایی
• احتمال هوازدگی به دلیل ترکیبات شیمیایی این ماده در بتن حاوی آن وجود دارد.

تفاوت سیمان پوزولانی و پرتلند معمولی

• سیمان پورتلند پوزولانی نوعی سیمان پرتلند است که مواد پوزولانی مانند خاکستر بادی و خاکستر آتشفشانی به آن اضافه شده است. مقدار این مواد به اندازه 15 تا 35 درصد نسبت وزنی سیمان است.
• در نوع پوزولانی به علت استفاده از ضایعات طبیعی و صنعتی، آلودگی محیط زیست کاهش می‌یابد.
• گرمایی که از واکنش هیدراتاسیون نوع پوزولانی ایجاد می‌شود نسبت به نوع پرتلند کمتر است. به همین علت از نوع پوزولانی بیشتر در مناطق گرمسیر استفاده می‌شود.
• این سیمان دارای مقاومت بالایی در برابر یون‌های کلر و سولفات است به همین علت از این متریال در سدسازی استفاده می‌گردد.

در آموزش اجرای ساختمان مراحل اجرا از تخریب و گودبرداری، اجرای اسکلت بتنی، اجرای اسکلت فولادی، دیوار چینی و اجرای نازک کاری را همراه با فیلم‌های کارگاهی زیر ذره‌بین برده‌ایم. برای مشاهده سرفصل‌های این آموزش جامع روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری