puzolan - Pozzolan

Amerika Birleşik Devletleri'nde Güney Kaliforniya'da bulunan doğal puzolan (volkanik kül) yatakları

Puzolanlar , kendi başlarına bağlayıcılık değeri çok az olan veya hiç olmayan , ancak ince bölünmüş halde ve su varlığında , normal koşullarda kalsiyum hidroksit (Ca(OH) 2 ) ile kimyasal olarak reaksiyona girecek geniş bir silisli ve alüminli malzeme sınıfıdır. Çimentolu özelliklere sahip bileşikler oluşturmak için sıcaklık. Bir puzolanın kalsiyum hidroksit ve su ile reaksiyona girme kapasitesinin niceliği, puzolanik aktivitesi ölçülerek verilir . Pozzolana , volkanik kökenli doğal olarak oluşan puzolanlardır.

Tarih

Kalsine kireç ve ince öğütülmüş aktif alüminosilikat malzemelerin karışımları , Antik dünyada inorganik bağlayıcılar olarak öncülük edilmiş ve geliştirilmiştir. Mimari kalıntılar Minos uygarlığının Girit kombine kullanımının kanıt göstermiştir sönmüş kireç ve su geçirmez için ince öğütülmüş çanak çömlek parçaları arasında eklemeler renderings hamam, sarnıç ve su kemerleri de. Eski Yunanlılar tarafından volkanik küller veya tüfler gibi volkanik malzemelerin kasıtlı olarak kullanıldığına dair kanıtlar , Rodos antik kenti Kameiros'ta ortaya çıkarılan MÖ 500-400 yıllarına kadar uzanmaktadır . Sonraki yüzyıllarda uygulama anakaraya yayıldı ve sonunda Romalılar tarafından benimsendi ve daha da geliştirildi . Romalılar, en ünlüleri Pozzuoli'de (Napoli) bulunan, dolayısıyla pozzolan ve Segni'de (Latium) bulunan komşu bölgelerde bulunan volkanik pomza ve tüfleri kullandılar . Alman trası gibi doğal puzolan kaynakları tercih edildi , ancak doğal tortular yerel olarak mevcut olmadığında ezilmiş seramik atıkları sıklıkla kullanıldı. Puzolan-kireç harçları ve beton kullanılarak inşa edilen Pantheon veya Pont du Gard gibi en ünlü Roma binalarından bazılarının istisnai ömür ve koruma koşulları, hem Romalı mühendisler tarafından elde edilen mükemmel işçiliğe hem de kullandıkları bağlayıcıların dayanıklı özelliklerine tanıklık etmektedir. kullanılmış.

Puzolanların kullanımına ilişkin pratik beceri ve bilgilerin çoğu, Roma imparatorluğunun çöküşü sırasında kaybedildi. Vitruvius tarafından De Architectura'da anlatıldığı gibi Roma mimari uygulamalarının yeniden keşfi, kireç-puzzolan bağlayıcıların yeniden kullanılmasına da yol açtı. Özellikle su altında sertleşmenin gücü, dayanıklılığı ve hidrolik kapasitesi, onları 16.-18. yüzyılda popüler inşaat malzemeleri haline getirdi. 18. ve 19. yüzyılda diğer hidrolik kireç çimentolarının ve nihayetinde Portland çimentosunun icadı, mukavemeti daha yavaş geliştiren puzolan-kireç bağlayıcılarının kullanımında kademeli bir düşüşle sonuçlandı.

20. yüzyıl boyunca, puzolanların Portland çimentosu beton karışımlarına ilave olarak kullanımı (teknik terim "tamamlayıcı çimentolu malzeme", genellikle "SCM" olarak kısaltılır) yaygın bir uygulama haline geldi. Ekonomik ve teknik yönlerin kombinasyonları ve giderek artan çevresel kaygılar, karışımlı çimentolar, yani önemli miktarda ek çimento esaslı malzeme (çoğunlukla ağırlıkça %20 civarında, ancak Portland yüksek fırınında ağırlıkça %80'in üzerinde) içeren çimentolar olarak adlandırılmaktadır. cüruf çimento), 21. yüzyılın başlarında en yaygın olarak üretilen ve kullanılan çimento türüdür.

puzolanik malzemeler

Bir puzolanın genel tanımı, menşei, bileşimi ve özellikleri bakımından büyük farklılıklar gösteren çok sayıda malzemeyi kapsar. Hem doğal hem de yapay (insan yapımı) malzemeler puzolanik aktivite gösterir ve ek çimentolu malzemeler olarak kullanılır. Yapay puzolanlar, örneğin metakaolin elde etmek için kaolin-killerinin termal aktivasyonu ile kasıtlı olarak üretilebilir veya kömürle çalışan elektrik üretiminden kaynaklanan uçucu küller gibi yüksek sıcaklıktaki işlemlerden atık veya yan ürünler olarak elde edilebilir. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan puzolanlar, uçucu kül , silisyum ergitmesinden çıkan silis dumanı , yüksek reaktif metakaolin ve pirinç kabuğu külü gibi silika açısından zengin yanmış organik madde kalıntıları gibi endüstriyel yan ürünlerdir . Kullanımları birçok ülkede sağlam bir şekilde kurulmuş ve düzenlenmiştir. Bununla birlikte, yüksek kaliteli puzolanik yan ürünlerin arzı sınırlıdır ve birçok yerel kaynak halihazırda tam olarak kullanılmaktadır. Yerleşmiş puzolanik yan ürünlere alternatifler, bir yandan düşünülen endüstriyel yan ürünler veya toplumsal atık yelpazesinin genişlemesinde ve diğer yandan doğal olarak oluşan puzolanların artan kullanımında bulunabilir.

Doğal puzolanlar belirli yerlerde bol miktarda bulunur ve İtalya, Almanya, Yunanistan ve Çin gibi ülkelerde Portland çimentosuna ek olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Büyük ölçüde volkanik camdan oluşan volkanik küller ve pomzalar ve volkanik camın alkali sularla etkileşime girerek zeolitlere dönüştüğü tortular yaygın olarak kullanılmaktadır . Sedimanter kökenli tortular daha az yaygındır. Diatomlu topraklar silisli birikmesi sonucu oluşur, diatom microskeletons, burada önemli bir kaynak vardır.

Kullanmak

Çimento ve betonda puzolan kullanımının faydaları üç yönlüdür. Birincisi, Portland çimentosunun önemli bir bölümünün daha ucuz doğal puzolanlar veya endüstriyel yan ürünlerle değiştirilmesiyle elde edilen ekonomik kazançtır. İkincisi, Portland çimento üretimi sırasında salınan sera gazlarıyla ilişkili katkılı çimento çevresel maliyetinin düşürülmesidir. Üçüncü bir avantaj, son ürünün artan dayanıklılığıdır.

Puzolanların Portland çimentosu ile karıştırılması, geleneksel üretim sürecinde sınırlı bir müdahaledir ve atıkları (örneğin, uçucu kül ) dayanıklı yapı malzemelerine dönüştürme fırsatı sunar .

Bir puzolanik malzeme kombinasyonu ile değiştirildiğinde, beton karışımındaki Portland çimentosunun yüzde 40 oranında azaltılması genellikle mümkündür. Puzolanlar, nihai basınç dayanımını veya diğer performans özelliklerini önemli ölçüde düşürmeden ayarı kontrol etmek, dayanıklılığı artırmak, maliyeti azaltmak ve kirliliği azaltmak için kullanılabilir.

Sertleştirilmiş harmanlanmış çimentoların özellikleri, bağlayıcı mikro yapısının gelişimi ile, yani hem reaksiyon ürünlerinin hem de gözeneklerin dağılımı, tipi, şekli ve boyutları ile güçlü bir şekilde ilişkilidir. Puzolan ilavesinin daha yüksek basınç dayanımı, performans ve daha fazla dayanıklılık açısından faydalı etkileri, çoğunlukla ilave CSH ve CAH reaksiyon ürünleri üretmek için kalsiyum hidroksitin tüketildiği puzolanik reaksiyona atfedilir . Bu puzolanik reaksiyon ürünleri gözenekleri doldurur ve gözenek boyutu dağılımının veya gözenek yapısının inceltilmesiyle sonuçlanır . Bu , bağlayıcının geçirgenliğinin azalmasıyla sonuçlanır .

Puzolanik reaksiyonun çimento mukavemetine katkısı, puzolanik aktiviteye bağlı olarak genellikle daha sonraki kür aşamalarında geliştirilir. Harmanlanmış çimentoların büyük çoğunluğunda, ana Portland çimentosuna kıyasla başlangıçtaki daha düşük dayanımlar gözlemlenebilir. Ancak özellikle Portland çimentosundan daha ince puzolanlarda erken dayanımdaki azalma seyreltme faktörüne bağlı olarak beklenenden genellikle daha azdır. Bu, küçük SCM tanelerinin çimento partikülleri arasındaki boşluğu doldurduğu ve çok daha yoğun bir bağlayıcı ile sonuçlandığı dolgu etkisi ile açıklanabilir. Portland çimentosu hidratasyon reaksiyonlarının hızlanması, erken dayanım kaybını da kısmen karşılayabilir.

Agresif çözeltilerin girişine ve zararlı etkisine karşı artan kimyasal direnç, puzolan katkılı çimentoların ana avantajlarından birini oluşturur. Puzolan karışımlı bağlayıcıların geliştirilmiş dayanıklılığı, yapıların hizmet ömrünü uzatır ve hasarlı yapıyı değiştirmenin maliyetli ve zahmetli ihtiyacını azaltır.

Artan dayanıklılığın başlıca nedenlerinden biri, örneğin sülfat saldırısı tarafından indüklenen zararlı genişleyen reaksiyonlarda yer almak için mevcut olan düşük kalsiyum hidroksit içeriğidir . Ayrıca, azaltılmış bağlayıcı geçirgenliği, klor veya karbonat gibi zararlı iyonların girişini yavaşlatır . Puzolanik reaksiyon , bağlayıcı gözenek çözeltisini değiştirerek çimento ve agregalar arasındaki geniş alkali-silika reaksiyonları riskini de azaltabilir . Çözelti alkalinitesinin düşürülmesi ve alümina konsantrasyonlarının arttırılması, agrega alüminosilikatlarının çözünmesini güçlü bir şekilde azaltır veya engeller.

Ayrıca bakınız

Referanslar

alıntılar
  1. ^ Mehta, PK (1987). "Doğal puzolanlar: Betonda tamamlayıcı çimento malzemeleri". CANMET Özel Yayını . 86 : 1-33.
  2. ^ Snellings, R.; Mertens G.; Elsen J. (2012). "Tamamlayıcı çimentolu malzemeler". Mineraloji ve Jeokimya İncelemeleri . 74 : 211-278. doi : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
  3. ^ Spence, RJS; Aşçı, DJ (1983). "Gelişmekte Olan Ülkelerde Yapı Malzemeleri". Wiley ve Oğulları, Londra. Alıntı günlüğü gerektirir |journal=( yardım )
  4. ^ Idorn, MG (1997). Antik Çağdan Üçüncü Binyıla Somut İlerleme . Londra: Telford.
  5. ^ Schneider, M.; Romer M.; Tschudin M.; Bolio C. (2011). "Sürdürülebilir çimento üretimi - bugün ve gelecek". Çimento ve Beton Araştırmaları . 41 : 642-650. doi : 10.1016/j.cemconres.2011.03.019 .
  6. ^ Chappex, T.; Yazar K. (2012). "Harmanlanmış çimento hamurlarında CSH'nin alkali fiksasyonu ve alkali silika reaksiyonu ile ilişkisi". Çimento ve Beton Araştırmaları . 42 : 1049-1054. doi : 10.1016/j.cemconres.2012.03.010 .
Genel kaynaklar
  • Aşçı, DJ (1986). "Doğal puzolanlar". İçinde: Swamy RN, Editör (1986) Çimento Değiştirme Malzemeleri , Surrey University Press, s. 200.
  • McCann, AM (1994). "The Roman Port of Cosa" (MÖ 273), Scientific American, Antik Kentler , s. 92-99, Anna Marguerite McCann. Cosa limanının "Pozzolana harcı" ve 5 iskelesinin kapakları, hidrolik betonu, iskele 5'teki Fener, şemalar ve fotoğraflar. Liman şehrinin yüksekliği: MÖ 100.

Dış bağlantılar

  • İlgili Medya puzolan Wikimedia Commons