خاکستر بادی – Fly ash

برگرفته از کتاب خواص بتن، تألیف پروفسور آدام نویل، ترجمه دکتر هرمز فامیلی

خاکستر بادی (Fly ash) عبارت است از خاکستری که با روش الکتریسیته ساکن یا بصورت مکانیکی از گازهای خروجی نیروگاه های با سوخت زغال سنگ جمع آوری می گردد و یکی از متداول ترین نوع پوزولان های مصنوعی است. ذرات خاکستر بادی کروی شکل می باشند (که از نظر نیاز به آب یک مزیت محسوب می گردد) و دارای درجه نرمی زیادی هستند. عمده ذرات دارای قطری بین کمتر از 1 تا 100 میکرون می باشند. سطح مخصوص خاکستر بادی (اندازه گیری شده با روش Blaine) معمولاً بین 250 تا 600 مترمربع در کیلوگرم است. سطح مخصوص زیاد خاکستر بادی به این معنی است که این ماده برای واکنش با هیدروکسید کلسیم دارای پتانسیل بسیار بالایی می باشد.

تعیین سطح مخصوص خاکستر بادی آسان نمی باشد، زیرا در آزمایش نفوذپذیری هوا ذرات کروی خاکستر بادی در مقایسه با ذرات سیمان با شکل نامنظم بیشتر متراکم می شوند. لذا مقاومت ذرات خاکستر بادی در برابر جریان هوا زیادتر می گردد. از طرف دیگر، ذرات متخلخل کربن در خاکستر بادی اجازه می دهند که هوا از میان آنها بگذرد و در نتیجه جریان هوای زیاد گمراه کننده ای را به وجود می آورند. به علاوه، تعیین وزن مخصوص خاکستر بادی (که در محاسبه سطح مخصوص بکار برده می شود) تحت تأثیر وجود کره های توخالی (که وزن مخصوص آنها می تواند کمتر از 1 باشد) قرار می گیرد. در کرانه دیگر، برخی از ذرات کوچک حاوی مگنتیت یا هماتیت دارای وزن مخصوص زیاد می باشند. نمونه ای از مقدار کلی وزن مخصوص 2.35 است. کاربرد مهم سنجش سطح مخصوص خاکستر بادی، پی بردن به دامنه تغییرات آن می باشد.

طبقه بندی آمریکایی خاکستر بادی که توسط آیین نامه ASTM C 618-94a داده شده است، بر اساس نوع زغال سنگی است که خاکستر بادی از آن به وجود می آید. متداول ترین نوع خاکستر بادی از زغال قیری که عمدتاً سیلیسی می باشد و به نام خاکستر بادی طبقه F مشهور است، به دست می آید. زغال های با قیر کم و لیگنیت، خاکستر بادی با آهک زیاد تولید می نمایند که به نام خاکستر بادی طبقه C شناخته می شوند.

در مورد درجه فعالیت پوزولانی خاکستر بادی طبقه F تردیدی وجود ندارد، ولیکن لازم است که درجه نرمی و میزان کربن آن ثابت باشد. این دو عامل به یکدیگر وابسته اند، زیرا ذرات کربن قدری درشت ترند. خاکستر بادی تولید شده در نیروگاه های جدید حدود 3 درصد کربن دارد که این مقدار بسیار کمتر از کربن موجود در خاکستر بادی حاصل از نیروگاه های قدیمی است. چنین فرض می شود که میزان کربن در خاکستر بادی برابر افت حرارتی آن باشد، گواینکه پارامتر اخیر در برگیرنده آب یا دی اکسید کربن ترکیب شده با آن نیز می گردد. بخش اول آیین نامه بریتانیایی BS 3892:1993 حداکثر درصد مواد مانده بر روی الک 45 میکرون را 12 درصد توصیه می کند.

الزامات عمده ASTM C 618-94a در خصوص خاکستر بادی عبارتند از:

- حداقل مجموع مقدار سیلیس، آلومین و اکسید فریک 70 درصد

- حداکثر سولفیت (SO₃) 5 درصد

- حداکثر افت حرارتی 6 درصد (اگرچه این مقدار به 12 درصد نیز می تواند برسد)

- حداکثر مقدار قلیایی (بر حسب اکسید سیدیم) 1.5 درصد.

محدودیت اخیر فقط در موارد بکار بردن خاکستر بادی با سنگدانه های واکنش زا اعمال می شود. بخش اول آیین نامه بریتانیایی BS 3982:1993 حداکثر مقدار SO₃ را 2.5 درصد اعلام کرده، و الزامات دیگری را نیز تجویز می نماید. از آنجایی که اکسید منیزیم به صورت غیر واکنش زا وجود دارد، از این رو محدودیتی برای مقدار آن تجویز نشده است. باید توجه داشت که خاکستر بادی در رنگ بتن تأثیر می گذارد. کربن موجود در خاکستر بادی موجب تیره تر شدن رنگ آن می شود. این موضوع از نظر شکل ظاهری، به ویژه در مواردی که بتن های با و بدون خاکستر بادی در کنار یکدیگر قرار می گیرند، حائز اهمیت است.

حال خاکستر بادی طبقه C (خاکستر پر آهکی که از زغال سنگ لیگنیتی به وجود می آید) مورد بررسی قرار می گیرد. این نوع خاکستر بادی گاهی دارای مقدار آهک تا حد زیاد 24 درصد می باشد. خاکستر بادی با آهک زیاد دارای برخی خواص سیمانی (هیدرولیکی) بالقوه می باشد، ولی از آنجا که آهک آن با بخش های سیلیس و آلومین خاکستر بادی ترکیب می شود، مقدار کمتری از این ترکیبات برای واکنش با آهک آزاد شده در اثر هیدراتاسیون سیمان وجود خواهد داشت. مقدار کربن این نوع خاکستر بادی کم، نرمی آن زیاد و رنگ آن روشن است. ولیکن مقدار اکسید منیزیم آن می تواند زیاد باشد و بخشی از این اکسید و همچنین قسمتی از آهک آن می تواند موجب انبساط مخرب گردد.

خاکستر بادی طبقه C نسبت به دما حساس است. به ویژه در بتن حجیم وقتی که افزایش دما رخ می دهد، ممکن است محصولات واکنش مقاومت زیادی نداشته باشند. ولیکن توسعه مقاومت به سادگی وابسته به دما نمی باشد. تا دمای حدود 120 تا 150 درجه سلسیوس مقاومت آن رضایت بخش است، ولی در دماهای حدود 200 درجه سلسیوس وقتی محصولات واکنش به میزان چشمگیری تغییر می نمایند، مقاومت رضایت بخش نمی باشد.

منبع: تکنوبتار www.technobetar.ir