استفاده از سرباره کنورتور ذوب آهن اصفهان به عنوان جایگزین در سیمان

سرباره ماده ای غیر فلزی بوده که به عنوان محصول فرعی در هنگام تولید مواد فلزی بدست می آید. سرباره کنورتور (bofs)ماده تولید شده در حین پالایش فولاد خام در کنورتور می باشد. میزان تولید این ماده در حدود 20-10% از کل وزن فولاد تولیدی می باشد که با توجه به تولید مداوم این ماده و هم چنین عدم وجود کاربرد ثابت و مشخص، مشکلاتی از لحاظ زیست محیطی و انباشتگی فضا در کارخانه های تولید آهن و فولاد بوجود آورده است. تجربه استفاده از سایر محصولات سرباره ای در صنعت سیمان ما را بر آن داشت تا با بررسی خواص و ویژگی های این ماده اثر افزودن آن را بر خواص سیمان پرتلند معمولی (opc) بررسی و نتایج با دو نوع سرباره دیگر آهن و فولاد مقایسه شود. از اینرو، ابتدا با نمونه برداری دقیق و اصولی یک ترکیب مشخص از مواد اولیه بدست آمد، نمونه حاصل توسط آسیاب گلوله ای مورد خردایش قرار گرفت. به منظور شناخت ترکیب شیمیایی و مینرال های موجود در مواد اولیه، آزمون های فلورسانت اشعه ایکس (xrf) و پراش اشعه ایکس (xrd) در مورد آنها صورت گرفت که نمایان-گر حضور فازهای سیمانی فعال و مقادیری فاز پرتلندیت در ترکیب آنها بود. سپس با ساخت ترکیب هایی حاوی مقادیر مختلف سرباره که جایگزین سیمان شدند، اثر این مواد بر سه حالت مختلف مخلوط های سیمانی بررسی شد. خواص رئولوژیکی، هدایت الکتریکی و قلیاییت در حالت دوغاب، خواص گیرشی در حالت خمیر و هم چنین خواص مکانیکی نمونه های ملات با عمرهای 3، 7، 28 و 90 روزه بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که استفاده از سرباره کنورتور باعث کاهش سیالیت دوغاب های سیمانی و افزایش زمان گیرش خمیر می شود. به علاوه، مقادیر زیاد سرباره کنورتور در ترکیب باعث جذب آب بالایی می شود که دلیل آن حضور فاز پرتلندیت و آهک آزاد در ترکیب می باشد. با بررسی های ریزساختاری که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت مشخص شد که استفاده از سرباره کنورتور در سیمان باعث تشکیل ساختاری غیر یکنواخت و متخلخل شامل فازهای سوزنی شکل کلسیم سیلیکات هیدراته (c-s-h) می شوند. در پی آنالیز محصولات هیدراسیون توسط پراش پرتوی ایکس مقادیری فازهای هیدراته نشده و غیر فعال هم در ترکیب یافت شد. لذا به منظور فعال ساختن فازهای موجود در ترکیب، اثر افزودن فعال ساز قلیایی کلراید کلسیم (cacl2) و هم چنین نانو سیلیس بر خواص مخلوط های سیمانی حاوی این نوع سرباره هم بررسی شد. نتایج بدست آمده از مثبت بودن اثر این مواد بر خواص خمیر و ملات خبر دادند. به خصوص در مورد نانو سیلیس، این ماده با فاز پرتلندیت و هم چنین دیگر فازهای کمتر فعال موجود در سرباره واکنش داده و باعث رشد کریستال های کلسیم سیلیکات هیدراته و تشکیل کریستال های صفحه ای شکل توبرموریت در ساختار شد، که ترکیب تشکیل شده حفرات ریز موجود در ترکیب را نیز به خوبی پرکرده و باعث افزایش استحکام مکانیکی نمونه-های حاوی سرباره و نانو سیلیس می باشد. تصاویر میکروسکوپی از این نمونه ها ریز ساختاری یکنواخت تر و متراکم تر را نشان داده است.