بررسی اثر دمای حرارت دهی بر خواص خاکستر لجن فاضلاب (SSA) و امکان سنجی استفاده از آن در مصالح بتنی

امروزه بتن به عنوان پرمصرف ترین ماده در جهان مطرح می باشد. آلوده کننده ترین بخش از ساخت بتن مربوط به صنعت سیمان می باشد. 7 درصد از دی اکسید کربن موجود در اتمسفر به دلیل تولید سیمان در جهان می باشد. یکی از بهترین راهکارها درخصوص بهبود خواص بتن ازدیدگاه زیست محیطی، یافتن جایگزین های مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است. در این میان، پوزولان ها که از دیر باز به عنوان جایگزین و مکمل سیمان در ساخت و سازها مورد استفاده قرارگرفته اند، توانسته اند از طریق جایگزینی با سیمان ضمن صرفه جویی در مصرف انرژی مورد نیاز در تولید سیمان و کاهش انتشارات آلاینده ها، مقاومت فشاری و دوام آن ها را نیز افزایش دهند. خاکستر لجن تصفیه خانه فاضلاب یکی از موادی است که در سالهای اخیر به عنوان جایگزین سیمان و مصالح سنگی در بتن و مصالح ساختمانی استفاده شده است. در این پژوهش به امکان سنجی استفاده از خاکستر لجن تصفیه خانه فاضلاب ( SSA) در بتن پرداخته شده است. به طور خاص برای اولین بار به بررسی محتوی لجن تصفیه خانه های فاضلاب شهر تهران پرداخته شد. بدین منظور از تمامی تصفیه خانه های فعال شهر تهران نمونه گیری صورت گرفت و نتایج آنالیز های شیمیایی همچون XRD و XRF ما را به سمت مطلوب ترین تصفیه خانه به لحاظ محتوی لجن راهنمایی کرد. در ادامه فرآیند حرارت دهی و سوزاندن که تاکنون به طور مختصر به آن پرداخته شده است، به طور مفصل تر مورد بررسی قرار گرفت تا بهینه ترین عملیات حرارتی ممکن را برای رسیدن به خواص مطلوب تر خاکستر ایجاد شود. در این راستا لجن خام تصفیه خانه منتخب در چهار دمای 700، 800، 900 و 1000 درجه سوزانده شد و مجددا آزمایش های شیمایی نظیر آنالیز XRD بر روی آن صورت گرفت. سپس نمونه های بتن و ملات با درصد های جایگزینی 10 و 20 درصد ساخته شد و آزمون مقاومت فشاری در سنین 7 و 28 روز برای بدست آوردن میزان فعالیت پوزولانی و همچنین میزان افت مقاومت بر روی آنها انجام شد. از نتایج بدست آمده می توان استنباط کرد تصفیه خانه شهرک غرب به لحاظ محتوی تشکیل دهنده، مطلوبترین تصفیه خانه و لجن تصفیه خانه مذکور دارای بالاترین شباهت به سیمان می باشد. همچنین مناسب ترین دمای حرارت دهی برای نمونه های لجن خام دمای 800 درجه می باشد. در این دما فازهای سیلیسی دارای بیشترین واکنش پذیری می باشند و بالاترین پیک های سیلیسی آمورف در این دما مشاهده شده است. نتایج آزمون مقاومت فشاری و فعالیت پوزولانی نیز گواه بر همین مطلب می باشند. به طور کل می توان دریافت جاگزینی خاکستر لجن تصفیه خانه فاضلاب به جای سیمان منجر به افت مقاومت می شود. به طوری که با جایگزینی 10 درصد خاکستر به جای سیمان با افتی در حدود 10 درصد و با جایگزینی 20 درصد با افتی در حدود 35 درصد روبرو می شویم. لذا می توان از این ماده در ساخت بتن های غیر سازه ای و یا بتن های سازه ای با مقاومت پایین با درصد های جایگزینی تا 20 درصد استفاده نمود.

کلیدواژه ها:

خاکستر لجن فاضلاب ، پوزولان ، محیط زیست ، توسعه پایدار.