بتن بدون سیمان + آشنایی با معایب استفاده از بتن های سیمانی

ممکن است برایتان عجیب به نظر آید، اما امروزه می توان بدون استفاده از سیمان، بتن تولید کرد یعنی داشتن بتن بدون سیمان! بتن ها که از دیرباز رایج ترین مصالح در صنعت ساخت و ساز به حساب می آیند، با در دسترس ترین مواد اولیه، قادرند بهترین مقاومت و کیفیت را عرضه نمایند.

مدتی است که با توجه به گسترش کاربردها و به روز رسانی صنعت بتن سازی با هدف هایی همچون تغییر یا افزایش خصوصیات خاص بتن ها و همچنین آسیب کمتر به محیط زیست، ماده سیمان با مواد کاربردی تری در بتن جایگزین شده اند.

بتن سنتی

هنگامی که سیمان، سنگریزه ها و سنگدانه ها و افزودنی های شیمیایی و معدنی را با مقدار لازم آب مخلوط کنیم، ماده خاکستری و بی بوی چسبناک بتن بدست می آید. این ماده کاملاً شکل قالب را به خود می گیرد و پس از آن شروع به سفت شدن می کند. وزن بالای بتون ها به سبب وجود سنگدانه ها و تراکم آن ها است. سنگدانه ها 75 درصد حجم بتن را شامل می شوند.

مواد اصلی تشکیل دهنده بتن

• سیمان (Cement)

پودر سیمان از اولین و اصلی ترین ترکیب ها به شمار می آیند که وجود آن برای گیرش ملات واجب است. این پودر را می توانید از فروشگاه های مصالح ساختمانی معتبر تهیه کنید.

• آب (Water)

ممکن است آب ساده ترین ترکیب در یک بتن بنظر رسد، اما در واقع از چند جهت مختلف حائز اهمیت است. اول آن که مقدار آب مصرفی در بتن نباید از حجم خاصی کمتر یا بیشتر شود.

اگر این مقدار کمتر از حد ایده آل باشد، قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌ کند و واکنش نداده باقی می ‌ماند. همچنین اگر بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود، پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می ‌ماند. در نتیجه پس از سخت شدن باعث پوکی بتن و در نهایت کاهش مقاومت آن خواهد شد.

• سنگدانه ها (Aggregates)

از خرد شدن سنگ های مادر بر اثر عوامل تجزیه ای/فرسایشی مانند هوازدگی یا با کمک نیروی فیزیکی، سنگریزه ها بوجود خواهند آمد. آن ها سه چهارم حجم بتن را شامل می شوند. در نتیجه کیفیت و مرغوبیت آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

قطر سنگ دانه ها به طور میانگین 20 میلی متر است و به طور کلی طیف 10 تا 50 میلی متری با توجه به نوع کاربرد بتن را در بر می گیرند. بهتر است بدانید که دانه های با قطر بالای 4 یا 5 میلی متر را شن و دانه های پایین تر از این مقدار را ماسه می نامند.

معایب استفاده از بتن های سیمانی

پیشرفت صنایع جهان امروزی، ما را ملزم به ترک سنت ها و پیدا کردن جایگزین مناسب تر نموده است. تولید سیمان با مصرف بالای منابع طبیعی و رهاسازی دی اکسید کربن به میزان زیاد به محیط زیست همراه است و بعد از فولاد و آلومینیم، بیشترین مصرف انرژی را دارد.

دیگر نقطه ضعف شایع بتن های قدیمی، در جنس تأثیر پذیر ساختار آن ها خلاصه می گردد. بدین صورت که در شرایط مختلف دیر یا زود تخریب می گردند.

واضح است که با توجه به ایرادهای وارده بر سیمان پرتلند، در صنعت امروزی ساخت و ساز که از ابزار و قطعاتی نسبتاً جدید دارای استانداردهای مطرح جهانی همچون اسپیسر پلاستیکی بهره می برد، با استقبال سابق روبرو نخواهد شد. گفتنی است این نوع اسپیسر از جمله بهترین اسپیسر بتنی به شمار می رود که شما می توانید زمان طراحی پی ساختمان آنها را به کار بگیرید تا مقاومت بتن ساختمان را افزایش دهید.

جایگزین سیمان در بتن و تولید بتن بدون سیمان

محققین و مخترعین برتر طی تلاش های فراوان در سال 2001، موفق شدند سیمانی از جنس خاکستر ذغال سنگ که در گذشته از ضایعات کارخانه های تولید برق به شمار می رفت، تحت عنوان «سیمان ژئوپلیمری» را به بازار عرضه کنند و بعبارتی بتن بدون سیمان تولید کنند.

این سیمان سبز رنگ، مناسب لوله های فشاری و تونل های آبرسان است و به خصوص در سازه های دریایی به دلیل آن که نمک بر آن تأثیر مخرب ندارد، استفاده می شود.

ساختار ژئوپلیمر

سیمان ژئوپلیمر ترکیبی از مصالح ژئولوژی طبیعی سیلیکات و آلومینا است و از این جهت ژئوپلیمر نامیده می شود.

نحوه تولید سیمان جایگزین، بدین صورت است که ابتدا حلال قلیایی هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم (ضایعات صنایع شیمیایی و پتروشیمی) به طور جداگانه تهیه می گردند، سپس آن را به مایع سیلیکات سدیم اضافه می کنند و این حلال با پودر خاکستر ذغال سنگ (ضایعات احتراق ذغال سنگ) مشابه با ترکیب آب با سیمان مخلوط می شود.

در مرحله بعد، اتم های سیلیسیوم و آلومینیم با یکدیگر واکنش داده و مولکول هایی تشکیل می دهند که از لحاظ شیمیایی و ساختاری مشابه مواد چسبنده در سنگ می باشند.

مزیت های استفاده از سیمان ژئوپلیمر

بطور کلی، نقاط قوت سیمان مورد بحث ما نسبت به سیمان معمولی پرتلند، یا به میزان دوبرابر اند و یا بسیار بیشتر، جدیدتر و کاربردی تر با توجه به نیاز امروزی می باشند. به طور جزئی، مزایای به کارگیری این سیمان را می توان در موارد زیر خلاصه نمود:

• مقاومت کششی و فشاری بیشتر
• سرعت سخت شوندگی بالا
• تخلخل و نفوذ پذیری کمتر
• مقاومت بی تشابه در برابر حریق و حملات شیمایی
• مقاومت خمشی بالاتر
• صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست
• فناوری ساده در تولید
• پایداری حجم