بسم الله الرحمن الرحیم

 بتن عبور دهنده نور، امروزه به عنوان یک متریال ساختمانی جدید با قابلیت استفاده بالا مطرح است. این متریال ترکیبی از فیبر های نوری و ذرات بتن است و می تواند به عنوان بلوک ها و یا پانل های پیش ساخته ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ترکیبی از یک متریال دانه بندی شده را تشکیل می دهند. به این ترتیب نتیجه کار صرفا ترکیب دو متریال شیشه و بتن نیست، بلکه یک متریال جدید سوم که از لحاظ ساختار درونی و همچنین سطوح بیرونی کامل همگن است، به دست می آید.............

فیبر های شیشه باعث نفوذ نور به داخل بلوک ها می شوند. جالب تریت حالت این پدیده نمایش سایه ها در وجه مقابل ضلع نور خورده است. همچنین رنگ نوری که از پشت این بتن دیده می شود ثابت است به عنوان مثال اگر نور سبز به پشت بلوک بتابد در جلوی آن سایه ها سبز دیده می شوند. هزاران فیبر شیشه ای نوری به صورت موازی کنار هم بین دو وجه اصلی بلوک بتنی قرار می گیرند. نسبت فیبر ها بسیار کم و حدود 4 درصد کل میزان بلوک ها است. علاوه بر این فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و تبدیل به یک جزء ساختاری می شوند بنابر این سطح بیرونی بتن همگن و یکنواخت باقی می ماند. در تئوری، ساختار یک دیوار ساخته شده با بتن عبور دهنده نور، می تواند تا چند متر ضخامت داشته باشد زیرا فیبر ها تا 20متر بدون از دست دادن نور عمل می کنند و در دیواری با این ضخامت باز هم عبور نور وجود دارد.

ساختارهای باربر هم می‌توانند از این بلوک‌ها ساخته شوند. زیرا فیبر های شیشه ای هیچ تاثیر منفی روی مقاومت بتن ندارند. بلوکها می توانند در اندازه ها ی متنوع و با عایق حرارتی خاص نصب شده روی آنها تولید شوند.

این متریال در سال 2001 توسط یک معمار مجار به نام «آرون لاسونسزی» اختراع شد و به ثبت رسید. این معمار زمانیکه در سن 27 سالگی در کالج سلطنتی هنر های زیبای استکهلم مشغول به تحصیل بود این ایده را بیان کرد و در سال 2004 شرکت خود را با نام لایتراکان تاسیس کرد و با توجه به نیاز و تمایل جامعه امروز به استفاده از مصالح جدید ساختمانی، از سال 2006 با شرکت های بزرگ صنعتی به توافق رسیده و تولید انبوه آن به زودی آغاز خواهد شد.

موارد کاربرد :

دیوار: به عنوان متداول ترین حالت ممکن این بلوک می تواند در ساختن دیوارها مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب هر دو سمت و همچنین ضخامت این متریال جدید قابل مشاهده خواهد بود. بنابر این سنگینی و استحکام بتن به عنوان ماده اصلی « لایتراکان» محسوس تر می شود و در عین حال کنتراست بین نور و ماده شدید تر می شود. این متریال می تواند برای دیوارهای داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گیرد و استحکام سطح در این مورد بسیار مهم است. اگر نور خورشید به ساختار این دیوار می تابد قرار گیری غربی یا شرقی توصیه می شود تا اشعه آفتاب در حال طلوع یا غروب با زاویه کم به فیبر های نوری برسد و شدت عبور نور بیشتر شود. بخاطر استحکام زیاد این ماده می توان از آن برای ساختن دیوار های باربر هم استفاده کرد. در صورت نیاز، مصلح کردن این متریال نیز ممکن است همچنین انواع دارای عایق حرارتی آن نیز در دست تولید است.

پوشش کف: یکی از جذاب ترین کاربرد ها، استفاده از «لایتراکان» در پوشش کف ها و درخشش آن از پایین است. در طول روز این یک کفپوش از جنس بتن معمولی به نظر می رسد و در هنگام غروب آفتاب بلوک های کف در رنگهای منعکس شده از نور غروب شروع به درخشش می کنند.

طراحی داخلی: همچنین از این نوع بتن عبور دهنده نور می توان برای روکش دیوار ها در طراحی داخلی استفاده کرد به صورتی که از پشت نور پردازی شده باشند و می توان از نور های رنگی متنوع برای ایجاد حس فضایی مورد نظر استفاده کرد.

کاربرد در هنر: بتن ترانسپارانت برای مدتها به عنوان یک آرزو برای معماران و طراحان مطرح بود و با تولید لایتراکان این آرزو به تحقق پیوست. کنتراست موجود در پشت متریال تجربه شگفت آوری را برای مدت طولانی در ذهن بیننده ایجاد می کند. در واقع با نوعی برخورد سورئالیستی محتوای درون در ارتباط با محیط پیرامون قرار می گیرد و به این ترتیب بسیاری از هنرمندان تمایل به استفاده از این متریال در کارهای خود دارند. به طور کلی با پیشرفت های تکنولوژیکی و ارائه خلاقیت طراحان و مجسمه سازان با ابزار های مختلف، پتانسیل و قابلیت بتن توسط هنرمندان گوناگون در تمام جهان مورد استفاده قرار گرفته است.

بلوکها :

مصلح کردن بلوک بتنی عبور دهنده نور: در صورت نیاز به مصلح کردن این بتن شیارهایی در داخل آن تعبیه می شوند. در حین ساختن دیوارها میلگرد ها بصورت عمودی یا افقی در این شیار ها قرار می گیرند و فیبر های اپتیکی بخاطر خاصیت انعطاف پذیری خود در اطراف میلگردها جمع می شوند و به این ترتیب میلگرد ها دیده نمی شوند. از این روش بصورت موفقیت آمیزی در چند پروژه و طراحی نمایشگاه استفاده شده است.

رنگها و بافت ها: با توجه به رنگ خاکستری متداول بتن معمولی، لایتراکان دارای رنگهای متنوعی است و بافت سطوح بیرونی آن نیز می تواند متنوع باشد، به گونه ای که بلوکهای متنوع در کنار هم قرار گیرند و یک ساختار واحد را به وجود آورند.

توزیع فیبرها: اندازه و ترتیب فیبر ها در هر بلوکی می تواند متفاوت باشد و این ترتیب قرار گیری می تواند کاملا منظم یا کاملا ارگانیک مانند مقطع چوب باشد.

مشخصات تکنیکی:

ترکیبات:بتن و فیبر اپتیکی، میزان فیبر حد اکثر 5درصد کل بلوک، عبور 3درصد نور تابیده از هر 4 درصد کل فیبر موجود، چگالی 2400-2100 کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب، مقاومت فشاری49 نیوتن بر میلی متر مربع در بد ترین حالت و 56نیوتن بر میلی متر مربع در بهترین حالت، مقاومت خمشی معادل 7/7 نیوتن بر میلی متر مربع.

اندازه بلوکها: ضخامتmm500-25  ، عرض حداکثرmm600  ، ارتفاع حد اکثر mm300

لامپ لایترا کیوب Litracub Lamp

یکی از محصولات موفق لایترا کان در زمینه طراحی، لامپ لایترا کیوب است که در آن بلوکها با قرار گیری روی هم مکعبی را تشکیل می دهند که منبع نور در داخل آن قرار دارد و نور با عبور از بتن به بیرون ساطع می شود.

به این ترتیب این ماده جدید می تواند در عرصه های مختلف طراحی و همچنین در ایجاد فضاهای پویا و انعطاف پذیر داخلی بسیار مورد استفاده قرار گیرد.

عوامل موثر در خوردگی :

خوردگی یکی از مؤثرترین فاکتورها در تعیین عمر اقتصادی برای ساختمانها می باشد. خوردگی نتیجه یک سری فعل و انفعالات شیمیایی در بتن و آرماتور ها می باشد. در بتن آرماتورها توسط بتن، محافظت می گردد. (PH=13) بالا که از خصوصیات بتن می باشد PH بالا کاهش یابد، محافظت بتن از روی آرماتورها حذف می گردد. این جزء از PH زمانی که این مقاطع بتنی زنگ می زند،این زنگ زدگی باعث افزایش حجم میلگردها می گردد که این موضوع موجب ایجاد ترک در مقطع به موازات میلگردها خواهد شد. زمانیکه بتن ترک خورد میلگرد به طور کامل در معرض اثرات جوی و عوامل خوردگی قرار می گیرد که این خود باعث کاهش عمر ساختمان خواهد گردید. 

از عوامل دیگر خوردگی در بتن یک واکنش شیمیایی با نام کربناسیون در مقطع بتنی است که عامل آن یون های فعال کلسیم که ناشی از هیدراسیون سیمان است، می باشد. این یون های فعال به سرعت با گازهای جو و رطوبت هوا واکنش انجام داده و باعث ایجاد ترکیبات شیمیایی پیچیده می گردد که سبب تغییرات در مشخصات مقطع واحد گردید. این زنجیره از واکنشهای شیمیایی به سرعت بتن را کاهش داده و بنابراین باعث شروع خوردگی در میل گردها می گردد. در ادامه PH سیمان نیز خواص خود را از دست می دهد و قابلیت تحمل خمش در آن به شدت کاهش می یابد. در واقع یک روش ترمیم بتن است که برای مقاطع بتنی که مقاومت خود را در اثر Izo-BTS خوردگی از دست داده اند و یا آنکه در هنگام اجرا در اثر عدم دقت کافی به مقاومت مورد نظر نرسیده اند و یا در اثر زلزله دچار تخریب شده اند، استفاده می گردد.

با توجه به مراحل کار در این روش ابتدا قسمتهای ضعیف مقطع بتنی که مقاومت لازم را ندارند توسط روشهای مکانیکی تخریب می گردد که لازمه آن، در ابتدای کار قبل از تخریب، تعیین عمق دقیق نفوذ خوردگی در مقطع است که توسط آزمایشات خاصی این عمق و نواحی که ترمیم باید در آن انجام شود مشخص می گردد. ترمیم می گردد، این ماده در مرحله بعد سطح بتن توسط ماده ای خاص با نام IZOMET-BRM دارای شباهت زیادی با بتن می باشد اما قابلیتها و خواص آن چه به لحاظ مشخصات ساختمانی و چه به لحاظ مقاومت در برابر عوامل خوردگی بسیار بالاتر از بتنهای معمولی است.

تقویت سازه های بتنی :

هدف در این روش مقاوم سازی سازه ها در مقابل زلزله و یا بالا بردن مقاومت سازه بنا بهنیازمواردی همچون تغییر کاربری ساختمان و یا اشتباه درمحاسبات اولیه طراح می باشد. در این روش علاوه بر بدست آوردن مشخصات مورد نظر به لحاظ ساختمانی مسایل معماری ساختمان و زیبایی بنا نیز مد نظر است بدین صورت که در این روش بعد از اتمام کار سطح مقطع اجزا ساختمان تغییراتی نخواهد داشت. روش کار بدین صورت است که یک سری ورقهای فولادی با توجه به محاسبات انجام شده و مقاومت موردنظر از خارج مقطع توسط یک نوع Steel-plates اپوکسی خاص به مقطع اضافه می گردد. طراحی این فولادها و مقادیر آن با توجه به محاسبات اولیه ساختمان و نیز مشخصاتی از مقطع که در نظر داریم به آن برسیم انجام می گیرد. مراحل انجام کار و نیز مواد استفاده شده به صورتی است که بعد از پایان مقطع جدید و قدیم به خوبی با یکدیگر کار می کنند.

فن آوری نانو در بتن :
مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زير 100nm باشد تعريف شده اند ، يك نانومتر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،در يك تقسيم بندي عمومي ، محصولات نانو مواد را مي توان به صورت هاي زير بيان كرد:   · فيلمهاي نانو لايه ( Nano Layer Thin Films ) براي كاربردهاي عمدتاً الكترونيكي    · نانو پوششهاي حفاظتي (Nano Coating ) براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محيطي    · نانو ذرات به عنوان پيش سازنده (Precursor) يا اصلاح ساز (Modifier) پديده هاي شيميايي و فيزيكي    · نانو لوله ها (Nanotubes) منظور از يك ماده نانو ساختار يا واضح تر يك بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدي است كه در آن انتظام اتمي ، اندازه كريستالهاي تشكيل دهنده و تركيب شيميايي در سراسر بدنه در مقياس چند نانو متري گسترده شده باشد .
خواص فيزيكي و شيميايي مواد نانو (در شكل و فرمهاي متعددي كه وجود دارند از جمله ذرات ، الياف ، گلوله و . . . ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي تفاوت اساسي دارند . تغييرات اصولي كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكي اندازه بلكه از نظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي باشد .
هدف نهايي از بررسي مواد در مقياس نانو ، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني با عملكرد بالا مي باشد ، كه آنها را مي توان به عنوان مصالحي با عملكرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملكرد چند منظوره ، ظهور خواصي جديد و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولي مي باشد به گونه اي كه مصالح بتوانند كاربردهاي گوناگوني را ارائه نمايند .
در مطالب بعدي كه خواهد آمد مواد نانو ساختاري معرفي خواهند شد كه با توجه به نوظهور بودن چنين موادي مي توانند تحولي شگرف در صنعت ساختمان سازي و صنايع وابسته به آن ايجاد كنند .

مواد نانو كمپوزيت:
مواد نانو كمپوزيت بر پايه پليمر (ماتريس پليمري ) اولين بار در سالهاي 70 معرفي شده اندكه از تكنولوژي سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كاني درون ماتريس پليمر استفاده شده است .
هرچند تحقيقات انجام شده در دو دهه گذشته براي توسعه تجاري اين مواد توسط شركت تويوتا در ژاپن در اواخر سالهاي 80 صورت گرفته است ، ولي رشته نانو كمپوزيت پليمر هنوز در مرحله جنيني و در آغاز راه مي باشد .
در اين شرايط نانو آلومينا ، بهترين ساختار نانوئي است كه افق جديدي را در صنعت سراميك نويد مي دهد . زيرا كاربرد اين مواد پديده اي است كه از نظر مكانيكي ، الكتريكي و خواص حرارتي به طور مناسب داراي تعادل بوده و در رشته هاي مختلف كاربرد دارد . از جمله مي توان به چند نمونه اشاره كرد:· تكنولوژي نانو فلز آرتونايد كه اخيراً به طور تجاري ، الياف نانويي آلومينا ، انقلابي در رشته سراميك بوجود آورده است . · ذرات نانويي غير فلز مانند:نانو سيليكا ، نانو زيركونيا و مواد ديگر اصلاح كننده سراميك ها مي باشد .
3. بتن با عملكرد بالا (1HPC ) :
يكي از چالشهايي كه در رشته مصالح ساختماني بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC ) مي باشد . اين نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزيت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزيت و چند فازي مركب و پيچيده مي باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه بتن و سيماني دارد كه چسبندگي ، پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد .
بنابراين ، مطالعات بتن و خمير سيمان در مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختماني جديد و كاربرد آنها بسيار حائز اهميت مي باشد . روش معمولي براي توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهاي مختلفي از جمله طرح اختلاط بتن معمولي و بتن مسلح با انواع مختلف الياف مي باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانيكي بهتر ، بتن با عملكرد بالاي چند منظوره (MHPC) خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد ، از جمله مي توان به خاصيت الكترو مغناطيسي ، و قابليت به كار گيري در سازه هاي اتمي (محافظت از تشعشعات ) و افزايش موثر بودن آن در حفظ انرژي ساختمانها و ... را نام برد .
نانو سيليس آمورف:
در صنعت بتن ، سيليس يكي از معروفترين موادي است كه نقش مهمي در چسبندگي و پر كنندگي بتن با عملكرد بالا (HPC) ايفا مي كند .
محصول معمولي همان سليكيافيوم يا ميكرو سيليكا مي باشد كه داراي قطري در حدود 1/0 تا 1 ميلي متر مي باشد و داراي اكسيد سيليس حدود 90% مي باشد . مي توان گفت كه ميكرو سيليكا محصولي است كه در محدوده بالاي اشل اندازه نانو متر جهت افزايش عملكرد كامپوزيت مواد سيماني به كار برده مي شود .
محصول نانو سيليس متشكل از ذراتي هستند كه داراي شكل گلوله اي بوده و با قطر كمتر از 100nm يا بصورت ذرات خشك پودر يا بصورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند ، كه مايع آن معمول ترين نوع محلول نانو سيليس مي باشد ، اين نوع محلول در آزمايشات مشخص در بتن خود تراكم(2SCC ) به كار گرفته شده است . نانو سيليس معلق كاربردهاي چند منظوره از خود نشان مي دهد مانند:

·         خاصيت ضد سايش

·         ضد لغزش

·         ضد حريق

·         ضد انعكاس سطوح

آزمايشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سيليس (Colloidal Silica ) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكرو سيليكا بسيار سريع تر انجام گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تاثير پوزالاني مقدار بسيار بالاي ميكرو سيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد .
تمام كارهاي انجام يافته بر روي كاربرد مواد نانو سيليس كلوئيدي (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ريولوژي ، كار پذيري و مكانيكي خمير سيمان بوده است . آنچه كه در اينجا مطرح است نتايج اوليه محصولات نانو سيليس با قطري در محدوده 5 تا 100 نانومتر مي باشد .

نانو لوله ها (NANOTUBES) :
همان گونه كه در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الياف براي مسلح كردن و اصلاح عملكرد مكانيكي بتن بكار برده مي شوند . امروزه از الياف فلزي ، شيشه اي ، پلي پروپلين ، كربن و  . . . در بتن براي مسلح كردن استفاده مي شود و ليكن تحقيقات روي بتن مسلح شده توسط نانو لوله كربني (Carbon Nanotubes ) انتشار نيافته است تا بتوان از نتايج آن براي مسلح كردن بوسيله نانو لوله ها استفاده كرد .
نانو لوله كربني توسط LIJIMA در سال 1991 كشف شده است و كارهاي بسياري بر روي ساختار نانو در بخش فيزيك كوانتوم انجام يافته است بطوري كه تحقيقات نوين بر روي تكنولوژي و مهندسي نانو در سطح جهاني نقش اساسي و اصلي بازي مي كند . كربن 60 و نانو لوله هاي نوين داراي ساختاري هستند كه آنها را از فولاد قوي تر و بسيار سبك مي كند بطوريكه مي توانند خميدگي و كشش را بدون شكستن تحمل نمايند و در آينده جايگزين الياف كربن خواهند شد كه در كامپوزيت ها به كار برده مي شوند .
نانو لوله ها با توجه به تحقيقات انجام شده در مركز تحقيقات بتن( وابسته به موسسه ACI شاخه ايران ) ، داراي مقاومت كششي بيش از هر نوع الياف بتني شناخته شده مي باشند و نيز نانو لوله ها خواص ويژه قابل ملاحظه حرارتي و الكتريكي از خود نشان مي دهند ، بطوريكه هادي بودن حرارت آنها بيش از دو برابر الماس و هادي بودن الكتريكي آنها در حدود 1000 برابر فلز مس مي باشد . 
نانو لوله ها طبقه جديدي از محصولات مي باشند كه انقلابي جديد در زمينه مصالح و مواد پيشرفته را بوجود آورده اند . يك نسل جديد از نانو كامپوزيت هاي چند منظوره مي توانند به عنوان نانو لوله هاي كربني در نقش الياف مسلح كننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گيرند . بنابراين نانو لوله هاي كربني از اجزاي كليدي بدست آوردن هدف اصلي ذكر شده در فوق به عنوان مصالح ساختماني با عملكرد بالاي چند منظوره , بازي مي كنند .

نتيجه گيری: 
منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جديد ساختماني و بيان مزاياي استفاده از اين نوع مواد در صنعت ساختمان مي باشد ، البته به دليل نو بودن اين نوع مصالح زمينه هاي فراواني براي كارهاي نظري و عملي در دانشگاههاي كشور وجود دارد كه اميد است كه با معرفي مصالح با ساختار نانو راه براي گامهاي بلندتر در اين زمينه باز شود .

مساله ای كه تاكنون در كشور ما كمتر بدان توجه شده است ، استفاده مجدد و مفید از زواید وضایعات اعم از معدنی ، صنعتی ، كشاورزی در محیط ، حیاط را به مخاطره می اندازد . و از همه مهمتر تعهد نسبت به آیندگان ایجاب می كند كه تحقیقات جامعی بر روی مصارف ضایعات مختلف به عمل آمده و با ارائه راه حل های كاربردی نسبت به كاهش مصرف مواد اولیه و تولید ضایعات و به كارگیری ضایعات مختلف به عنوان ماده اولیه اقدام گردد . در ادامه به بررسی یكی از موارد استفاده از این ضایعات در صنعت ساختمان ، یعنی در تولید سیمان ، می پردازیم .

تعاریف :

سیمان پوزولان :

همانطور كه از نام این سیمان پیداست سیمانی است كه از تركیب سیمان پرتلند معمولی با یك یا چند پوزولان بدست می آید . اغلب برای آنكه آب دریا و آب های سولفات دار در زمین های گچی در بتن سیمانی اثر بد نكند به سیمان بتن ، پوزولان می افزایند .

پوزولان ها :

پوزولان ها مواد سیلیسی و یا سیلیسی آلومینی هستند كه به عنوان یك مكمل سیمان پرتلند معمولی در افزایش خاصیت چسبندگی بتن موثرند . این مواد در حالت معمولی با آب واكنش نمی دهند ولی در مجاورت آهك یا سیمان واكنش شیمیایی ایجاد می كنند و مقاومت و دوام بتن را در دراز مدت افزایش می دهند .

ساخت و سازها مورد استفاده قرار گرفته اند می توانند مشكلات مربوط به محدودیت تولید را حل كنند . این مواد كه به صورت طبیعی و مصنوعی قابل حصول می باشند ، توانسته اند با جایگزینی با سیمان ضمن ایجاد صرفه جویی در سوخت برای تولید سیمان و كاهش آلودگی محیط زیست ، در خواص بتن نیز موثر بوده و دوام آنها را بویژه در محیط خوردنده افزایش دهند . لازم به ذكر است كه واژه پوزولان از پوزولی ( منطقه ای در ایتالیا ) گرفته شده كه حدود  2000  سال پیش برای اولین بار پوزولان در آنجا پیدا شده است . امروزه سیمان پوزولان كاربرد وسیعی پیدا كرده و در اغلب كشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد . در آمریكا در  1910  كاربرد آن رواج پیدا كرده . در چین ، مكزیك ، هند ، ژاپن ، ایتالیا و …. مصرف بالایی دارد . پوزولان در ایران در سال  1320  كشف شد و از پوزولان های طبیعی ایران می توان تراس جاجرود ، خاك سرخ لومار ، پوكه بستان آباد ، را نام برد . دامنه كوه های سهند ، دماوند ، تفتان و استان كرمان نیز از جمله مكان های پوزولان های طبیعی ایران می باشند .امروزه پوزولان های مصنوعی در كشورهای صنعتی كه تولیدات زیادی دارند كاربرد وسیعی پیدا كرده است . پوزولان های مصنوعی شامل سربازه كوره های آهن گذاری ، دوده سیلیس ، خاكستر پوسته برنج ، رس كلسینه شده و …. است كه البته استفاده از اینها هم ارزش اقتصادی به آنها داده و هم منجر به كاهش آلودگی محیط زیست شده است ، چرا كه این مواد ، مواد زائد و تولیدات فرعی كارخانه ها و از آلاینده های محیط زیست هستند .

تاریخچه استفاده از چند پوزولان مصنوعی در سیمان پرتلند :

كاربرد دوده سیلیس به سال  1950  در نروژ بر می گردد كه در تونل ها استفاده می شد و سپس اولین استاندارد استفاده از این ماده در بتن در نروژ نوشته شد و سپس در كشورهای دیگر مانند سوئد ، دانمارك ، كانادا و…. مورد استفاده و تحقیق قرار گرفت . دوده سیلیس یك پورد بسیار نرم است كه فرایند صنایع فلزی سیلیسیم می باشد . خاكستر پوسته برنج نیز یك پوزولان نرم و مشهور است كه می تواند در تولید سیلیس جایگزین میكروسیلیس شود . این ماده در كشورهایی مانند مالزی ، هند ، ژاپن ، آمریكا مورد آزمایش و تحقیق قرار گرفت . در ایران نیز در مركز تحقیقات ساختمان ومسكن ، دانشگاه علم وصنعت ایران و دانشگاه امیركبیر تحقیقاتی در این زمینه انجام شده و نتایج قابل قبولی بدست آمده كه می توان به عنوان پوزولان مرغوب در تولید میكروسیلیس از این ماده استفاده كرد . كاربرد رس كلسینه شده در گذشته های دور هم رایج بوده است و در حدود  3600  سال پیش از ظروف شكسته ی پخته شده و آهك ، ماده پوزولایی و مواد چسبنده درست می كردند كه توسط رومی ها و یونانی ها استفاده می كنند كه رنگ سرخ دارند و نمای ساختمان را سرخ می كنند . امروزه در كشورهایی مثل دانمارك ، برزیل ، فرانسه ،انگلستان ، آمریكا و كشورهای پیشرفته از آهك و رس كلسینه شده در سدسازی استفاده می شود كه مقاومت بسیار خوبی دارد .

 

 

 

 

 

 

 

انواع سیمان های پوزولانی :

1-سیمان پوزولانی نوع S :

این سیمان متشكل از ذرات آسیاب شده و ریز شده سرباره كوره های آهن گذاری و كلینكر سیمان و مقدار لازم سنگ گچ كه همراه با یكدیگر آسیاب می شوند وافزودن مقدار كمی ماده هوازا به آن است .  بیش از  70  درصد وزنی این سیمان را سرباره تشكیل می دهد . از نمونه های آن نو ع        entrainment Air ,   A  یا در برگیرنده هوا می باشد .

خواص ملات ساخته شده از این نوع سیمان و ماسه به نسبت  16  در مقایسه با ملات سیمان –آهك ماسه به نسبت  6؛  1  :1  بسیار بهتر است ازآنجا كه مقاومت فشاری ملات های ساخته شده با این نوع سیمان بالاتر است بنابراین میتوان آن را برای ساخت دیوارهای آجری كه به بار طراحی شده بیشتری نیاز دارند ، توصیه كرد . قابلیت آب نگهداری ملات این سیمان چندین بار بیشتر از ملات ماسه سیمان است ، ترك خوردگی در آن كمتر بوده و خاصیت آبندی بیشتری دارد این سیمان در برابر حمله سولفات ها مقاوم است بنابراین استفاده از آن از شوره زدگی در آجركاری جلوگیری می كند . سیمان پرتلند پوزولانی با بیش از  50  درصد پوزولان سرباره كوره آهنگزاری در مقابله با سولفات قوی به همراه یون كلر ، مقابله با واكنش قلیایی سنگدانه ها و ساخت بتن متراكم با نفوذ پذیری كم بكار می رود .

2 - سیمان پوزولانی نوع SM  I :

این سیمان مخلوطی از سیمان پرتلند و سرباره كوره بلند است . سرباره كمتر از  25  درصد وزنی این سیمان را تشكیل می دهد .

در انواع مختلف Air   enterainment A  یا دربرگیرنده هوا  ، MS  resistace    Moderate    Suifate  یا مقاوم در برابر سولفات Moderate    hear   OF      hydration       MH  یا گرمای مناسب هیدراسیون عرضه  می شود . از این سیمان در كارهای حجیم مانند سدهای وزنی ، كارهایی كه در معرض حمله ضعیف سولفات ها قرار دارند و بتن ریزی و اندودكاری در هوای گرم استفاده می شود .

3 - سیمان پوزولانی نوع IS :

این سیمان مخلوطی از سیمان پرتلند و سرباره كوره بلند است .حدود  25  تا  70  درصد وزنی آن پوزولان می باشد .

در انواع مختلف Air   enterainment   A  یا دربرگیرنده هوا ، resistance   Mmoderate   Sulfat   MS  یا مقاوم در برابر سولفات و Modernate   hear   of   hydration    MH  یا گرمای مناسب هیدراسیون عرضه می شود .

4 - سیمان پوزولانی نوع IP  یا P  :

این سیمان مخلوطی از سیمان پوزولان های گوناگون و پرتلند است و اغلب مخلوطی با پوزولان بكار رفته در نوع IS  می باشد  . 15  تا  40  درصد وزنی این سیمان از پوزولان های یاد شده تشكیل شده است . نوع IP  در انواع Air    entrainment     A  یا دربرگیرنده هوا ، Moderate    Sulfate     MS  resistance  یا مقاوم در برابر سولفات Modernate     hear    of   hidration    MH  یا گرمای مناسب هیدراسیون عرضه می شود .نوع P  در انواع مختلف Low   Hear     of    hydration     LH  یا دمای هیدراسیون پایین entrainment     AIR    A  یا در برگیرنده هوا Moderate    Sulfate   resistance    MS  یا مقاوم در برابر سولفات عرضه می شود . از این سیمان نیز در كارهای حجیم مانند سدهای وزنی ، و بتن ریزی و اندود كاری در هوای گرم استفاده میشود ضمنا از این سیمان برای مقابله با سولفات های قوی استفاده می شود .

5 - سیمان پوزولانی نوع  PM I:

مخلوطی از سیمان پرتلند و چند پوزولان است .پوزولان ها كمتر از  15  درصد وزنی این سیمان را تشكیل می دهد .در انواع مختلف Air    enterainment     A  یا دربرگیرنده هوا . resistance   Moderate   Sulfat   MS  یا مقاوم در برابر سولفات و Moderate    hear    of    hydration    MH  یا گرمای مناسب هیدراسیون عرضه می شود .ضمناً موارد دیگری نیز وجود دارد .

سیمان یا پوزولان خاكستر بادی :

فرآیند تولید كلینكر این نوع سیمان كه دارای مقاومت بالایی نیز هست . در دمای  1350درجه سانتیگراد انجام می شود ، و در حالی كه كلینر سیمان پرتلند معمولی در دمای  1450  درجه سانتی گراد تولید می شود . این سیمان را می توان در كارخانه با آسیاب كردن توام سیمان پرتلند و خاكستر بادی و افزودن مقدار لازم سنگ گچ به هنگام آسیاب كردن ، یا با آمیختن خاكستر بادی یا سیمان پرتلند معمولی تولید كرد .مخلوط های بتنی ساختمان كه  20  درصد وزن سیمان آنها با خاكستر بادی جایگزین شده است ، می توانند برای مقاومت فشاری ، خمشی و ضریب ارتجاعی برابر بتن های ساخته شده با سیمان پرتلند در  28  روز طراحی شوند .

خواص پوزولان ها :

معایب تولید سیمان پرتلند معمولی :

برای تولید هر تن سیمان  25/1  تن دی اكسید كربن تولید می شود كه یك گاز گلخانه ای مضر است . در ضمن برای ساختن سیمان پرتلند به انرژی گرمایی بسیار بسیار زیادی احتیاج داریم (گفته می شود كه این انرژی بیش از انرژی مورد نیاز در هر صنعت دیگری است ) برای تولید هر تن سیمان پرتلند حدود  6  میلیون BTU  ( واحد گرمایی بریتانیایی معادل با شش میلیون و سیصد هزار كیلو ژول ) گرما نیازمندیم . پس می توان با استفاده كردن از پوزولان هم باعث صرفه جویی در سوخت و انرژی لازم برای تولید سیمان شده و هم تولید ارزان تر سیمان ، زیرا پوزولان انرژی اقتصادی كمی دارند .دادن ارزش اقتصادی به آن ها ؛ زیرا پوزولان ها مواد زائد و تولیدات فرعی كارخانه ها می باشند . با استفاده از آن ها می توان مواد زائد و تولیدات فرعی كارخانه ها و آلاینده های محیط زیست را به مصرف رساند و نیز استفاده از آنها در كاهش انتشار گازهای گلخانه ای مانند (CO2  ) نیز موثر است .

 

خواصی كه سیمان های پوزولانی به بتن می دهند :

 

باعث تاخیر در زمان گیرش بتن می شوند . به همین دلیل در سدها بیشتر از آنها استفاده می شود ، با استفاده از این مواد می توان ترك های حرارتی را كنترل كرد .كاهش نفوذپذیری ، بهبود خواص فیزیكی و شیمیایی ، افزایش عمر مفید سازه ها از دیگر خواص سیمان های پوزولانی است .لازم به ذكر است كه اكثر این بتن را تا حدودی كاهش می دهند كه با بكار بردن افزودنی هایی مثل روان كننده ها یا فوق روان كننده ها می توان از كاهش كارایی آن جلوگیری كرد