خاکستر بادی، سرباره کوره آهن گدازی، سیلیکا فیوم، خاکستر پوسته برنج و متاکائولین را می‌توان به عنوان پرکاربردترین افزودنی های معدنی بتن در نظر گرفت. در ادامه، به معرفی این افزودنی‌ها و تاثیر آن‌ها بر روی خواص بتن می‌پردازیم.
خاکستر بادی
«خاکستر بادی» (Fly Ash) به عنوان یک افزودنی معدنی در ترکیب بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. خاکستر بادی از احتراق زغال سنگ ساییده شده به وجود می‌آید. این ماده دارای دو نوع C و F است. نوع C خاکستر بادی مقدار زیادی کلسیم و خواصی مشابه با سیمان و پوزولان دارد. از طرف دیگر، نوع F خاکستر بادی دارای کلسیم کمتری بوده و خواص آن تنها مشابه با پوزولان است.
تاثیر خاکستر بادی بر روی بتن به صورت زیر است:
- افزایش کارایی
- افزایش زمان گیرش (سخت شدن بهتر و مقاومت بالاتر)
- کاهش وارفتگی و آب انداختن
- کنترل افزایش دمای بتن تازه (کاهش ترک خوردگی ناشی از این مسئله)
- افزایش خزش و جمع شدگی
- افزایش مقاومت در برابر اثرات گوگرد
- جلوگیری از واکنش مواد قلیایی
سرباره کوره آهن گدازی
«سرباره کوره آهن گدازی» (Ground Granulated Blast Furnace Slag) یا به اختصار «سرباره»، یک افزودنی معدنی بتن با وزن مخصوص کمی بالاتر از سیمان (2.8 تا 3) است.
تاثیر وجود سرباره در ترکیب بتن به صورت زیر است:
- افزایش زمان گیرش اولیه بدون تاثیر بر روی کارایی (به دلیل اندازه ذرات مشابه با سیمان)
- کاهش نرخ افزایش مقاومت
- افزایش مقاومت نهایی و دوام
- افزایش مقاومت در برابر خوردگی و واکنش‌های شیمیایی مضر
سیلیکا فیوم
«سیلیکا فیوم» (Silica Fume) یا فوم سیلیکا، ذره‌ای بسیار ریز متشکل از سیلیس آمورف (بی شکل) است. این ماده به عنوان محصول جانبی در حین تولید محصولات مبتنی بر سیلیس در کوره‌های قوس الکتریکی به وجود می‌آید.
سیلیکا فیوم از نظر رفتار شیمیایی بسیار شبیه به پوزولان است. وجود این ماده در ترکیب بتن باعث موارد زیر می‌شود:
- افزایش جذب آب (استفاده به همراه روان‌کننده)
- افزایش چسبندگی (مشکل کاهش اسلامپ)
- کاهش قابل توجه در میزان آب انداختن
- احتمال رخ دادن جمع شدگی پلاستیک در نواحی خشک (افزاش نرخ گیرش بتن به دلیل افزایش نرخ تبخیر)
- کاهش نفوذپذیری
- بهبود مقاومت فشاری و خمشی
- افزایش جمع شدگی و خزش
- مقاومت در برابر واکنش‌های شیمیایی مضر ناشی از کاهش نفوذپذیری
- افزایش احتمال ترک خوردگی به دلیل مقاومت پایین در برابر آتش و نفوذپذیری کم (عدم خروج آب)
خاکستر پوسته برنج
«خاکستر پوسته برنج» (Rice Husk Ash)، از سوزاندن پوسته حاصل از آسیاب شالی به دست می‌آید. وزن این خاکستر حدود یک چهارم وزن پوسته سوزانده شده است. مقدار زیادی سیلیکا در خاکستر پوسته برنج وجود دارد.
با افزودن این ماده به ترکیب بتن، تغییرات زیر حاصل می‌شوند:
- افزایش مقاومت
- کاهش نفوذپذیری (به دلیل ریزتر بودن ذرات از سیمان)
- کاهش دمای هیدراتاسیون
- بهبود مقاومت در برابر اثرات مضر کلراید و سولفات
متاکائولین
هنگامی که رس معمولی و رس کائولین از نظر حرارتی فعال می‌شوند، شکل ناخالص «متاکائولین» (Metakaolin) به وجود می‌آید. اندازه ذرات این ماده از سیمان کوچک‌تر است. برخلاف دیگر افزودنی‌های بتن، متاکائولین یک محصول جانبی نیست. این ماده در بتن الیافی و مجسمه‌های هنری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
از اثرات متاکائولین بر روی خواص بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزایش مقاومت
- کاهش نفوذپذیری
- مقاومت در برابر عوامل شیمیایی
- افزایش دوام
- بهبود نرخ افزایش مقاومت در مراحل اولیه گیرش
- کاهش قابل توجه آب انداختن