بررسي تاثير متاكائولن و سرباره كوره بلند روي خواص فيزيكي و مكانيكي سيمان پرتلند

كارشناسي ارشد

به منظور كاهش گاز گلخانه‌اي CO2 حاصل از تجزيه كربنات كلسيم در حين پخت كلينكر سيمان، تدابير مختلفي به كار رفته است كه يكي از آن‌ها افزودن مواد معدني طبيعي و باطله‌هاي صنعتي حين آسياب كردن كلينكر و تهيه سيمان‌هاي مخلوط مثل پوزولاني و سرباره‌اي است؛ سيستم مخلوط دوتايي و چندتايي مواد افزودني نيز مدنظر قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، افزودن سيستم دوتايي متاكائولن و سرباره كوره بلند ذوب‌آهن به سيمان پرتلند به مقدار مجموع مخلوط 15 درصد وزني و بررسي تاثير آن‌ها بر خواص فيزيكي و مكانيكي سيمان پرتلند در بازه‌هاي زماني 3، 7 و 28 روزه مي‌باشد. جهت شناخت تركيب شيميايي و مينرال‌هاي موجود در مواد اوليه، آزمونهاي پراش پرتو ايكس (X-Ray Diffraction) و فلوئور سانس اشعه ايكس (X-Ray Fluorescence) در مورد آنها صورت گرفت. به منظور حصول متاكائولن، كائولن به مدت 2 ساعت در دماي 800 درجه سانتيگراد قرار گرفت. جهت اطمينان از خروج گروه‌هاي هيدروكسيل در طي اين عمليات حرارتي، كائولن و متاكائولن توسط آناليز تبديل فوريه مادون قرمز (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)، آناليز حرارتي افتراقي (Differential Thermal Analysis) و آناليز توزين حرارتي (Thermal Gravimetric Analysis) قرار گرفتند. بررسي و مقايسه نتايج دو نمونه كائولن و متاكائولن نشان داد كه پيوندهاي OH در دماي 400 درجه سانتيگراد شروع به شكسته شدن مي‌كنند و در دماي 800 درجه سانتيگراد، گروه هيدروكسيلي در متاكائولن وجود ندارد؛ با ساخت تركيب‌هاي حاوي سيمان و 15 درصد وزني سرباره، سيمان و 15 درصد وزني متاكائولن و در نهايت سيمان و 5/7 درصد سرباره و 5/7 درصد متاكائولن، اثر اين جايگزيني‌ها بر محصولات هيدراتاسيون سيمان پرتلند بررسي شد. نتايج آزمون پراش اشعه ايكس نشان دهنده كاهش و يا ثبات فاز پرتلنديت در گذر زمان بود. در آناليز حرارتي افتراقي، پيك جذب مربوط به تجزيه فاز پرتلنديت، با گذر زمان كوچكتر مي‌شد كه نشان دهنده مصرف اين فاز در اثر فعاليت پوزولاني مواد جايگزين است. اين اتفاق در آناليز توزين حرارتي، به صورت كاهش وزن در محدوده دمايي 400 تا 550 درجه سانتيگراد نمايان مي‌شود؛ بدين صورت كه با فعاليت پوزولاني بالاتر و مصرف بيشتر فاز پرتلنديت، كاهش وزن در اين محدوده كمتر است. تست استحكام فشاري، نشان داد كه استفاده همزمان از سرباره و متاكائولن در سيمان، باعث افزايش 13 درصدي استحكام قطعه نسبت به نمونه شاهد بعد از گذشت 28 روز مي‌شود و به عدد 42 مگاپاسكال مي‌رسد. واژه‌هاي كليدي: سيمان، سرباره، متاكائولن، مواد جايگزين سيمان، هيدراتاسيون

208682

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مواد - سراميك

دكتر ميركاظمي؛‌ دكتر نقي زاده