استفاده از آهن در بتن

معرفی:

کاهش منابع طبیعی و تأثیر آن بر محیط زیست با نیاز به مصالح ساختمانی بیشتر برای افزایش ساخت و ساز رو به افزایش است. برای دستیابی به تعادل بین مواد مورد استفاده و نجات کره زمین از خطرات ناشی از استفاده از مواد، نویسندگان، مناسب بودن براده های آهن (ضایعات فلزی) را به عنوان جایگزینی کامل شن و ماسه در تولید بتن آزمایش کرده اند تا از این طریق، تاثیر استخراج شن و ماسه بر محیط زیست مشخص شده است که با جایگزینی کامل شن و ماسه با براده های آهن در بتن، افزایش قابل توجهی در مقاومت فشاری و شکاف کششی ایجاد شده است. همچنین آزمایش‌ها نشان داده‌اند که با افزودن براده‌های آهنی که می‌توان از آن در روسازی‌ها و کف کارخانه‌ها استفاده کرد، سایش کاهش می‌یابد.

تاثیرآهن برمقاومت فشاری:

اثر پودر آهن (Fe2O3) بر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، کارایی و تخلخل بتن ترکیبی دوتایی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور سیمان پرتلند با توزین پودر آهن به میزان 1.5، 2.5، 3.5 و 5 درصد جایگزین شد. مقدار نسبت آب به اتصال دهنده ثابت در نظر گرفته شد. کارایی بتن کامپوزیت تازه با استفاده از روش مخروطی آبرامز تعیین شد. خواص مکانیکی شامل استحکام فشاری و کششی در روزهای 7، 14 و 28 و دوام با جذب آب و تخلخل نفوذ پذیر ارزیابی شد.

مشاهده شد که مقاومت فشاری و کششی با جایگزینی پودر آهن تا 5 درصد تغییر می کند. با این حال، حداکثر بهبود در 2.5 درصد وزنی برای مقاومت فشاری و 1.5 درصد وزنی برای استحکام کششی به دست آمد. کارایی مخلوط های تازه با افزایش مقدار پودر آهن کاهش یافت. مشاهده شد که تخلخل به ترتیب 21.88٪ و 26.77٪ در جایگزینی 1.5 درصد وزنی و 2.5 درصد وزنی کاهش یافت.

براده های آهن بازیافتی و ذرات شیشه به عنوان یک سنگدانه ریز بالقوه در بتن:

ویژگی های مقاومت و عملکرد کارایی جایگزینی جزئی سنگدانه های ریز طبیعی با ذرات شیشه زباله و براده های آهن را در تولید بتن بررسی کرد. سنگدانه های ریز به ترتیب با 0، 5، 10، 15، 20 و 25 درصد ذرات ضایعات شیشه و براده های آهن با نسبت آب به سیمان 0.55 جایگزین شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد جایگزینی براده‌های آهن، ارزش اسلامپ و کارایی بتن را کاهش می‌دهد،

در حالی که افزایش درصد ذرات شیشه، ارزش اسلامپ و کارایی آن را افزایش می‌دهد. نتایج نشان داد که بتن با جایگزینی 20 درصد ماسه با سوهان آهن و ذرات ضایعات شیشه مقاومت بهینه را به دست آورد. علاوه بر این، نمونه های بتنی حاوی ذرات شیشه افزایش ثابتی در مقاومت خمشی در تمام سطوح جایگزینی نشان دادند. استفاده از براده های آهن و ذرات شیشه در تولید بتن، حفظ منابع طبیعی و مدیریت پسماند را افزایش می دهد.

مقاومت فشاری:

نتایج برای مقاومت فشاری سیمان پرتلند مخلوط پودر آهن در روزهای هفت، چهارده و 28 به دست آمد و انحراف معیار آنها در شکل نشان داده شده است. مقاومت فشاری به ترتیب 11.17% و 27.03% در 28 روز افزایش یافت. معرفی پودر آهن در سطوح 3.5% و 5% کاهش مقاومت فشاری را به ترتیب 7.14%، 16.68% در 28 روز نشان می دهد.

انواع سرباره:

تولید آهن خام در یک کوره بلند انجام می شود .این سازه ای به ارتفاع 30 تا 40 متر است که از یک زره فولادی خارجی که در داخل با آجرهای نسوز پوشش داده شده است، ساخته شده است که قادر به مقاومت در برابر درجه حرارت بالا است.

بخشی با بخارهایی که خارج می شوند، یعنی گازهای کوره بلند باقی می ماند. کلسینه کردن شار موجود در بار باعث ایجاد اکسید کلسیم می شود که همراه با مواد زائد سنگ آهن (به نام “گانگ”) و خاکستر کک، سرباره کوره بلند را تشکیل می دهد. این در بوته در یک لایه شناور بر روی حمام چدن جمع آوری می شود. سرباره علاوه بر خنثی کردن اجزای اسیدی مواد معدنی، امکان جذب گوگرد و سایر ناخالصی های موجود در مواد خام و ناخواسته در چدن را فراهم می کند.

استفاده از آهن در بتن چه مزایای دارد؟

1-بتن دارای  آهن یا فولاد در برابر نیروهای کششی مقاومت دارد. از این رو وجود این ترکیب از ویژگی‌های بارز یک سازه یا ساختمان به شمار می‌رود.

2-همچنین به دلیل انعطاف‌پذیری بالای آهن و فولاد، می‌توان آن را همراه با بتن فرم و شکل دارد و این در صنعت ساختمان سازی از اهمیت بالایی برخوردار است.

3-این قطعه بتنی دارای آهن در برابر فشار مقاوم است، می‌توان از آن حتی برای ستون‌ها نیز استفاده کرد.

4-استفاده از آهن در بتن هم چنین موجب می‌شود تا ساختمان یا سازه در برابر عوامل آب و هوای نامساعد از جمله رطوبت یا اتفاقاتی نظیر حریق مقاومت بالایی داشته باشد.

5-موجب افزایش عمر مفید سازه یا ساختمان می‌شود

6- بتن و آهن موجب می‌شود تا بتوان پوسته‌های مقاوم و نازکی ساخت.

معایب استفاده ازآهن:

آرماتور آهن دارای معایب متعددی از جمله حساسیت آن به خوردگی و زنگ زدگی است که می تواند در طول زمان استحکام و دوام آن را کاهش دهد. همچنین یک منبع تجدید ناپذیر است که برای تولید به مقدار قابل توجهی انرژی نیاز دارد.

برای استفاده بتن در هوای سرد میتوانید از ضدیخ بتن استفاده کنید.

انواع میلگرد در بتن:

میلگردهای تقویت کننده ورق فلزی: آرماتور ورق فلزی معمولاً در دال های کف، پله ها و ساخت سقف استفاده می شود. تقویت کننده ورق فلزی از قطعات فولادی آنیل شده تشکیل شده است که به شکل موج‌هایی به عمق حدود یک شانزدهم اینچ خم شده و سوراخ‌هایی با فواصل منظم سوراخ شده است.

میلگردهای اروپایی: این میلگردها معمولاً از منگنز ساخته می شوند بنابراین تمایل به خم شدن راحت تری دارند. آنها برای استفاده در مناطقی که مستعد شرایط آب و هوایی شدید یا اثرات زمین شناسی هستند، مانند زلزله، طوفان، یا گردباد مناسب نیستند. با این حال، آنها می توانند مقرون به صرفه باشند.

میلگردهای گالوانیزه: میلگردهای گالوانیزه 40 برابر بیشتر از میلگردهای هدایت کربنی در برابر خوردگی مقاوم هستند و برای سازه هایی که به شدت در معرض شرایط مرطوب و مرطوب قرار می گیرند ایده آل هستند. با این حال آنها گران هستند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در حوزه بتن میتوانید لینکدین شرکت بتن شیمی را دنبال کنید.

نتیجه گیری:

1) جایگزینی جزئی سیمان با پودر آهن به طور قابل توجهی مقاومت فشاری را در مقایسه با بتن بدون ذرات پودر آهن (Fe 2 O 3 ) بهبود بخشید. مشخص شده است که اگر سیمان با پودر آهن تا حداکثر 2.5٪ با ذرات غالب 200 نانومتر جایگزین شود، سودمند است.

2) اسلامپ بتن تازه با افزایش میزان ذرات پودر آهن کاهش یافت.

3) با افزایش درصد پودر آهن، جذب آب بتن سخت شده افزایش یافت.

4) تخلخل از 1.5% و 2.5% جایگزینی سیمان کاهش یافت و سپس افزایش یافت اما کمتر از نمونه شاهد باقی ماند.

5) به این نتیجه رسیدند که جایگزینی سیمان با پودر آهن، مقاومت فشاری و تخلخل را بهبود بخشید اما جریان اسلامپ را کاهش