تاثير مصالح طبيعي آهكي و رسي در جايگزيني سيمان در بتن‌هاي كم‌كربن

Effect of Substitution of Natural Calcareous and Clay Materials with Cement in Low-Carbon Concretes

افزايش جمعيت در جوامع بشري و استفاده بي­رويه از منابع تجديدناپذير و همچنين افزايش سرعت ساخت و ساز، توليد زباله­ و گازهاي گلخانه‌اي، آسيب­هاي زيست­محيطي جدي به وجود آورده­اند. صنعت ساخت يكي از بزرگ­ترين منابع آلاينده دنيا به­شمار مي­آيد. در همين راستا، به دليل افزايش تقاضا براي توليد سيمان و همچنين تحقق بخشيدن به الگوهاي توسعه پايدار و محيط­زيست پايدار بايد موادي را كه داراي خواص سيماني هستند و مي­توان از آن­ها به جاي همه و يا بخشي از سيمان استفاده كرد، معرفي كرده و مورد ارزيابي قرار داد. در اين تحقيق، به بررسي برخي از مواد پوزولاني كه داراي خواص سيماني هستند، پرداخته شده است. توليد و استفاده از اين مواد آسيبكمتري به محيط­زيست وارد مي­شود و بر همين اساس، در گروه مواد طبيعي قرار مي‌گيرند. مواد پوزولاني مورد بررسي عبارتند از: بنتونيت، كائولن و آهك. در اين پژوهش، تركيب اين مواد با انواع ماسه مورد بررسي قرار گرفته است تا بتوان به نتايج قابل قبولي براي استفاده در صنعت ساخت و ساز دست يافت. نتايج به­دست آمده از آزمايش مقاومت فشاري نشان مي‌دهد كه در صورت استفاده از بنتونيت و كائولن در مخلوط بتن، نسبت به نمونه مرجع مشابه، ماسه كمتري استفاده مي‌شود؛ اما مي‌توان مقاومت فشاري در حدود 17 مگاپاسكال را بهدست آورد (مقاومت فشاري نمونه مرجع S7، برابر 17/13 مگاپاسكال مي‌باشد).با توجه به نتايج بهدست آمده، استفاده از ماسه شسته شده در نمونه‌هايي كه سيمان كمتري دارند، به دليل كمبود مواد چسبنده در مخلوط، مقاومت مناسبي كسب نكرده‌اند. استفاده همزمان از آهك به همراه بنتونيت و كائولن مقاومت مطلوب و حداقل سازه­اي را ارائه نمي­دهد. در صورت استفاده از آهك شكفته شده با ميزان آب بهينه، به همراه سيمان، مي‌توان نتايج بهتري بهدست آورد.

Population growth, extensive use of non-renewable resources, increased production of wastes and greenhouse gases has caused serious damages to the environment. This population growth has also increased the construction rate, such that the construction industry is one of the major sources of environmental pollution in the world. To respond to the growing demand for cement production and achieve the objectives of sustainable development and environment, materials with cement-like properties that can completely or partially substitute cement should be introduced and examined. This study investigated some pozzolanic materials with cement-like properties. Since the production and use of these materials do less adversely affect the environment, they are regarded as natural materials. The pozzolanic materials under consideration in this study were bentonite, kaolin, and lime. This study investigated the combination of these materials with different types of clay to achieve acceptable results applicable in the construction industry. The results from compressive strength tests showed that the use of bentonite and kaolin in the concrete mixture reduced the required amount of sand as compared to the similar reference specimen. This mixture has a compressive strength of approximately 17 MPa versus 17.13 MPa for the reference specimen (S7). Based on the results, employing washed sand in specimens with a lower amount of cement did not result in an appropriate strength due to the lack of adequate adhesive materials in the mixture. Simultaneous use of lime and bentonite an‎d kaolin fails to produce the minimum desirable structural strength. The use of CaO with an optimal amount of water and cement can produce better results.