فلای اش

 خاکستر بادی (Fly Ash) یک پودر عالی و محصول جانبی سوختن زغال سنگ در نیروگاه‌های تولید برق است. پوزولان خاکستری بادی، از اکسیدهای فلزات سنگین از جمله سیلیسیم، آهن، کلسیم، منیزیم و آلومینیوم تشکیل شده است، که هنگامی که با آهک و آب مخلوط می‌شود، ترکیبی شبیه سیمان پرتلند را تشکیل می‌دهد. خاکستر بادی به عنوان ماده اصلی در مخلوط سیمان، کاشی‌های موزاییک و بلوک‌های توخالی و سایر مصالح ساختمانی مناسب است. زمانی که خاکستر بادی در مخلوط بتن به کار گرفته می‌شود باعث افزایش مقاومت، بهبود جداسازی بتن و پمپاژ آسان‌تر خواهد شد.

همان‌طور که گفتیم خاکستر بادی از پوزولان‌های فعال بوده (مشابه میکرو سیلیس) و به عنوان ماده اصلی در بسیاری از محصولات پایه نظیر بتن جهت افزایش مقاومت و دوام بتن و کارایی به کار می‌رود. خاکستر بادی از گازهای خروجی حاصل از سوخت زغال سنگ پودر شده در نیروگاه های برق است. در هنگام احتراق، ناخالصی‌های معدنی موجود در زغال سنگ ذوب و با گازهای خروجی از محفظه احتراق شناور می‌شوند.

همچنین با بالا رفتن مواد ذوب شده، آن را خنک کرده و به ذرات کروی شکل معروف به خاکستر بادی، تبدیل می‌کند که خاکستر بادی توسط رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیک یا فیلتر‌های کیسه‌ای حاصل از گازهای خروجی جمع می‌شوند. به طور معمول خاکستر بادی 15 الی 35 درصد از وزن سیمان به بتن سازه‌ای اضافه می‌شود، که برای پروژه‌هایی با بتن ‌ریزی حجیم تا 70 درصد (با در نظر گرفتن تمهیدات طراحی و مقاومتی) کاربرد فراوان دارد. در حال حاضر بیش از 50 درصد بتن‌ها در آمریکا حاوی خاکستر بادی هستند. میزان دوز بسته به نوع خاکستر و سطح واکنش آن متفاوت است.

مزایای و ویژگی‌های خاکستر بادی

خواص و ویژگی‌های خاکستر بادی به عواملی از جمله نوع ذغال سنگ، ترکیبات آن، شرایط احتراق، درجه حرارات، مقدار اکسیژن برای سوختن، نوع کوره، کارآیی آسیاب خردکننده ذغال و سرعت سردن بستگی فراوانی دارد. خاکستر بادی یک جایگزین مقرون به صرفه برای سیمان‌های پرتلند در بازار ساخت و ساز است. همچنین به دلیل سازگاری این مواد با محیط زیست، آلودگی بسیار کمی دارد. همچنین خاکستر بادی نسبت به سیمان پرتلند به آب کمتری نیاز دارد و استفاده از آن در هوای سرد آسان‌تر است. سایر مزایا عبارتند از:

• تنظیم زمان‌های مختلف در تولید
• مقاوم در برابر هوای سرد
• بالا بردن قدرت و کارآیی بتن بسته به نوع استفاده
• کاهش نفوذپذیری و ترک‌خوردگی
• کاهش گرمای هیدراتاسیون
• کاهش انتشار گاز CO2
• کاهش نسبت آب به سیمان
• افزایش مقاومت بتن در برابر حمله اسیدی و سولفات ها
• افزایش دوام و پایداری بتن
• کاهش آب انداختن بتن و احتمال جدا شدن دانه‌ها در بتن
• بتن نهایی متراکم، با سطح نرم و ذرات ریز خواهد بود
• بدون انقباض
• ترکیب با حجم بیشتر آب و به دست آوردن مخلوط بیشتر

معایب خاکستر بادی

خاکستر بادی با توجه به نحوه ساخت آن می‌تواند خواص مختلف و گسترده‌ای داشته باشد، که ممکن است سازندگان و پیمانکاران غیرحرفه با آن به خوبی آشنایی نداشته باشند. اطلاع نداشتن از عملکرد این ماده می‌تواند باعث مخالفت سازندگان سنتی با استفاده از آن شود. همچنین پیمانکاران قدیمی به دلیل نگرانی از شوره زدن بتن به خاطر ذوب شدن و یخ زدن آن را در فرآیند ساخت بتن استفاده نکنند. از دیگر معایب خاکستر بادی در مخلوط بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پایین آوردن افزایش مقاومت
• محدودیت استفاده فصلی
• افزایش نیاز به مواد افزودنی حبا‌ب هواساز
• افزایش تولید نمک در صورت استفاده بالا از خاکستر بادی

کاربردهای افزودنی معدنی خاکستر بادی

خاکستر بادی را می‎‌توان به عنوان ماده اصلی در بسیاری از محصولات با پایه سیمان مانند بتن، بلوک، آجر و ... استفاده کرد. یکی از متداول‌ترین کاربردهای خاکستر بادی در روسازی بتنی سیمان پرتلند یا PCC است. از دیگر کاربردهای خاکستر بادی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پروژه‌های راه‌سازی
• خاک‌ریز و پرکردن معادن

انواع خاکستر بادی

در حال حاضر بیش از 50 درصد بتن‌ها در جهان حاوی خاکستر بادی هستند. میزان دوز بسته به نوع خاکستر و سطح واکنش آن متفاوت است. به طورمعمول خاکستر بادی در دو نوع در بازار ساخت و ساز رایج هستند، خاکستر بادی کلاس F و کلاس C.

خاکستر بادی کلاس F:

خاکستر بادی نوع F حاوی ذراتی است که در نوعی شیشه ذوب می‌شود تا مقاومت آن در خاک‌های حاصلخیز، نزدیکی مناطق ساحلی و خطر انبساط ناشی از حمله سولفات را افزایش دهد. این نوع خاکستر بادی از میزان کلسیم پایینی برخوردار بوده و میزان کربن آن نیز کمتر از 10 تا 5 درصد است.

خاکستر بادی کلاس C:

خاکستر بادی کلاس C، در برابر انبساط ناشی از حمله شیمیایی مقاومت بالایی دارد. این نوع نسبت به کلاس F از کلسیم بالاتر و کربن کمتر از 2 درصد برخوردار است. نوع خاکستر بادی کلاس C نسبت به کلاس F کاربرد بیشتری در ساخت و سازهای جهانی دارد. به طور معمول در جهان، خاکستر بادی کلاس F در دوزهای 15 تا 25 درصد از نظر جرم ماده سیمانی و خاکستر بادی کلاس C در دوزهای 15 تا 40 درصد استفاده می‌شوند.

نکات مهم در مورد استفاده از خاکستر بادی

استفاده از خاکستر بادی باعث افزایش زمان گیرش می‌شود اما به همان نسبت استحکام مخلوط را به میزان قابل توجهی بالا می‌برد. به عنوان مثال اگر نسبت استفاده از خاکستر بادی در مخلوط بتن 30 درصد باشد، زمان استحکام و گیرش آن نزدیک به 2 ساعت افزایش می‌یابد. همچنین استفاده از خاکستر بادی به کاهش اتلافی اتصلات سرد در بتن موم ساز کمک می‌کند.
میزان کارآیی، کیفیت و بالا رفتن راندمان تولید به ترکیبات و درصد خاکستر بادی در مخلوط بتن بستگی دارد که به طورکلی با توجه به انواع آن عبارت است از:

• در نوع خاکستر F ترکیبات بتن با این ماده 15 تا 25 درصد است.
• در نوع خاکستر C ترکیبات بتن با این ماده 15 الی 36 درصد است.
• خاکستر بادی نوع C نیز با نسبت ۱۵ الی ۳۶ درصد به ترکیبات بتنی اضافه می شود.