اقرأ في هذا المقال
ما هو البوزلان المستخدم في الخرسانة؟
يتم تعريف البوزلان على أنه مادة سليكونية أو سليكونية مع ألمنيوم والتي في حد ذاتها تمتلك قيمة اسمنتية ضئيلة أو معدومة ولكنها في شكل مُقسّم بدقة وفي وجود رطوبة بحيث تتفاعل كيميائيًا مع هيدروكسيد الكالسيوم في درجات الحرارة العادية لتشكيل مركبات لها خصائص أسمنتية، البوزولان الطبيعي هو أحد الإضافات المعدنية المستخدمة في الخرسانة في العديد من الولايات الأمريكية خلال العشرينيات والثلاثينيات من القرن العشرين.
لكن توفر الرماد المتطاير (مادة بوزولانية رخيصة) يُلغي الاستخدام الإضافي للبوزلان الطبيعي في الولايات المتحدة الأمريكية، يمكن مزج البوزلان مع الجير أو الإسمنت البورتلاندي لإنتاج الأسمنت المخلوط الذي يمكن أن يحل محل الإسمنت البورتلاندي النقي المستخدم بشكل شائع في مواد البناء مثل الخرسانة وكتل البناء وملاط البناء والطوب ووحدات البناء الأخرى.
إنّ استخدام البوزلان الطبيعي في المشاريع المدنية يشمل الخرسانة الإنشائية والعناصر سابقة الصب والعناصر سابقة الإجهاد والخرسانة الجماعية والأنابيب الخرسانية ووحدات البناء الخرسانية والمواد منخفضة القوة الخاضعة للرقابة والجِبص والملاط، تمت مناقشة فوائد استخدام البوزولان الطبيعي في هذه التطبيقات في هذه المقالة.
تم استخدام البوزلان في الخرسانة منذ آلاف السنين وكان له اشكال عديدة مثل الرماد البركاني والسليكا فيوم والرماد المتطاير وقد أثبتت استخداماتها المفيدة في الخرسانة إمّا من الناحية الفنية أو الاقتصادية أو البيئية، في حين أن هذه المواد الثلاث هي مواد غير مكلفة في البلدان التي تنتجها عادة ما تكون أرخص من الأسمنت، فهي مواد باهظة الثمن في منطقة دول مجلس التعاون الخليجي وأسعارها عادة أعلى من الأسمنت بسبب رسوم نقل ومناولة المواد المستوردة.
استخدامات البوزولان الطبيعي في تطبيقات الخرسانة:
1- الخرسانة الإنشائية:
يتم تطبيق البوزولان الطبيعي في الهياكل الخرسانية إمّا على شكل مواد بديلة للأسمنت أو مُعدّل إضافة البوزولان الطبيعي، تعمل البوزولانات الطبيعية على تعزيز خصائص اللدونة الخرسانية وزيادة تماسك الخليط وإمكانية تشغيله ونتيجة لذلك تقليل الفصل وتسهيل الدمج وتقليل النفاذية وتحسين المتانة.
2- عناصر الخرسانة مسبقة الإجهاد:
البوزولان الطبيعي يساعد عناصر الخرسانة مُسبقة الصب والإجهاد على تطوير قوة عالية مبكرة والحصول على متانة كافية، هذه هي المعايير الأساسية في بناء الجسور والمباني ومواقف السيارات التي يتم فيها استخدام عناصر الخرسانة سابقة الصب والإجهاد، تُساعد القوة المبكرة العالية على الإزالة المبكرة للقوالب.
من الضروري وجود مستوى عالٍ من المتانة للهياكل التي تتعرض لظروف معتدلة إلى شديدة، ,بشكل عام الهيكل الخرساني مسبقة الصب والإجهاد عرضة لفئة التعرض المتوسطة إلى الشديدة، الميتاكاولين عالي التفاعل هو بوزولان طبيعي يستخدم في تصنيع وحدات الخرسانة سابقة الصب والإجهاد.
3- بناء السدود:
في الوقت الحاضر تحتوي الخرسانة المستخدمة في بناء السدود الكبيرة على البوزولان الطبيعي، إنّ البوزلان يُقلّل من حرارة الماء ونتيجة لذلك أيضاً يُقلّل من الضغوط الحرارية داخل الخرسانة التي يمكن أن تُسبب التشقق، بالإضافة إلى ذلك فإنّه يُحسّن من مقاومة الكبريتات ويُقلّل من إمكانية التوسع من تفاعلات السيليكا القلوية.
4- المواسير الخرسانية:
يمكن أن يوفر استخدام البوزولان الطبيعي فوائد كبيرة في تصنيع الأنابيب الخرسانية، يُقلّل من كمية الإسمنت ويحافظ على قابلية التشغيل اللازمة لتصنيع الأنابيب، البوزولان الطبيعي يُحسّن كثافة الأنابيب الخرسانية ويساهم بشكل كبير بتقليل النفاذية وأخيرًا فإنّ تقليل ترطيب الحرارة للخرسانة يحتوي على البوزولان الطبيعي يؤدي إلى انخفاض احتمال تطور تشقق الخطوط الشعرية.
5- وحدات البناء الخرسانية:
يتم استخدام البوزلان الطبيعي لإنتاج وحدات البناء الخرسانية، يُحسّن اللدونة والتماسك وبالتالي يساعد في ضغط الخرسانة المستخدمة في إنتاج وحدات البناء، نظرًا لأن البوزولان الطبيعي يُقلّل من متانة الخرسانة، أيضاً يساعد في تقليل تشكيل الإزهار على وحدات الطوب الخرساني.
6- المواد ذات القوة المنخفضة المسيطر عليها:
خليط من البوزلان الطبيعي والأسمنت البورتلاندي والماء والركام الناعم المستخدم لإنتاج مواد تعبئة منخفضة القوة محكومة بدلاً من التربة المضغوطة، لا يتطلّب الضغط لتحقيق الكثافة والقوة اللازمة والقدرة على التحمل، التطبيق الرئيسي للمواد منخفضة القوة الخاضعة للرقابة هو كبديل للمواد الحبيبية المضغوطة حيث قد يكون التركيب والتسوية اللاحقة مشكلة.
بالإضافة إلى ذلك تم استخدام المواد منخفضة القوة الخاضعة للرقابة من أجل ردم الخنادق وفرش الأنابيب والقاعدة الفرعية للأساس وقاعدة الرصف الفرعية وملئ الأرضيات وملئ الردم وملئ الخزانات المهجورة وفتحات التفتيش وخطوط الصرف الصحي.
7- الجبص والملاط:
استخدام البوزلان الطبيعي في الجِبص هو تحسين قابلية العمل وانخفاض حرارة الترطيب وتقليل توسع تفاعل السيليكا القلوي وانخفاض النفاذية وتحسين مقاومة الكبريتات ولأسباب اقتصادية، ممّا قد يُؤثّر البوزولان الطبيعي في الملاط على قوة الرابطة وتعيين الوقت والخصائص الحاسمة الأخرى.
