تاثیر پودر شیشه ضایعاتی بر خصوصیات بتن

به گزارش می متالز، همچنین بهبود مقاومت پودر شیشه در ملات و بتن چشمگیر است. آزمایشات بافت میکروسکوپی نشان‌دهنده این است که پودر شیشه می‌تواند یک مخلوط متراکم‌تر تولید کند و خصوصیات دوام بتن را بهبود بخشد. این نتیجه که ۳۰درصد پودر شیشه می‌تواند با سیمان یا سنگدانه در بتن (بدون نگرانی از آثار زیانبار بلندمدت) جایگزین شود، حاصل شد. بیشتر از ۵۰درصد از هر دو (پودر شیشه یا سنگدانه شیشه‌ای) می‌تواند باعث بهبود قابل‌قبول مقاومت بتن شود.
پودر شیشه ضایعاتی در مواد بتن به هم متصل شده و ترک‌ها را تشکیل می‌دهند و درنهایت این ترک‌ها در جسم بتن منتشر می‌شوند. استفاده از پرکننده‌های مختلف در ساخت بتن خودتراکم به عنوان یک گام موثر در جلوگیری از انتشار ترک‌ها، جداشدگی سنگدانه‌ها و مقاومت کششی بتن به‌شمار می‌رود. بتن خودتراکم؛ بتنی خاص است که توانایی جریان‌یابی بسیار عالی در حالت تازه فراهم می‌کند. توانایی یا قابلیت جریان‌یابی یک ویژگی مربوط به کارآیی SCC است که به آن امکان پرکردن فضاها در قالب و در محل‌هایی که امکان تراکم کافی به دلیل آرماتور زیاد وجود ندارد، زیر وزن خود و بدون هر واسطه فشردگی را می‌دهد. قابلیت جریان‌یابی SCC، به مواد تشکیل‌دهنده و اجزای ترکیبی آن بستگی دارد. به‌طور کلی استفاده از فوق‌روان‌کننده مناسب توانایی جریان‌یابی SCC را بهبود می‌بخشد.
با این حال، استفاده بیش از حد از روان‌کننده سبب روانی بسیار بالایی می‌شود که ممکن است باعث ایجاد مشکلات تجزیه‌ای در شکل آب‌افتادگی بتن، جداشدگی و ته‌نشینی مواد ریزدانه شود.
در چنین مواردی، می‌توان از مواد سیمانی پرکننده مناسب برای بهبود مقاومت در برابر تجزیه شدن استفاده کرد و درعین‌حال قابلیت روانی بسیار عالی را در SCC تازه حفظ کرد. بیشتر پرکننده‌های معمول، مانند خاکستر بادی، دوده سیلیس، متاکائولن و نانوسیلیس برای تولید SCC با توانایی روانی خوب، مورداستفاده قرار گرفته‌اند.
 متاسفانه یکی از مشکلات اصلی بتن خودتراکم، نرخ بالاتر آن به علت استفاده از افزودنی‌های شیمیایی و میزان بالای سیمان در مقایسه با بتن معمولی است.
از طرفی با توجه به اینکه همه‌روزه مصرف مواد بازیافتی همچون شیشه در جوامع بیشتر می‌شود و افزایش میزان زباله ناشی از این مواد موجب پدید آمدن مشکلات بی‌شماری برای دفن و بازیابی این مواد به چرخه طبیعت می‌شود، از این‌رو مصرف مواد زائد و کاهش آلودگی ناشی از این مواد در طبیعت دلیل دیگری برای انجام این پژوهش به‌شمار می‌رود. شیشه می‌تواند به ۳ صورت درشت‌دانه، ریزدانه و پودر شیشه در بتن استفاده شود. درشت دانه و ریزدانه می‌توانند باعث واکنش ASR در بتن شوند اما پودر شیشه می‌تواند اثر ASR آنها را کاهش دهد و البته در بعد تجاری بسیار به‌صرفه است که پودر شیشه به‌جای سیمان مصرف شود تا اینکه شیشه به عنوان سنگدانه در بتن مصرف شود.
پودر شیشه یک ماده با ارزش است که از شیشه‌هایی که برای بازیافت مناسب نیستند، به‌دست می‌آید.
 بزرگ‌ترین هدف قوانین زیست‌محیطی تا حد امکان کم‌کردن ضایعات شیشه و بردن آنها به محل‌های دفن و تجزیه شیمیایی آنها به طور اقتصادی است.
شیشه یک ماده منحصربه‌فرد است که می‌تواند بارها و بارها بدون تغییر در خواصش بازیافت شود. شیشه یک قلیایی غیرپایدار است که در محیط بتن می‌تواند باعث به‌وجود آمدن مشکلات ناشی از واکنش قلیایی – سیلیسی (ASR) شود. درواقع نگرانی بزرگی که در استفاده از شیشه در بتن وجود دارد واکنش شیمیایی بین ذرات سیلیس اشباع شیشه و قلیایی‌های مخلوط بتن است که به واکنش سیلیسی – قلیایی معروف است. این واکنش می‌تواند برای پایداری بتن بسیار خطرناک باشد. به همین منظور باید پیشگیری مناسبی در جهت کمتر کردن اثر این واکنش انجام شود. پیشگیری مناسب می‌تواند با استفاده از یک ماده پوزولانی انجام شود.
در این راستا خواص ملات تازه خودتراکم حاوی درصدهای مختلف پودر شیشه در حضور پرکننده‌های نانوسیلیس، متاکائولن، دوده سیلیس و خاکستر بادی ازسوی آزمایش‌های جریان اسلامپ و قیف v شکل مورد مطالعه قرار گرفت که نتیجه به این شرح است:
۱- توانایی جریان‌یابی ملات‌ها با توجه به وسعت جریان، با افزایش میزان فوق روان‌کننده افزایش یافت و تغییر شکل ملات به وسیله آب‌افتادگی و جداشدگی را بهبود بخشید.
۲- افزایش وسعت جریان ملات بیش از میزان بهینه فوق روان‌کننده چشمگیر نبود. آب‌افتادگی بتن در بیشتر موارد زمانی رخ داد که دز فوق روان‌کننده بیشتر از دز اشباع بود.
۳- توانایی جریان‌یابی یا وسعت جریان‌یابی ملات‌ها تحت تأثیر ترکیب‌شان قرار گرفت. به‌خصوص، محتوی ماسه و مساحت سطح بایندر که با تأثیر بر قابلیت دسترسی آب اصلاح شده در ترکیب ملات، به‌شدت تحت‌تاثیر وسعت جریان ملات‌ها قرار گرفتند.
۴- توانایی جریان‌یابی، یعنی وسعت جریان ملات‌ها به دلیل میزان بیشتر ماسه و حجم کمتر خمیر سیمان که مانع پراکندگی ذرات ماسه شود.
۵- توانایی جریان‌یابی ملات‌ها با توجه به وسعت جریان با افزایش محتوی پودر شیشه افزایش می‌یابد که علت آن کسر حجمی ماسه و افزایش مساحت سطحی و حجم بیندر است. افزایش مساحت سطح، توانایی جریان‌یابی را با توجه به میزان آب مازاد در ملات افزایش می‌دهد.
۶- محتویات پودر شیشه بیشتر از ۱۰درصد، در میزان جریان اسلامپ تاثیر چشمگیری ندارد. همچنین، مشکلات ترکیب، آب‌افتادگی و جداشدگی درباره ملات‌های دارای پودر شیشه بیشتر از ۱۰درصد تجربه شد. بنابراین ملات‌های محتوی پودر شیشه بیشتر از ۱۰درصد برای دستیابی به توانایی مطلوب جریان‌یابی ملات مناسب نبود.
۷- در جهت مرتفع کردن واکنش سیلیسی -قلیایی
و کمتر کردن اثر این واکنش پیشگیری مناسبی می‌توان با استفاده از یک ماده پوزولانی مناسب مانند: خاکستر بادی(FA)، متاکائولن (MK) نانوسیلیس (NS یا میکروسیلیس SF) با نسبت مناسب در مخلوط بتن انجام شود.
۸- نتیجه توانایی جریان‌یابی ملات برای انتخاب دزهای مناسب فوق‌روان‌کننده و محتویات پودر شیشه برای ترکیبات مختلف SCC مفید بودند. بر اساس توانایی جریان‌یابی ملات مشخص شد که دز فوق‌روان‌ساز کمتر از دز اشباع آن باید برای اجتناب از ایجاد جداشدگی و آب‌افتادگی در SCC مورداستفاده قرار گیرد. به‌علاوه، یک ملات محتوی پودر شیشه کمتر از ۱۰درصد می‌تواند برای به‌دست آوردن یک توانایی جریان‌یابی مطلوب در SCC مورداستفاده قرار گیرد.