بتن گوگردی
بتن گوگردی محصول جدیدی است که با وجود این که ظاهری نهایی آن مانند بتن معمولی است، اما طرز تولید، نگهداری و استفاده از آن متفاوت است. بتنهای گوگردی یک عنوان کلی برای مجموعهای از محصولات استفاده میشود که از نظر نوع و نسبت ترکیبات استفاده شده متفاوت است. این مواد کلاً جزء دسته مواد ترمو پلاستیک بوده که از ترکیبات گرمایی نوع خاصی از گوگرد، ترکیبات معدنی و افزودنیهای مورد نیاز بدست میآید و بطور کلی شامل اجزاء ذیل است.
- سولفور
- مواد متراکم ریزدانه و درشت دانه
- مواد پرکننده
- مواد افزودنی
بتن گوگردی سریعاً در اثر خنک شدن سخت میشود و کسب مقاومت میکند. اگر سنگدانههای مقاوم در برابر اسیدها و نمکها به کار رود بتن گوگردی پر مقاومت و بادوام میتواند تولید شود و در مواردی که سایر بتنها سریعاً از بین میروند بخوبی مصرف شود. بتن گوگردی در محیطهای قلیائی و اکسید کنندهها پایدار نیست اما در محیطهای اسیدی و نمکها عملکرد عالی دارد.
بتنهای گوگردی اولیه که با گوگردهای اصلاح نشده ساخته شدهاند از نظر دوام مشکل داشته و وقتی از مصالح مقاوم و بادوام برای تولید این بتن استفاده شده، این بتنها در زمان نسبتاً کوتاهی از بین رفته و خراب شده است. به هر حال با مصرف سیمانهای گوگردی اصلاح شده دوام بتنهای گوگردی افزایش یافته و کاربرد آن را به عنوان مصالح ساختمانی امکان پذیر نموده است. در این حالت این نوع بتن برخی خواص منحصر بفرد را به اثبات رسانده است.
- مقاومت زیاد و مقاومت در برابر خستگی
- مقاومت عالی در برابر بیشتر اسیدها و نمکهای آنها
- گیرش فوقالعاده سریع و کسب مقاومت زود هنگام
یکی از بیشترین کاربردهای بتن گوگردی، استفاده آن به عنوان کفهای صنعتی است که در برابر مواد شدیداً خورنده قرار میگیرند.
مزایا و نکات مربوط به بتن گوگردی
مزیت عمده بتن گوگردی، کاربرد آن به عنوان ماده با دوام ساختمانی و جایگزین بتن معمولی در نقاطی است که اسید و نمک در محیط مجاور آن میتواند باعث خرابی آن شود.
چندین مزیت در به کارگیری بتن گوگردی برای عملیات اجرائی در محیطهای خورنده اسیدی وجود دارد. اولین آنها عمر زیاد این نوع بتنها نسبت به بتن معمولی در این شرایط است. مزایای دیگر بتن گوگردی، زمان سریع گیرش و کسب سریع مقاومت در سنین اولیه است. در کمتر از یک روز به درصد قابل توجهی از مقاومت نهائی دست یافته و بنابراین میتوان قالبها را سریعاً برداشت و بدون زمان عملآوری طولانی از این نوع بتن بهرهبرداری نمود.
ویژگیهای دیگر بتن گوگردی
- مقاومتهای کششی، فشاری و خمشی و عمر خستگی بتن گوگردی بیشتر از بتن معمولی است.
- بتن گوگردی مقاومت عالی در برابر حمله بسیاری از اسیدها و نمکها و برخی محلولهای خیلی غلیظ از خود نشان می دهد.
- بتن گوگردی سریعاً میگیرد و به ۷۰ تا ۸۰ درصد مقاومت فشاری نهائی در مدت ۲۴ ساعت میرسد.
- بتن گوگردی را میتوان در تمام طول سال در سرمای شدید زیر صفر ریخت.
- نفوذپذیری بتن گوگردی در برابر آب بسیار کم است.
- بتن گوگردی در تغییر شکل بیشتر به مقدار مقاومت حداکثر خود می رسد.
- افزایش درصد گوگرد و در نتیجهی افزایش مقاومت فشاری بتن گوگردی با افزایش ضریب ارتجاعی آن همراه است.
- مقاومت آن در برابر محیط های خورنده به خصوص محیط های اسیدی، حملات نمکها، کلرها، و سولفات بسیار قابل توجه است که خود از مزیتهایی است که قابلیت استفاده از آن را در پوشاندن کف محیطهایی که با مواد خورنده در تماس هستند و یا استفاده از آن در ساختار سلهای الکترولیت در حوضچههای اسیدی، ساخت مخزن اسیدی و کفهای عمومی در محیطهای اسیدی و خورنده را به صورت قابل توجهی افزایش میدهد.
- بتن گوگردی در قیاس با بتن با سیمان پرتلند زودگیرتر است.
- بتن گوگردی ساخته شده با سنگدانهی شکسته دارای مقاومتی به مراتب بیشتر از بتن ساخته شده با سنگدانهی معمولی است.
- مقاومت این بتن در اثر تغییر دما تغییر مییابد، به طوری که با افزایش دما بیش تر از ۵۰ درجه، مقاومت آن کاهش مییابد. لذا استفاده از آن تا دمای ۸۰ درجه سانتی گراد محدود است.
- بتن گوگردی دارای خاصیت شکنندگی است که یکی از خصوصیات نامطلوب آن است که با استفاده از الیاف تقویت کننده با مواد شیمیایی قابل اصلاح و بهبود است.
- این بتن دارای خزش بیشتری نسبت به بتن سیمان پرتلند است.
- قابلیت بازیافت این نوع بتن یکی از خواص جالب و قابل توجه آن است. بدین معنی که هر زمان که لازم باشد می توان این بتن را ذوب نمود، گوگرد و سنگدانهها را جدا نمود و دوباره از آنها در ساخت بتن استفاده کرد.
- به لحاظ افزایش قابل توجه قیمت سوخت که باعث افزایش قیمت سیمان و در نتیجهی آن افزایش هزینهی ساخت بتن با سیمان پرتلند میشود.
- هزینهی ساخت بتن گوگردی امروزه در قیاس با بتن معمولی قابل رقابت است.
بتن گوگردی اصلاح شده
اصلاح بتن مبتنی بر اصلاح ساختار سیمان بوده به نحوی که با استفاده از مواد افزودنی خاص در حین اختلاط بتوان خواص مورد نظر را در محصول نهایی ارتقاء بخشید. بتنهای گوگردی به تنهایی و بدون افزودنیهایی که به منظور بهبود خواص آن در فرمولاسیون منظور میشود از کارایی چندانی خصوصاً به عنوان ماده مقاوم در محیطهای اسیدی و نمکهای شیمیایی برخوردار نبوده لذا در فرمولاسیون نهایی انواع افزودنی وجود دارد که عمدتاً در راستای پایداری آن در سیستمهای فرساینده اضافه میشود. افزودنی دیگری در راستای کاهش انباشتگی حین فشار انقباض حرارتی که در اثنای سفت شدن بتن وجود دارد، در فرمولاسیون منظور میشود. همچنین در راستای حفاظت بتن حین سیکلهای متوالی انجماد-ذوب، استفاده از ماده افرودنی مناسب از جمله تمهیدات خاصی است که در ساخت بتنهای گوگردی اعمال میشود. بتنهای گوگردی از قابلیت تقویت با استفاده از تکنولوژی آرمههای الیافی ویژه به منظور ارتقاء سختی و بهبود قابلیت جلوگیری از پیشرفت شکاف در بدنه بتنی برخوردار است. در بسیاری از کاربردها تقویت با آرمههای الیافی استفاده شده و از شبکههای فلزی که خوردگی سیستم بتنی در محیطهای سولفوره را تسریع مینمایند بی نیاز میسازد.
مشخصات و ویژگیهای بتنهای گوگردی اصلاح شده
- مقاومت در مقابل فشار بسیار زیاد
- مقاومت در برابر فرسودگی بسیار کم
- زمان جا افتادن – شکل گیری و سفت شدن بسیار سریع
- قدرت بالا.
موارد استفاده و کاربرد
بتنهای گوگردی اصلاح شده در مکانهایی که مواد دیگر ساختمانی سریعاً تخریب میشوند مورد استفاده قرار میگیرد. عموماً بتنهای گوگردی در محیطهای اسیدی و نمکها از خود مقاومت و کارایی بسیار عالی نشان میدهند.
از مزایای اصلی استفاده از بتنهای سولفوره خاصیت آن در مقابل محیطهای خورنده است که از جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود.
- مزیت در استفاده از پوشاندن کف و محیطهایی که با مواد خورنده در تماس هستند، بصورت پوششهای مقاوم کف و همچنین ساختارهای سیمانی قطعات از پیش قالب گیری شده بتنهای سولفوره در منطقه بارگیری اسید در کارخانجات تولیدی.
- این قطعات را میتوان بصورت پوشش در روی سیمان معمولی بکار گرفت.
- قطعات از پیش قالب گیری شده و بتنهای سولفوره در ساختار سلهای الکترولیت در حوضچههای Leaching اسیدی
- ساخت مخازن اسیدی
- کفهای عمومی در محیطهای اسیدی و خورنده
بتن گوگردی اصلاح شده دارای خواص مناسبی همچون مقاومت زیادی در برابر خوردگی در محیطهای نمکی و اسیدی عدم استفاده از آب در ساخت، مقاومت بالا، سرعت گیرش فوق العاده، کسب مقاومت سریع، امکان بازیافت، نفوذ پذیری کم، چسبندگی بسیار بالا به فلزات و دوام بالا در شرایط یخبندان است که متناسب با آنها میتوان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت منابع ذخیره اسید لوله و مخازن فاضلاب، ساخت اسکلهها، ساخت و ترمیم سازههای آبی، روکش پلهای فلزی و هوایی، سازههای دریایی، سد و دیوار ساحلی به شمار میرود. به کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر رطوبت و سرعت بالای اجرا تیز برخوردار است.
ساخت بتن گوگردی
- فرایند گیرش و سخت شدگی بتن گوگردی بسیار سریع است. به طوری که سخت شدگی و کسب مقاومت مطلوب جهت خارج ساختن از قالبها بعد از چند ساعت از قالبگیری و سرد شده قالبها، اتفاق میافتد.
- بتن گوگردی برخلاف بتن سیمانی پرتلند، به عمل آوری خاصی نیاز ندارد.
- با کاهش دما، نرخ کسب مقاومت بتن گوگردی افزایش مییابد. لذا در فصول سرد مثل زمستان نیز امکان بتن ریزی وجود دارد. حتی بتن گوگردی را میتواند در تمام طول سال زیر دمای صفر نگه داشت.
- برای ساخت بتن گوگردی، نیازی به آب نیست. با توجه به محدودیت منابع آب در ایران، به خصوص هنگام ساخت سازههایی که از منابع آبی به دور هستند و همچنین مشکلات حمل آب به این مکانها، بتن گوگردی از این نظر، اهمیت خاصی پیدا میکند.
- بتن گوگردی دوام نسبتاً خوبی در برابر ذوب و یخبندان دارد (خصوصاً با افزایش درصد گوگرد). لذا در مناطق سردسیر با افزایش دادن درصد گوگرد میتوان از آن استفاده نمود.
- بتن گوگردی در برابر محیطهای خورنده اسیدی، نمکی و قلیایی از دوام خوبی برخوردار است. بنابراین در مکانهایی که این مواد خورنده وجود دارند، مثل باران اسیدی، فاضلابها و ضایعات خورنده کارخانجات، خاکهای اسیدی و قلیایی، اسکلهها، پلها و دیگر سازههای دریایی و … کاربرد و عملکرد مناسبی خواهد داشت.
- بتن و ترکیبات گوگردی به علت پایداری و واکنش ناپذیر بودن با آب، بر کیفیت آب تاثیر قابل توجهی ندارند. همچنین ایمنی سازههای ساخته شده از کامپوزیتهای گوگردی، مثل ایمنی در برابر تاثیر اشعههای فعال، تاثیر بارندگی، دما، جریانهای سطحی، هوازدگی شیمیایی، فعالیتهای بیولوژیکی خاک و … از نظر زیست محیطی به اثبات رسیده است.