Öğütülmüş yüksek fırın cürufu - Ground granulated blast-furnace slag

Zemin-tanecikli maden ocağı cürufu ( GGBS veya GGBFS ) erimiş demir söndürülmesi ile elde edilir cüruf (bir demir ve çelik yapma ürün ile) gelen yüksek fırın su veya buharda, bir üretilmesi için cam daha sonra, granül halindeki ürünü kurutulur ve ince bir toz haline getirilir. Öğütülmüş yüksek fırın cürufu oldukça çimentoludur ve betonun mukavemetini, dayanıklılığını ve görünümünü iyileştiren bir mukavemet arttırıcı bileşik olan kalsiyum silikat hidratlar (CSH) bakımından yüksektir .

Üretim ve kompozisyon

Bir cürufun kimyasal bileşimi, demir üretim sürecindeki hammaddelerin bileşimine bağlı olarak önemli ölçüde değişir . Silikat ve alumina yabancı maddeler cevheri ve kok içinde bir araya getirilmiştir , yüksek fırın , bir ile akı düşürür viskozite cüruf. Pik demir üretimi durumunda akı çoğunlukla kireçtaşı ve forsterit veya bazı durumlarda dolomit karışımından oluşur . Yüksek fırında cüruf, demirin üzerinde yüzer ve ayrılmak üzere boşaltılır. Cüruf eriyiklerinin yavaş soğuması, Ca-Al-Mg silikatların bir araya gelmesinden oluşan reaktif olmayan kristalli bir malzeme ile sonuçlanır. İyi cüruf reaktivite veya hydraulicity elde etmek için, cüruf ihtiyaçlarını hızla soğutulur veya kristalleşmesini önlemek için 800 ° C'nin altında söndürülebilir eriyiği mervinit ve mellit . Cürufu soğutmak ve parçalamak için, erimiş cürufun basınçlı su veya hava jet akımlarına maruz bırakıldığı bir granülasyon işlemi uygulanabilir. Alternatif olarak, peletleme işleminde sıvı cüruf su ile kısmen soğutulur ve ardından dönen bir tambur tarafından havaya püskürtülür. Uygun bir reaktivite elde etmek için elde edilen parçalar Portland çimentosu ile aynı inceliğe ulaşacak şekilde öğütülür .

Maden eritme ocağı cürufunun temel bileşenler CaO (% 30-50), SiO olan 2 (% 28-38), Al 2 O 3 (8-24%) ve MgO (% 1-18). Genel olarak, cürufun CaO içeriğinin arttırılması, cürufun bazikliğinin artması ve basınç mukavemetinde bir artış ile sonuçlanır . MgO ve Al 2 O 3 içerik başka bir gelişme elde edilebilir ötesinde sırasıyla% 10-12 ve% 14, aynı eğilim göstermek. Cüruf bileşimini hidrolik aktivite ile ilişkilendirmek için çeşitli bileşim oranları veya hidrolik indeksler olarak adlandırılanlar kullanılmıştır ; ikincisi çoğunlukla bağlayıcının basınç dayanımı olarak ifade edilir.

Portland çimentosu ile harmanlanmaya uygun cürufların cam içeriği tipik olarak %90-100 arasında değişir ve soğutma yöntemine ve soğutmanın başlatıldığı sıcaklığa bağlıdır. Cam söndürüldü Camın yapısı, büyük ölçüde, örneğin, Ca, Mg gibi ve daha az bir ölçüde, Al ağ-modifiye üzerinde Si ve Al gibi ağ oluşturan elemanların oranlarına bağlıdır. Artan miktarda ağ değiştiriciler, daha yüksek derecelerde ağ depolimerizasyonuna ve reaktivitesine yol açar.

Yüksek fırın cüruflarının yaygın kristal bileşenleri mervinit ve melilittir. İlerleyen kristalleşme sırasında oluşturabilen diğer minör bileşenler belit , monticellite , rankinite , volastonit ve forsterit . Az miktarda indirgenmiş kükürt genellikle eski hamit olarak bulunur .

Uygulamalar

GGBS, sıradan Portland çimentosu ve/veya diğer puzolanik malzemelerle birlikte dayanıklı beton yapılar yapmak için kullanılır . GGBS, beton dayanıklılığındaki üstünlüğü nedeniyle Avrupa'da ve Amerika Birleşik Devletleri'nde ve Asya'da (özellikle Japonya ve Singapur'da ) giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır ve binaların ömrünü elli yıldan yüz yıla çıkarmaktadır.

GGBS'nin iki ana kullanımı, kalitesi iyileştirilmiş cüruf çimentosunun üretiminde, yani Portland Yüksek Fırın çimentosu (PBFC) ve yüksek cüruflu yüksek fırın çimentosu (HSBFC), GGBS içeriği tipik olarak %30 ila %70 arasında değişir; ve hazır veya şantiyede harmanlanmış dayanıklı beton üretiminde .

GGBS çimentosu ile yapılan beton, çimentolu malzemedeki GGBS miktarına bağlı olarak sıradan Portland çimentosu ile yapılan betona göre daha yavaş setleşir, ancak aynı zamanda üretim koşullarında daha uzun süre dayanım kazanmaya devam eder. Bu, daha düşük hidratasyon ısısı ve daha düşük sıcaklık artışları ile sonuçlanır ve soğuk derzlerden kaçınmayı kolaylaştırır, ancak aynı zamanda hızlı sertleşmenin gerekli olduğu inşaat programlarını da etkileyebilir.

GGBS kullanımı, alkali-silika reaksiyonunun (ASR) neden olduğu hasar riskini önemli ölçüde azaltır, klorür girişine karşı daha yüksek direnç sağlar - donatı korozyonu riskini azaltır - ve sülfat ve diğer kimyasalların saldırılarına karşı daha yüksek direnç sağlar .

GGBS çimentosu nasıl kullanılır?

GGBS çimentosu, beton üreticisinin harmanlama tesisinde betona Portland çimentosu, agregalar ve su ile birlikte eklenebilir. Karışımdaki normal agrega ve su/çimentolu malzeme oranları değişmeden kalır. GGBS, ağırlıkça bire bir bazda, Portland çimentosunun doğrudan ikamesi olarak kullanılır. GGBS için değiştirme seviyeleri %30 ila %85 arasında değişmektedir. Çoğu durumda tipik olarak %40 ila %50 arası kullanılır.

Avrupa'da betonda Portland çimentosuna ek olarak GGBS'nin kullanımı EN 206:2013 beton standardı kapsamındadır. Bu standart, sıradan Portland çimentosu ile birlikte betona yapılan katkıların iki kategorisini belirler: neredeyse inert katkılar (Tip I) ve puzolanik veya gizli hidrolik katkılar (Tip II). GGBS çimentosu ikinci kategoriye girer. GGBS çimentosu Portland çimentosundan biraz daha ucuz olduğundan, GGBS çimentosu ile yapılan beton, sıradan Portland çimentosu ile yapılan betona benzer şekilde fiyatlandırılacaktır.

Karışım oranına göre kısmen kullanılır.

Mimari ve mühendislik faydaları

dayanıklılık

GGBS çimentosu, hem sülfat saldırısına hem de klorür saldırısına karşı koruma sağlamak için betonda rutin olarak belirtilir. GGBS, üstün performansı ve SRPC'ye kıyasla büyük ölçüde düşük maliyeti nedeniyle, sülfat direnci için piyasada sülfata dayanıklı Portland çimentosunun (SRPC) yerini almıştır. Spencer Dock da dahil olmak üzere Dublin Docklands'deki çoğu proje, sülfat direnci için yeraltı betonunda GGBS kullanıyor.

Toplu Elektrik Direnci, beton numunelerin direncini ölçebilen bir test yöntemidir. (ASTM 1876-19) Daha yüksek elektrik direnci, daha yüksek iyon transfer direncinin ve dolayısıyla daha yüksek dayanıklılığın bir göstergesi olabilir. Araştırmacılar, betonda %50'ye kadar GGBS'yi değiştirerek dayanıklılığın önemli ölçüde iyileştirilebileceğini gösterdi.

Klorür saldırısına karşı korunmak için betonda %50 ikame seviyesinde GGBS kullanılır. Deniz ortamlarında ve betonun yoldaki buz çözücü tuzlardan sıçramaya maruz kaldığı yol köprülerinde betonarmede klorür saldırısı örnekleri meydana gelir. Çoğunda NRA İrlanda GGBS projeler şimdi köprü ayakları ve yapısal betona belirtilen abutment'lar klorür saldırıya karşı koruma için. Bu gibi durumlarda GGBS kullanımı, yalnızca Portland çimentosu kullanılmış olsaydı yapının ömrünü %50'ye kadar artıracak ve daha pahalı paslanmaz çelik takviye ihtiyacını ortadan kaldıracaktır .

GGBS ayrıca büyük beton dökümlerinde sıcaklık artışını sınırlamak için rutin olarak kullanılır. GGBS çimentosunun daha kademeli hidratasyonu, Portland çimentosundan hem daha düşük pik hem de daha az toplam ısı üretir. Bu meydana gelmesini engelleyen, beton, termal gradyanlar azaltır mikro-çatlakların beton zayıflatmak ve dayanıklılığı azaltmak ve yapımında, bu amaçla kullanılmıştır olabilir Jack Lynch Tünel içinde Cork .

Dış görünüş

Portland çimentosuyla yapılan betonun taşlı grisinin aksine, GGBS çimentosunun beyaza yakın rengi, mimarların açıkta kalan açık yüzlü beton yüzeyler için ekstra ücret ödemeden daha açık bir renk elde etmelerini sağlar. Daha açık renkli bir yüzey elde etmek için, GGBS genellikle %50 ila %70 arasında değiştirme seviyelerinde belirtilir, ancak %85'e kadar yüksek seviyeler kullanılabilir. GGBS çimentosu ayrıca GGBS parçacıklarının inceliği nedeniyle daha pürüzsüz, hatasız bir yüzey üretir. Kir, GGBS betonuna Portland çimentosu ile yapılan beton kadar kolay yapışmaz ve bakım maliyetlerini düşürür. GGBS çimentosu , beton yüzeylerin kalsiyum karbonat birikintileri ile boyanması olan çiçeklenme oluşumunu engeller . Çok daha düşük kireç içeriği ve daha düşük geçirgenliği nedeniyle GGBS, %50 ile %60 arasındaki değiştirme seviyelerinde kullanıldığında çiçeklenmeyi önlemede etkilidir.

Kuvvet

GGBS çimentosu içeren beton, Portland çimentosu ile yapılan betondan daha yüksek bir nihai dayanıma sahiptir. Sadece Portland çimentosu ile yapılan betondan daha yüksek mukavemet arttırıcı kalsiyum silikat hidrat (CSH) oranına ve beton mukavemetine katkıda bulunmayan azaltılmış serbest kireç içeriğine sahiptir. GGBS ile yapılan beton zamanla mukavemet kazanmaya devam ediyor ve 28 günlük mukavemetini 10 ila 12 yıllık periyotlarda ikiye katladığı gösterildi.

Betonda ikame için optimum Öğütülmüş granül yüksek fırın cürufu (GGBS) dozajının, sadece çimento ile yapılan betona kıyasla daha yüksek basınç dayanımı sağlamak için kütlece %20-30 olduğu bildirildi.

Sürdürülebilirlik

GGBS, çelik üretim sürecinin bir yan ürünü olduğundan, betonda kullanımı LEED vb. Bu açıdan GGBS, betonun klorür ve sülfatlarla temas halinde olduğu durumlara ek olarak üst yapı için de kullanılabilir. Bu, üst yapının dökümü için daha yavaş sertleşme süresinin gerekçelendirilmesiyle sağlanır.

Notlar

Dış bağlantılar

Referanslar