الهندسةالهندسة المدنية

خبث أفران الحبيبات الأرضية في الخرسانة – GGBFS

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو خبث أفران الحبيبات الارضية في الخرسانة
  • تكوين خبث فرن الانفجار الأرضي في الخرسانة (GGBFS)
  • الخواص الفيزيائية لخبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS)
  • توزيع حجم الحبيبات لخبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي
  • استخدام أسمنت خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS)
  • مزايا خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) في الخرسانة

ما هو خبث أفران الحبيبات الارضية في الخرسانة؟

يُعتبر خبث الفرن العالي الحبيبي (GGBFS) منتجًا ثانويًا لتصنيع الحديد والذي عند إضافته إلى الخرسانة يحسّن خصائصه مثل قابلية التشغيل والقوة والمتانة. يتم الحصول على هذه المادة عن طريق تسخين خام الحديد والحجر الجيري وفحم الكوك عند درجة حرارة حوالي 1500 درجة مئوية. حيث تتم العملية في فرن صهر. تشكيل خبث الفرن العالي الحبيبي (GGBFS) ليس مباشرًا. المنتج الثانوي لتصنيع الحديد هو خبث مصهور وحديد مصهور. يتكون الخبث المنصهر من الألومينا والسيليكا، وكذلك مع كمية معينة من الأكاسيد.

يتم تحبيب هذا الخبث لاحقًا عن طريق تبريده. لهذا، يُسمح له بالمرور من خلال الحصول على ماء عالي الضغط. ينتج عن هذا إخماد الجسيمات ممّا ينتج عنه حبيبات بحجم أقل من 5 مم. المكونات الرئيسية لخبث أفران الصهر هي (CaO و SiO2 و Al2O3 و MgO). هذه هي المعادن الموجودة في مُعظم المواد الأسمنتية. يتم تجفيف الجزيئات بشكل إضافي وطحنها في مطحنة كروية دوارة لتشكيل مسحوق ناعم، يُعرف باسم الأسمنت الخبث للفرن العالي الحبيبي. خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) عبارة عن حبيبات زجاجية دقيقة تشمل ممتلكات اسمنتية.

يتم اكتساب خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) كمشتق في إزالة الحديد من خامه. إجراء إزالة الحديد يتم في الفرن العالي. يتم بعد ذلك فصل الخبث المكتسب على خام الحديد وتبريده تدريجيًا، ممّا ينتج عنه تكوين بلوري كبير غير متفاعل. الآن يمكن استخدام طرق مختلفة لأداء العملية الرئيسية التي تسمّى التبريد. بناءً على الطريقة المستخدمة، يمكن أن تُعرف باسم الخبث المنقول أو الخبث الرغوي أو الموسع أو خبث الفرن العالي الحبيبي (GGBFS) أو خبث فرن الصهر المبرد بالهواء (ACBFS).

تم تحديد خبث أفران الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS) في المواصفة القياسية للأسمنت الخبث للاستخدام في الخرسانة والملاط ويتكون أساسًا من السيليكات وسيليكات الألمنيوم من الكالسيوم. ينقسم خبث أفران الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS) إلى ثلاثة تصنيفات بناءً على مؤشر نشاطه. يحتوي الصف 80 على مؤشر نشاط منخفض ويستخدم بشكل أساسي في الهياكل الكتلية لأنه يولّد حرارة أقل من الأسمنت البورتلاندي. يحتوي الصف 100 على مؤشر نشاط معتدل، وهو يشبه إلى حد كبير الأسمنت البورتلاندي فيما يتعلّق بالسلوك الأسمنتي، وهو متاح بسهولة. يحتوي الصف 120 على مؤشر نشاط مرتفع وهو أكثر صلابة من الأسمنت البورتلاندي.

تكوين خبث فرن الانفجار الأرضي في الخرسانة (GGBFS):

يظهر الاختلاف في التركيب المعدني في خبث فرن الانفجار الأرضي في الخرسانة (GGBFS) مقارنة بالأسمنت البورتلاندي في الجدول أدناه.

المعدنخبث فرن الانفجار الأرضياسمنت بورتلاند
أكسيد الكالسيوم30-50%55-66%
ثنائي أكسيد السيليكون28-40%20-24%
أكسيد الألومنيوم8-24%0-8%
أكسيد المغنسيوم1-18%5%
جدول الاختلاف في التركيب المعدني في خبث فرن الانفجار الأرضي في الخرسانة (GGBFS) مقارنة بالأسمنت البورتلاندي.

هناك اختلاف مُهم آخر في خبث فرن الانفجار الأرضي (GGBFS) وهو أن بعض المعادن الموجودة فيه لم تخضع للأكسدة الكاملة. سينعكس هذا التغيير في التكوين الإنشائي للخرسانة عند مقارنتها بالأسمنت البورتلاندي. من الفروقين المذكورين أعلاه في التركيب مقارنة مع الأسمنت البورتلاندي، سيظهر تغيرات في تفاعل الماء وكذلك منتجات الماء التي يتم إعطاؤها لخبث فرن الانفجار الأرضي (GGBFS).

الخواص الفيزيائية لخبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS):

يتميز خبث أفران الصهر الحبيبي المطحون بلون أبيض تقريبًا. بينما الأسمنت البورتلاندي العادي يكون لونه رمادي غامق. ومن ثم فإنّ استخدام خبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS) في صناعة الخرسانة سيعطي لونًا فاتحًا وأكثر إشراقًا للخرسانة على عكس اللون الرمادي الغامق لهياكل الخرسانة الأسمنتية العادية. هذه ميزة إضافية لخبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS) من حيث الجماليات. سيتم إعطاء الخصائص النموذجية لخبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS) في الجدول 2.

الجدول 2. الخصائص الفيزيائية لخبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS).

الخاصيةالقيمة
الشكل الماديمسحوق أبيض
الكثافة الظاهرية (كجم / م 3)1200
الكثافة النوعية2.9
السطح المحدد (م 2 / كغ)425 – 470
جدول الخصائص الفيزيائية لخبث فرن الصهر الحبيبي الأرضي (GGBFS).

توزيع حجم الحبيبات لخبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي:

ويلاحظ أن حجم الجسيمات في خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) يختلف باختلاف تقنيات الطحن المستخدمة أثناء تصنيعه. ويلاحظ أيضًا أن المنتج من مطحنة الكرة يحتوي على جزيئات واسعة وجزيئات ضيقة للجزء الأرضي في مطحنة تدفق الهواء. تلك الموجودة في الطاحونة الاهتزازية لها جزيئات كروية الشكل.

استخدام أسمنت خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS):

في مصنع تصنيع الخرسانة، يمكن إضافة خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) مع الأسمنت البورتلاندي والماء والركام. تبقى النسبة الطبيعية للخليط كما هي. تظهر الدراسات أنه يمكن استبدال خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) من 30 إلى 85% من وزن الأسمنت. في معظم الحالات نستبدل 40 إلى 50%. الأسمنت الخبث هو أسمنت هيدروليكي يتكون عندما يتم طحن خبث الفرن العالي المحبب (GGBFS) إلى نعومة مناسبة ويستخدم لاستبدال جزء من الأسمنت البورتلاندي.

إنّه منتج ثانوي صناعي مسترجع من فرن الصهر الحديدي. يتم تبريد الخبث المصهور المحول من فرن الصهر الحديدي بسرعة، ممّا ينتج عنه حبيبات زجاجية تنتج الخصائص الاسمنتية التفاعلية المرغوبة عند طحنها إلى نعومة الأسمنت. بمجرد تبريد الخبث وطحنه إلى درجة نعومة قابلة للاستخدام، يتم تخزينه وشحنه إلى الموردين في جميع أنحاء الولايات المتحدة.

يوجد أسمنت الخبث بشكل شائع في الخرسانة الجاهزة والخرسانة سابقة الصب والبناء وأسمنت التربة ومنتجات البناء المقاومة للحرارة العالية. في حين أن هناك العديد من التطبيقات والفوائد للأسمنت الخبث، يتم تمييز القليل أدناه وتوجد أوراق معلومات مفصلة هنا. أظهر استخدام الأسمنت الخبث تحسينات طويلة الأجل للأداء تسمح للمصممين بتقليل الأثر البيئي للخرسانة مع ضمان تحسين الأداء وزيادة المتانة.

مزايا خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) في الخرسانة:

يكتسب دمج خبث الفرن العالي الحبيبي في صناعة الخرسانة العديد من المزايا المذكورة أدناه:

  1. يزيد خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) في الخرسانة من قوة ومتانة الهيكل الخرساني.

  2. يقلّل من الفراغات في الخرسانة وبالتالي يقلّل من النفاذية.

  3. يعطي خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) مزيجًا عمليًا.

  4. إنّه تمتلك خصائص جيدة في الضخ والضغط.

  5. يُساعد الهيكل المصنوع من مكونات خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) في زيادة مقاومة هجوم الكبريتات.

  6. يمكن تقليل تغلغل الكلوريد.

  7. تكون حرارة الماء أقل مقارنة بترطيب المزيج التقليدي.

  8. تمت مقاومة تفاعل قلوي السيليكا بدرجة عالية.

  9. يجعل الخرسانة أكثر استقرارًا كيميائيًا.

  10. يعطي سطحًا جيدًا ويحسّن المظهر الجمالي.

  11. اللون أكثر اتساعًا وخفة.

  12. انخفاض فرص الإزهار.

  13. يتم تقليل تكلفة صيانة وإصلاح الهياكل وبالتالي زيادة دورة حياة الهياكل الخرسانية.

  14. على عكس الأسمنت، لا ينتج خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) ثاني أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكبريت أو أكاسيد النيتروجين.

لقد وُجِد أن العمل مع خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) سهل لأنه يتمتع بخصائص تنقل أكبر. ويرجع ذلك إلى دقتها وشكلها الجزيئي لجزيئات خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS). هذه تمتلك أيضًا كثافة نسبية أقل. تتميز جزيئات خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) بنسيج زجاجي للغاية يجعلها تزيد من قابلية التشغيل. يمكن أن يساعد هذا في تقليل المياه وكذلك الملدّنات الفائقة للحصول على قابلية تشغيل مناسبة في المواقف الشائعة. كما أنه لديه أيضًا فرصًا أقل في الفصل أثناء المناولة وكذلك ضخ المواد.

يتم تسهيل الضخ من خلال الكثافة النسبية المنخفضة وقدرة التدفق للمزيج، والتي يمتلكها خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS). يوفر استخدام خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) في الخرسانة ميزة فريدة معينة تختلف عن الخرسانة الأسمنتية البورتلاندية العادية. يتم وضع الخرسانة المصنوعة من خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) ببطء عند مقارنتها بمزيج الأسمنت البورتلاندي العادي. كلما زاد مقدار خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS)، سيكون الوقت المستغرق لإعداده أكثر. لكن القوة تكتسب مع مرور الوقت.

هذا الإعداد البطيء يُساعد في تكوين المفاصل الباردة. لكن الحالات التي تتطلّب وقت إعداد أسرع، لا يمكنها إجراء هذا الاستبدال. تركيبة خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) تبقى بلاستيكية لفترة أطول ممّا يساعد في صنع تشطيب أكثر سلاسة للمقاول. تم إثبات عامل الاستدامة في خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) من المزايا المذكورة أعلاه. المنتج نفسه هو منتج ثانوي يستخدم لمزيد من الاعتراف. إنّ تقليل ثاني أكسيد الكربون في الهيكل يجعله أكثر استدامة.

إنّ خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) كبديل له طلب أقل على المياه بسبب قوامه الزجاجي. لا يمتص السطح الزجاجي لجزيئات خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) الماء على سطحه. يواجه خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS) عقبات معينة في تنفيذها على نطاق واسع بسبب انخفاض معدّل اكتساب القوة. كما أنه شديد الحساسية لظروف المعالجة. لذا، فإنّ الجودة الأفضل لعملية المعالجة تضمن تحقيق الاستفادة الكاملة من خبث فرن الانفجار الحبيبي الأرضي (GGBFS).

المصدر
Slag Cement Benefits and Use in ConcreteGround Granulated Blast Furnace Slag in Concrete & its AdvantagesGROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAGBlast Furnace Slag Cement (Application, Pros & Cons)Ground Granulated Blast Furnace Slag

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى