IT NAT

استفاده از فناوری برای طبیعت و محیط زیست سالم

IT NAT
ادارهامنیتجادهخانهخشکیسلامتی

پیشرفت اتصال دهنده های جایگزین برای ساخت و ساز

در سطح جهانی ایده پایداری در مرحله اصلی قرار گرفته است. این نگرانی زیست محیطی در بهره برداری بیش از حد از منابع طبیعی مانند سنگ آهک ، خاک رس و غیره و انتشار مواد مضر گازی در محیط جهانی از صنایع سیمان در سراسر جهان است. تأثیر این گازها در اتمسفر منجر به افزایش دمای جو زمین شده است که منجر به گرم شدن کره زمین شده و باعث ایجاد شرایط فاجعه باری مانند طغیان ، خشکسالی و گردباد برای وجود انسان در زمین شده است.

صنعت مصالح ساختمانی برای کاهش انرژی مورد استفاده در تولید کلینکر سیمان پرتلند و انتشار گازهای گلخانه ای تحت فشار در حال افزایش است. بعلاوه ، سیمان پرتلند چسب اتصال ایده آل برای همه برنامه های ساختمانی نیست ، زیرا در محیط های خاص تهاجمی از مشکلات دوام رنج می برد. اتصال دهنده های جایگزین مختلف تقریباً به اندازه سیمان پرتلند در دسترس هستند ، اما هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته اند و مواد جدیدی در حال تولید هستند.

در این مقاله ما در مورد اتصال دهنده های جایگزین برای ساخت و ساز بحث خواهیم کرد. برخی از آنها در زیر تجزیه و تحلیل می شوند.

سیمان های آلومینات کلسیم

سیمان های آلومینات کلسیم از سیمان های متشکل از آلومینات کلسیم هیدرولیک تشکیل می شوند. نام های جایگزین “فرانسوی سیمان ، سیمان پر آلومینا” و “Ciment fondu” در فرانسه است. آنها در تعدادی از برنامه های کاربردی در مقیاس کوچک و تخصصی استفاده می شوند. ماده اصلی سازنده اصلی سیمان های آلومینات کلسیم ، آلومینات مونوکلسیم است (CaAl 2 O 4 ، CaO · Al 2 O 3 یا CA در نماد شیمی دان سیمان). این ماده معمولاً حاوی آلومیناتهای کلسیم دیگر و همچنین تعدادی از فازهای کمتر واکنش پذیر ناشی از ناخالصی های مواد اولیه است. بلکه بسته به کاربرد و خلوص منبع آلومینیوم مورد استفاده ، طیف گسترده ای از ترکیبات دیده می شود.

سیمان های آلومینات کلسیم

ژئوپلیمر

یک ژئوپلیمر با فعال سازی ماده اولیه آلومینوسیلیکات با محتوای کم کلسیم با محلول قلیایی در دمای اتاق تحقق می یابد. در مورد مواد اولیه مبتنی بر کائولینیت ، تولید سیمان ژئوپلیمر در دو روش اصلی انجام می شود: کلسینه و ژئوپلیمریزاسیون. فرآیند تشدید شامل عملیات حرارتی ماده خام است که منجر به دهیدروکسیلاسیون ماده معدنی رس به یک حالت متا با انرژی بالا و تقریبا آمورف می شود. یکی از دلایل اصلی استفاده از چسبهای ژئوپلیمر پایه رس به عنوان گزینه جایگزین سیمان این واقعیت است که فرایند دهیدروکسیلاسیون در دماهای پایین تر از سوزاندن کلینکرهای سیمان اتفاق می افتد. پس از افزودن محلول قلیایی به فر رس ، ژئوپلیمریزاسیون آغاز شده و بر اساس سه فرایند مکمل است ، یعنی depolymerisation از مواد معدنی به مونومرها توسط متراکم شدن جز component قلیایی ، تشکیل الیگومرها و پلی کندسانسیون به یک روبان ژئوپلیمر با ترکیب الیگومرها به یک شبکه پیوند کووالانسی. ژئوپلیمرهای سنتز شده خصوصیات جالبی مانند خصوصیات مکانیکی خوب ، مقاومت بالا و دوام خوب را نشان می دهند. Davidovits در مثالی از سیمان ژئوپلیمر آلومینوسیلیکات بر پایه رسهای کائولینیت کلسینه شده ، سرباره کوره بلند و بخار سیلیس ارائه شد که با استفاده از سیلیکاتهای قلیایی فعال شدند. سیمان حاصل در دمای محیط با مقاومت فشاری اولیه حدود 20 مگاپاسکال (بعد از 4 ساعت) سخت شد. دامنه مقاومت فشاری 28 روزه نهایی از 70 تا 100 مگاپاسکال است. شکل گیری الیگومرها و پلی کندانس به یک روبان ژئوپلیمر با ترکیب الیگومرها به یک شبکه پیوند کوالانسی – سایپرز ، باشگاه دانش ژئوپلیمرهای سنتز شده خصوصیات جالبی مانند خصوصیات مکانیکی خوب ، مقاومت بالا و دوام خوب را نشان می دهند. Davidovits در مثالی از سیمان ژئوپلیمر آلومینوسیلیکات بر پایه رسهای کائولینیت کلسینه شده ، سرباره کوره بلند و بخار سیلیس ارائه شد که با استفاده از سیلیکاتهای قلیایی فعال شدند. سیمان حاصل در دمای محیط با مقاومت فشاری اولیه حدود 20 مگاپاسکال (بعد از 4 ساعت) سخت شد. دامنه مقاومت فشاری 28 روزه نهایی از 70 تا 100 مگاپاسکال است. شکل گیری الیگومرها و پلی کندانس به یک روبان ژئوپلیمر با ترکیب الیگومرها به یک شبکه پیوند کوالانسی – سایپرز ، باشگاه دانش ژئوپلیمرهای سنتز شده خصوصیات جالبی مانند خصوصیات مکانیکی خوب ، مقاومت بالا و دوام خوب را نشان می دهند. Davidovits در مثالی از سیمان ژئوپلیمر آلومینوسیلیکات بر پایه رسهای کائولینیت کلسینه شده ، سرباره کوره بلند و بخار سیلیس ارائه شد که با استفاده از سیلیکاتهای قلیایی فعال شدند. سیمان حاصل در دمای محیط با مقاومت فشاری اولیه حدود 20 مگاپاسکال (بعد از 4 ساعت) سخت شد. دامنه مقاومت فشاری 28 روزه نهایی از 70 تا 100 مگاپاسکال است. Davidovits در مثالی از سیمان ژئوپلیمر آلومینوسیلیکات بر پایه رسهای کائولینیت کلسینه شده ، سرباره کوره بلند و بخار سیلیس ارائه شد که با استفاده از سیلیکاتهای قلیایی فعال شدند. سیمان حاصل در دمای محیط با مقاومت فشاری اولیه حدود 20 مگاپاسکال (بعد از 4 ساعت) سخت شد. دامنه مقاومت فشاری 28 روزه نهایی از 70 تا 100 مگاپاسکال است. Davidovits در مثالی از سیمان ژئوپلیمر آلومینوسیلیکات بر پایه رسهای کائولینیت کلسینه شده ، سرباره کوره بلند و بخار سیلیس ارائه شد که با استفاده از سیلیکاتهای قلیایی فعال شدند. سیمان حاصل در دمای محیط با مقاومت فشاری اولیه حدود 20 مگاپاسکال (بعد از 4 ساعت) سخت شد. دامنه مقاومت فشاری 28 روزه نهایی از 70 تا 100 مگاپاسکال است.

ژئوپلیمر

سیمان فوق گوگرد

سیمان فوق سولفاته از سرباره دانه بندی شده مخلوط شده با 10 تا 15 درصد گچ یا آنیدریت (سولفات کلسیم بی آب طبیعی) و چند درصد سیمان پرتلند مخلوط شده است. خواص مقاومت سیمان فوق سولفاته مانند سیمان پرتلند است ، اما مقاومت آن در برابر انواع مختلف حمله شیمیایی افزایش یافته است.

نسبت اجزای SSC معمولاً 75٪ sla 75٪ سرباره ، 10٪ ~ 20٪ کلاس سولفات (مانند گچ دی هیدرات و انیدریت و غیره) و 1٪ ~ 5٪ عناصر قلیایی (مانند کلینکر ، هیدروکسید کلسیم) است. ، و غیره.). با خواص خوب و تکنیک ساخت ساده و هزینه کم ، SSC نوعی سیمان صرفه جویی در انرژی و محیط زیست است. بر خلاف سیمان معمولی ، SSC از مزیت گرمای کم هیدراتاسیون برخوردار است ، به دلیل داشتن محتوای بالاتر از سرباره کوره بلند ، که برای مهار AAR و مقاومت به سولفات مفید است ، واکنش سنگدانه ترکیبی (AAR) را کنترل می کند.

در حال حاضر سیمان سولفات دارای بازار فروش بسیار خوبی است که در زمینه های مختلفی مانند تصفیه خانه فاضلاب ، استخر ، بتن آب ، بتن توده کف کارگاه صنعتی ، شمع بتن و سایر جنبه ها استفاده شده است. اخیراً تحقیقات اصلی SSC بر استفاده از پسماندهای زباله های صنعتی در SSC ، عملکرد مکانیک فیزیکی SSC متمرکز شده است ، که نشان داد SSC در اوایل سن مقاومت کمتری دارد اما می تواند مقاومت سیمان معمولی را پشت سر بگذارد.

فوق سولفاته شده

سیمان با آلومینا بالا

سیمان با آلومینا بالا سیمانی با سخت شدن سریع است که با ذوب شدن در دمای 1500 تا 1600 درجه سانتی گراد (2730 تا 2910 درجه فارنهایت) مخلوط بوکسیت و سنگ آهک در کوره های طنین انداز یا برقی یا در کوره دوار ساخته می شود. همچنین می توان آن را با پخت در حدود 1250 درجه سانتیگراد (2280 درجه فارنهایت) تهیه کرد. بوکسیت های مناسب حاوی 50 تا 60 درصد آلومینا ، تا 25 درصد اکسید آهن ، بیش از 5 درصد سیلیس و 10 تا 30 درصد آب هیدراتاسیون هستند. سنگ آهک باید فقط حاوی مقادیر کمی سیلیس و منیزیم باشد. سیمان حاوی 35 تا 40 درصد آهک ، 40 تا 50 درصد آلومینا ، تا 15 درصد اکسید آهن و ترجیحاً بیش از حدود 6 درصد سیلیس نیست. ترکیب اصلی سیمان سازی ، آلومینات کلسیم (CaO · Al2O3) است.

سیمان آلومینا

گچ بری ها

از گچ های گچ برای گچ کاری ، ساخت تخته های گچ و دال و به یک شکل از مواد کف پوش استفاده می شود. این سیمانهای گچی عمدتاً با گرم کردن گچ طبیعی (دی هیدرات سولفات کلسیم ، CaSO4 · 2H2O) و کمبود آب برای تولید سولفات کلسیم همی هیدرات (CaSO4 · 1 / 2H2O) یا سولفات کلسیم بی آب (بدون آب) تولید می شوند. گچ و انیدریت حاصل از محصولات جانبی در تولید مواد شیمیایی نیز به عنوان مواد اولیه استفاده می شود.

همی هیدرات که به گچ پاریس معروف است ، در عرض چند دقیقه و با مخلوط شدن با آب ، غوطه ور می شود. برای اهداف ساختمانی ، یک عامل عقب انداز ، به طور معمول کراتین ، یک پروتئین ، اضافه می شود. گچ های بی آب سولفات کلسیم کندتر هستند و اغلب نمک سولفات دیگری به عنوان تسریع کننده به مقدار کم اضافه می شود.

گچ کاری سیمان شن و ماسه یک فرآیند بسیار زمانبر است و شامل یک فرآیند طولانی تهیه مواد مختلف مانند شن و ماسه ، سیمان ، آب و مخلوط کردن آنها در قسمت های صحیح است. همچنین ، برای پر کردن شکاف ها و برجستگی ها و داشتن بوم صاف برای رنگ ، به یک لایه گچ از پانچ منگنه کننده پاریس روی گچ سیمان ماسه ای خود نیاز دارید. در مجموع ، این یک روند طولانی و نامرتب است. در حالی که گچ به آن مرحله اضافی که در نهایت باعث صرفه جویی در هزینه ، وقت و انرژی شما می شود ، نیاز ندارد. گچ یک ترکیب نرم سفید است که حاوی سولفات کلسیم هیدراته است و ماده ای است که به طور گسترده در ساخت فضای داخلی محل زندگی استفاده می شود. گچ کاری گچ جایگزینی موثر برای گچ کاری سیمان ماسه ای است. همچنین بسیار دوستانه است و به دیوارها و سقف ها احساس صاف و صافی می بخشد. بر خلاف گچ سیمان شن و ماسه ، وزن آن بسیار سبک است و بنابراین هنگام استفاده در سقف های کاذب و سایر طرح های دیوار مقاومت بیشتری را ارائه می دهد. وزن کمتر روی قاب ها باعث مقاومت و ماندگاری بیشتر آنها می شود و حتی در صورت بروز خطرات طبیعی مانند زلزله از حفاظت بهتری برخوردار است.

گچ

پوزولاناس

پوزولاناها موادی هستند که اگرچه به خودی خود سیمانی نیستند ، اما در حضور آب با آهک ترکیب شیمیایی می شوند و ماده ای قوی برای سیمان سازی تشکیل می دهند.

پوزولاناهای طبیعی و مصنوعی بیش از هزار سال است که برای بدست آوردن چسب های هیدرولیکی استفاده می شود. سخت شدن خمیرهای سیمان پوزولانی می تواند در نتیجه واکنش بین پوزولانا و آهکی باشد که به عنوان آهک هیدراته به مخلوط اضافه می شود یا به دنبال آبرسانی سیلیکات های سیمان پرتلند تولید می شود. واکنش پوزولانی هیدراتاسیون کلینکر سیمان را تغییر نمی دهد. این فرآیند هیدراتاسیون را تکمیل و یکپارچه می کند زیرا منجر به محتوای پورتلندیت کمتر و افزایش هیدراتهای سیلیکات کلسیم می شود.

همانطور که در مورد سیمان های پوزولانی ، که محتوای پوزولانای فعلی آنها حدود یک سوم وزن سیمان است ، برجسته ترین تغییرات ایجاد شده در رفتار سیمان پرتلند را می توان به شرح زیر خلاصه کرد. گرمای هیدراتاسیون کاهش می یابد در حالی که سرعت هیدراتاسیون کلینکر افزایش می یابد ، تخلخل خمیر افزایش می یابد و نفوذ پذیری کاهش می یابد ، هم محتوای پورتلندیت و هم نسبت Ca / Si در CSH کاهش می یابد و محتوای CSH افزایش می یابد.

خواص شیمیایی و فیزیکی سیمان های پوزولانی در نهایت بر مهندسی تأثیر می گذارد. مقاومت اولیه خمیرها و بتن ها کاهش می یابد در حالی که اغلب مقاومت نهایی بیش از سیمان مرجع سیمان است.

پوزولاناس

اهک

آهک بیش از 2000 سال یکی از اجزای مهم خمپاره اندازها بوده است. ویژگی های آهک هیدراته مزایای منحصر به فردی را در کاربردهای سنگ تراشی ایجاد می کند که ملات سیمان-آهک را از سایر مواد ملات سنگ تراشی متمایز می کند.

آهک به دو شکل وجود دارد: آهک زنده و آهک هیدراته.

آهک زنده با حرارت دادن سنگ یا سنگ حاوی کربنات کلسیم (سنگ آهک ، سنگ مرمر ، گچ ، پوسته و غیره) تا دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد برای چند ساعت در فرآیندی تولید می شود که به عنوان “آهک زدن” یا گاهی اوقات به سادگی “سوزاندن” شناخته می شود. این یک محصول ناپایدار و کمی خطرناک است و بنابراین به طور معمول با افزودن آب “هیدراته” یا “ذوب” می شود ، نه تنها پایدارتر می شود بلکه کار با آن راحت تر و ایمن تر می شود.

برای تولید آهک هیدراته با پودر خشک ، فقط آب کافی اضافه می شود تا توده های آهک سریع به یک پودر خوب تبدیل شود. بسته به شرایط نگهداری ، این ماده فقط چند هفته “ماندگاری” دارد. آهک هیدراته “قدیمی” تا حدی گازدار بوده و به یک ماده چسبنده کم اثر تبدیل می شود. با این حال ، اگر آهک زنده با مقدار زیادی آب هیدراته شده و به خوبی هم زده شود ، یک سوسپانسیون شیری ایجاد می کند که به آن شیر آهک معروف است. اجازه می دهد تا مواد جامد ته نشین شوند و آب اضافی آن خارج می شود ، بقایایی شبیه خمیر ایجاد می شود و بتونه آهک نامیده می شود ، این شکل آهک است که می تواند در ساخت و سازها برای بهترین اثر استفاده شود.

اهک

سیمان های سولفوآلومینات کلسیم

سیمان های سولفوآلومینات کلسیم گزینه های شناخته شده ای برای OPC هستند. اساساً در دهه 1970 در چین توسعه یافته اند. این مجموعه ها توسط آکادمی مصالح ساختمانی چین (CBMA) طراحی شده اند و به دلیل خاصیت تورم برای ساخت لوله های بتونی خودتنش در نظر گرفته شده اند. سولفوآلومینات کلسیم (CSA) یک سیمان ویژه است که در بسیاری از برنامه ها مورد استفاده قرار می گیرد ، در آنجا که نیاز به مقاومت بالا و توسعه سریع وجود دارد ، مانند عرشه پل ها ، باند فرودگاه ، جاده های وصله ، کار DOT ، تونل زنی ، و غیره دوغاب و ملات های بتونی جمع شدگی کم یا جمع شدگی کم.

مقاومت زودرس / تنظیم سریع: مزیت اصلی سیمانهای CSA این است که بتنها ، دوغابها و ملاتهای ساخته شده با سیمان CSA به راحتی فرموله می شوند تا در عرض چند ساعت به مقاومت فشاری بیش از 5000 psi برسند. با استفاده از سیمان CSA می توانید در 24 ساعت به مقاومت 28 روزه مطلوب برسید. تنظیم سریع و افزایش قدرت زود هنگام در شرایطی که باند فرودگاه ، تعمیر پل یا آزادراه آسیب دیده باید در مدت زمان بسیار کوتاهی به کار برگردند بسیار مهم است.

کلینکر پیشنهادی Lafarge و ثبت آن به عنوان Aerther® از نظر کمبود ثروتمندتر از CSA کلاسیک است ، که امکان استفاده از مواد اولیه ارزان تر را فراهم می کند. این ماده از ترکیبی از واکنشهای شیمیایی مختلف شناخته شده سیستمهای سیمانی تشکیل شده است ، اما در مجموع منجر به واکنش پذیری بسیار متفاوتی از سیمان پرتلند می شود.

سولفوآلومینات کلسیم

چسب های فعال قلیایی

بنابراین تولید اتصال دهنده های جدید با دوام بیشتر مورد نیاز است. چسب های فعال شده با قلیایی به عنوان جایگزینی برای چسب های OPC ظاهر شده اند ، که به نظر می رسد از دوام و تأثیرات محیطی بالاتری برخوردار هستند. چسب های فعال قلیایی ، به ویژه آنهایی که از محصولات جانبی صنعتی ارزان قیمت مانند خاکستر بادی ذغال سنگ یا سرباره متالورژی حاصل می شوند ، گزینه پایداری برای جایگزینی سیمان هستند ، اگرچه استفاده از آنها چالش برانگیزتر است ، به دلیل برخی از مسائل تکنولوژیکی مربوط به کارایی یا شرایط درمان در این مقاله ، ملات های فعال قلیایی فعال شده در شرایط اتاق و بر اساس متاکائولین ، خاکستر بادی و سرباره کوره (هر دو محصولات جانبی حاصل از منابع محلی) و ترکیبات مربوطه ، با هدف استفاده در مقیاس واقعی آنها در بخش ساختمان ارائه می شود.

فرمولاسیون چسب با استفاده از مواد زیر تولید شده است: متاکائولین تجاری ، خاکستر بادی (محصول جانبی حاصل از نیروگاه های حرارتی) و سرباره کوره (محصول جانبی حاصل از گیاهان متالورژی) ، هر دو از منابع محلی.

قلیایی فعال می شود

AshCrete

AshCrete یک گزینه بتونی است که به جای سیمان سنتی از خاکستر بادی استفاده می کند. با استفاده از خاکستر بادی ، یک محصول جانبی از سوختن زغال سنگ ، 97 درصد از اجزای سنتی موجود در بتن را می توان با مواد بازیافتی جایگزین کرد.

AshCrete

سیمان

Timbercrete یک مصالح ساختمانی است که از خاک اره و بتن با هم مخلوط شده است. از آنجا که از بتن سبک تر است ، میزان انتشار را کاهش می دهد و خاک اره هم از یک ماده زائد استفاده مجدد می کند و هم برخی از اجزای سازنده انرژی بتن سنتی را جایگزین می کند. چوب چوب را می توان به شکل های سنتی مانند بلوک ، آجر و سنگفرش شکل داد.

سیمان

فروک

فروک ماده جدیدی است که در حال تحقیق است و از مواد بازیافتی از جمله گرد و غبار فولاد صنعت فولاد برای ایجاد یک ماده ساختاری بتن مانند استفاده می کند که حتی از بتن نیز مقاوم تر است. علاوه بر این ، این ماده منحصر به فرد در واقع دی اکسید کربن را به عنوان بخشی از فرایند خشک کردن و سخت شدن جذب می کند و به دام می اندازد – و این باعث می شود نه تنها نسبت به بتن سنتی از CO2 کمتری برخوردار باشد بلکه در واقع از نظر کربن خنثی باشد.

فروک

نتیجه

مقدار زیادی زباله که سالانه برای دفن زباله دفع می شود ، فقر جهانی منابع طبیعی و محیط زیست ، ظهور انتشار دی اکسیدکربن ، برخی از انگیزه های موسسات تحقیقاتی و دنیای صنعت برای حرکت به سمت راه حل های پایدار برای بخش ساخت و ساز است. بر این اساس ، استفاده از مواد پایدار برای ساخت و ساز ساختمان های سبز هدف مهمی است که باید در مدت زمان کوتاهی به آن برسیم.

اطلاعات و تصویر

Constructionclimatechallenge.com ، Sciencedirect ، researchgate ، orbilu.uni.lu/bitstream ، britannica.com ، دانشپوینت.org ، مواد معدنی LKAB