مساحيق الزجاج والخرسانة
الخرسانة هي مادة بناء في كل مكان ، ضرورية في بناء الطرق والجسور والمباني. وهي تتكون من التجميع الذي يتم خلطه مع الأسمنت ، وعادة أسمنت بورتلاند ، والماء. الأسمنت والماء تتفاعل معا تشكيل مصفوفة الثابت الذي يربط نفسه معا والتجميع، وإنتاج مادة تشبه الحجر.
يمكن تضمين الإضافات في الطين الخرساني لتغيير خصائص بلاطة الخرسانة النهائية. يمكن إضافة البلاستيك ، على سبيل المثال ، مما يبطئ علاج الخرسانة عن طريق تقليل نسبة الماء إلى الأسمنت المطلوبة ، ومع ذلك الحفاظ على إمكانية صبها. قوة الخرسانة النهائية أكبر مع انخفاض محتوى المياه.
فئة أخرى من المركبات المستخدمة عادة كإضافات ملموسة هي pozzolans - مجموعة من siliceous و / أو ضخمة التي يمكن أن تتفاعل في الماء مع هيدروكسيد الكالسيوم (الموجودة في الأسمنت) لإنتاج مادة مع خصائص ملموسة مثل. إدراج pozzolans في خليط الخرسانة له فوائد عديدة; pozzolans يمكن أن تكون أرخص من الاسمنت بورتلاند وبالتالي الحد من العبء المالي العام في تصنيع، فإنها يمكن أن تزيد من متانة وطول العمر من الخرسانة النهائية، وإدراجها على حساب بعض من الاسمنت بورتلاند يقلل من العبء البيئي المرتبطة بإنتاج أسمنت بورتلاند في المقام الأول. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن بوزولانس لا يمكن أن تحل محل جميع أسمنت بورتلاند في خليط خرساني بسبب متطلبات هيدروكسيد الكالسيوم. وبالإضافة إلى ذلك، قد تقدم بعض pozzolans الخصائص الأخرى ملموسة الانتهاء مثل القوة الإجمالية، وزيادة المقاومة للمركبات الضارة. يمكن استخدام زجاج الصودا والجير الأرضي ، كسيليكات ، كبوزولان.
لماذا جراوند جلاس؟
وتعود البحوث المتعلقة بإدماج الزجاج الأرضي إلى عقود مضت، وإن كانت معظم الأمثلة ذات الصلة حديثة العهد إلى حد ما - مدفوعة بالرغبة المتزايدة في خفض التكلفة وزيادة الاستقرار البيئي(2). وقد أظهرت الدراسات المعاصرة أن إدراج الزجاج النفايات مع حجم طحن أقل من 10 ميكرون يمكن إضافتها إلى الخرسانة دون التسبب في أي ضرر للقوة أو المتانة (3). دراسة أجريت عام 2006 بحثت في أداء خليط من أحجام طحن (مسحوق/10 ميكرون، طحن غرامة/0.15-0.3 ملم وطحن الخشنة/0.6-2.36 ملم) في مزيج الاسمنت 40 ميغاباسكال. أبلغ المؤلفون عن أداء جيد مع وصول جميع الخلائط إلى عتبة قوة 40 MPa أو تجاوزها في غضون 404 أيام (4). وهم يلاحظون أن قوة ومتانة الخرسانة الناتجة زادت في بعض الحالات إلى 55 مليون باسكال على الرغم من الانخفاض العام في محتوى الأسمنت بنسبة 30 - مما يعزو ذلك إلى رد فعل بوزولاني قوي بين الزجاج الأرضي والأسمنت.
باستخدام زجاج الجير الصودا الأرض لتحل محل بعض من الاسمنت والتجميع في خليط، لا لوحظ خصائص ضارة في إنتاج الخرسانة ذاتية التسوية (5)، على الرغم من أن المؤلف لم يلاحظ تغييرا معتدلا في نسبة الماء إلى مسحوق كان مطلوبا في تطبيق التسوية الذاتية، مع إدراج عموما تصل إلى 104 كجم / م3 من الزجاج الأرضي.
وقد سلطت دراسات أخرى الضوء على "البقعة الحلوة" الثلاثين لإدراج الزجاج المطحون في الخلائط الخرسانية. بالمقارنة مع الخرسانة المصنوعة من الرماد المتطاير ، كان للخرسانة التي تحتوي على زجاج أرضي خصائص قوة مماثلة على المدى الطويل . بالمقارنة مع الخرسانة المصنوعة من pozzolans الطبيعية، كان أقوى. وبالإضافة إلى ذلك، لم يلاحظ أي تدهور بعد سبع سنوات مغمورة في الماء، وتحسنت مقاومة كل من كلوريد وهجوم الكبريتات بالنسبة إلى الرماد المتطاير وبوزولانز الطبيعية (6).
تجدر الإشارة إلى مفهوم استخدام البوزولانز المخلوط في صناعة الخرسانة - أي حيث يمكن استخدام الزجاج كبوزولان إلى جانب مواد معاصرة أخرى - مما قد يؤدي إلى خصائص محسنة على المدى الطويل. وجدت الأبحاث أن استخدام البوزولان المخلوط يمكن أن ينتج خرسانة تكون بعد 28 يوما أكثر مقاومة لهجوم الكبريتات واختراق أيون الكلوريد (7).
سبب آخر لاستخدام الزجاج الأرضي في الأسمنت هو أنه مادة زجاجية. ومن المعروف أن هذه المواد تفتقر إلى العيوب الهيكلية وهذه هي التي تؤدي إلى تفاعل عالي الجودة بين الأسمنت والمادة الرابطة(8). بدون هذه الهياكل البلورية المحددة جيدا والنقية ، لن يكون الزجاج الأرضي بلا شك منافسا في هذا المجال.
اعتبارات حول استخدام الزجاج الأرضي في الخرسانة
عموما، فوائد استخدام الزجاج الأرضي كمادة مضافة في الخرسانة تفوق بكثير العيوب. وقد أفيد أن النشاط pozzolanic العام للزجاج الأرضي يرتبط بدرجة ترطيب مسحوق الزجاج، وبالتالي تعتمد على مساحة سطحه. بشكل عام ، يفضل استخدام حجم طحن أدق لتحقيق الاستبدال الأمثل للأسمنت (9). القيد الرئيسي لاستخدام الزجاج الأرضي في صناعة الخرسانة هو تفاعل السيليكا القلوية ، وهو عندما تتفاعل أيونات الهيدروكسيل في الأسمنت مع السيليكا من الزجاج في وجود الماء (10). التأثير الصافي لهذا التفاعل هو إنتاج هلام في الموقع يمتص الماء ، ثم يتضخم ، مما يتسبب في تشقق الخرسانة. يتكون الجل بسبب واجهة ضعيفة تسمح بالتفاعل (11). يتم التخفيف عن طريق استخدام أحجام طحن مناسبة من الزجاج (12) ، وختم الخرسانة أثناء معالجتها للتخلص من مياه الغلاف الجوي واستخدام كميات صغيرة من البوزولانز الأخرى أو الطبيعية أو الرماد المتطاير (13). لذلك ، كقاعدة عامة ، لا ينبغي استخدام الزجاج الأرضي بشكل روتيني كمجموع (14). ويلاحظ أن تفاعل السيليكا القلوية يمكن رؤيته أيضا في الخرسانة التقليدية (15). زجاج أرضي يمكن يمكن استخدامه كركام إذا رغبت في ذلك ، ولكن حتى عند حجم طحن 850 ميكرومتر ، فإن قابلية تشغيل الخرسانة ليست جيدة ، ولكن يمكن علاجها بإضافة المزيد من العجينة على الرغم من أن هذا يمكن أن يؤدي بشكل عام إلى تعديل غير مرغوب فيه لخصائص الكثافة والقوة (16).
في حالة الأسمنت الألومينا ، فإن تأثيرات إضافة الزجاج الأرضي ليست واضحة كما هو الحال بالنسبة للأسمنت التقليدي. أظهرت الأبحاث أن تضمين الزجاج الأرضي في أسمنت الألومينا يمكن أن يؤدي إلى زيادة الكثافة مع زيادة قوة العجينة والملاط - ولكن هذه الفوائد تضيع في درجات الحرارة العالية - وبشكل عام تعتمد إضافة الزجاج إلى حد كبير على الألومينا نفسها (17). نظرا لأن الأسمنت عالي الألمنيوم موجه أكثر للتطبيقات المتخصصة ، وبالتالي يتم استخدامه أقل من الأسمنت التقليدي ، فإن الحاجة إلى الزجاج الأرضي لأسباب اقتصادية وبيئية أقل وضوحا.
السيراميك
هو مجال يبحث باستمرار عن طرق لاستخدام كميات أقل من المعادن الأكثر تكلفة مثل الكاولين ، وإلى جانب الكاولين والطين ، يمكن إضافة الزجاج الأرضي إلى خليط من السيراميك مما يجعل السيراميك أكثر تحملا للتغير السريع في درجة الحرارة أو الصدمات (28) - مع وجود مقاومة كيميائية فائقة (29). يمكن تشكيل سيراميك الولاستونيت الصناعي عند الجمع بين الكاولين والطين والزجاج الأرضي - ويمكن استخدام ذلك في تطبيق عزل الصوف الصخري (30).
يشتهر الخزف الحجري بقدرته على تحمل المستويات المرتفعة من الزجاج الأرضي ، مع صلابة وقوة انثناء مماثلة للخزف ، بينما يتلبد عند 1000 درجة مئوية. مثل تأثير البوزولاني في الأسمنت ، اقترح الباحثون أن زيادة القوة ترجع إلى شبكة متطورة من التفاعلات بين الزجاج والطين عبر عدة مراحل بلورية (31). يمكن إنتاج Frits باستخدام الزجاج الأرضي المعاد تدويره ، وعندما يقترن بحمأة السيراميك ، يمكن أن تتشكل engobes والتي يمكن استخدامها بعد ذلك في منتجات البلاط عالية الاستقرار حراريا (32). Engobes عبارة عن طبقات من المواد القائمة على الطين تترسب على سطح السيراميك لتعزيز الخواص الميكانيكية.
من المزايا الرئيسية والمميزة لاستخدام الزجاج الأرضي في إنتاج السيراميك أنه يتصرف كتدفق في عملية التصنيع ، مما يقلل من درجة حرارة الانصهار وبالتالي متطلبات الطاقة اللازمة - مما يمثل توفير التكلفة والوقت.
يجب عليك تسجيل الدخول لكتابة تعليق.