کاربرد پودر آلومینیوم در گروت
امروزه کاربرد پودر آلومینیوم در گروت و بتن در صنعت ساختمان به یکی از مهمترین بخش های تحقیق و توسعه تولیدکنندگان جهت ارتقای کیفی محصولات تبدیل شده است.
با ترکیب پودر آلومینیوم با هیدروکسید کلیسم موجود در سیمان باعث تولید حباب های گاز هیدروژن در ترکیب گروت شده که طبیعتا موجب منبسط شدن دوغاب خواهد شد .
گاز هیدروژن آزاد شده باعث روان تر شدن دوغاب و درنتیجه نفوذ بهتر آن در خلل و فرج بتن و سازه خواهد شد.
این ویژگی سبب پرشدن فضای خالی بین صفحات و سازه بتنی میشود ،از نشست بتن در آینده جلوگیری میکند،باعث چسبندگی بهتر و مهمترین کاربرد پودر آلومینیوم در گروت کاهش شیرینکیج و جمع شدگی است.
در این بین یکسری از محصولات گروت فومی با استفاده از گروت چگالی را کاهش داده و موجب بهبود ویژگی های عایق صوتی و حرارتی میشوند.
-
مشکلات گروت در بتن چیست؟
*انواع شیرینکیج و جمع شدگی در مخلوط گروت هنگام کیورینگ بتن
– شیمیایی (کاهش حجم واکنش هیدراتاسیون).
-نوع پلاستیکی (تبخیر آب در طول کیورینگ اولیه).
-هنگام خشک شدن (از دست دادن رطوبت طولانی مدت).
این مشکلات گروت باعث ایجاد گسستن مولکولی، کاهش استحکام پیوند بتنی و به خطر افتادن انتقال بار مرده سازه خواهد شد.
-راه حل مشکل گروت با استفاده از پودر آلومینیوم
پودر آلومینیوم (معمولاً ۰.۰۰۵٪ تا ۰.۰۲٪ وزن سیمان) با مواد قلیایی (Ca(OH)₂) هیدروکسید کلیسیم و یا همان آهک هیدراتی و آب واکنش نشان میدهد که این ماده در ساختار مواد اولیه سیمان وجود دارد.
طبق این فرمول:
2Al + 3Ca(OH)₂ + 6H₂O → 3CaO·Al₂O₃·6H₂O + 3H₂↑
با ترکیب پودر آلومینیوم با آهک هیدراته موجود در سیمان گاز هیدروژن بصورت میکرو حباب تشکیل میشود که هیدروژن جای خود را به مولکول اکسیژه میدهد و دوغاب گروت را در حالی که هنوز حالت پلاستیکی دارد، منبسط میکند.
کاربرد مخلوط گروت و پودر آلومینیوم چیست؟
1- دوغاب ریزی در سازه
2- دوغاب ریزی زیر صفحه ستونها
3- در اتصالات بتنی مانند میلگرد
4- استفاده در ملات های تعمیری و ترمیمی
5- دوغاب‌ریزی با مقاومت فشاری بالا
جدول مقایسه گروت معمولی و گروت مخلوط شده با پودر آلومینیوم(گروت انبساطی):
| ردیف | پارامتر | گروت معمولی (بدون Al پودر) | گروت انبساطی (با Al پودر) | ملاحظات |
| 1 | جمع‌شدگی (Shrinkage) |
(بیشتر) جمع‌شدگی شیمیایی و خشکی قابل توجه |
(کمتر)
انبساط کنترل‌شده (1-5%) |
گروت آلومینیومی فضای خالی را پر میکند. ریسک ترک‌خوردگی کاهش می‌یابد. |
| 2 | پر کردن فضای خالی | ممکن است حفره یا حباب هوا باقی بماند | پرکردن ۱۰۰% فضاها و حذف حباب‌های هوا | نقش اساسی در کاربردهای سازه‌ای (مثل بیس‌پلیت، اتصالات پیش‌ساخته) |
| 3 | چسبندگی به سطوح | احتمال جداشدگی از زیرلایه (به‌ویژه فلزات) | چسبندگی عالی به فولاد و بتن | نوع انبساطی، فشار تماسی ایجاد میکند. |
| 4 | مقاومت فشاری |
(بالاتر) معمولاً ۵۰-۱۰۰ مگاپاسکال |
(متوسط) کاهش به‌دلیل تخلخل 10تا30% گاز |
برای بارگذاری سنگین، نیاز به بهینه‌سازی طرح اختلاط دارد. |
| 5 | کارایی (Workability) | روانی و کارپذیری استاندارد | روانی و کارپذیری بالاتر بدلیل وجود حباب | مناسب برای عملیات تزریق و کم فاصله |
| 6 | زمان گیرش | • قابل تنظیم با افزودنی‌ها | حساس به زمان‌بندی • انبساط باید همزمان با گیرش اولیه رخ دهد |
نیاز به افزودنی‌های تنظیم‌کننده (کندگیر/تندگیر) برای کنترل واکنش آلومینیوم |
| 7 | کاربردهای مهم | کف‌سازی و ترمیم های غیرسازه‌ای |
بیس‌پلیت ها اتصالات پیش‌ساخته تعمیرات ترک‌های سازه‌ای |
گروت انبساطی برای تماس کامل سازه‌ای ضرورت دارد. |
| 8 | هزینه | اقتصادی |
تا۴۰% گران‌تر (بسته به درصد Al پودر) |
توجیه‌پذیر برای کاربردهای حساس به دلیل کاهش ریسک |
| 9 | خطرات اجرایی | کاهش انتقال بار و در نتیجه جمع شدگی |
تنش‌های داخلی در اثر انبساط زیاد * آتش‌گیری پودر Al هنگام اختلاط |
دوزینگ دقیق رعایت الزامات ایمنی |
| 10 | استاندارد آزمایش | ASTM C109 (مقاومت فشاری) | ASTM C827 (اندازه‌گیری انبساط) | کنترل انبساط برای گروت آلومینیومی ضروری است. |
جدول خلاصه مقایسه کاربردهای گروت معمولی و انبساطی
| ردیف | عملیات | گروت معمولی | گروت انبساطی (Al پودر) |
| 1 | اتصالات پیش‌ساخته | تاثیر ندارد | ضروری |
| 2 | فونداسیون ماشین‌آلات | تاثیر ندارد | توصیه‌شده |
| 3 | گریتینگ کابل‌های پس‌کشیده | تاثیر ندارد | اجباری |
| 4 | تعمیرات غیرسازه‌ای | تاثیر دارد | (صرفه‌اقتصادی ندارد) |
| 5 | پُرکردن کف | تاثیر دارد | (صرفه‌اقتصادی ندارد) |
نکات مهم در مورد گروت انبساطی:
- دوز پودر Al: معمولاً ۰.۰۰۵%-۰.۰۲% وزن سیمان می باشد که بسیار ناچیز است.
- قابلیت کنترل زمان انبساط: با مواد افزودنی کندگیر (مثل شکر) یا تندگیر هماهنگ میشود.
- شرایط کیورینگ: در 24 ساعت اولیه کیورینگ جهت تکمیل واکنش انبساطی به رطوبت نیاز داریم.
- بهترین جایگزین های گروت انبساطی:
– برای سازه های غیرحساس: گروت‌های کاهش‌دهنده شیرینکیج (Shrinkage Reducing Admixtures).
– انبساط بدون حباب گاز: گروت‌های کلسیم سولفوآلومینات (CSA Type Expansive Agent).
گروت انبساطی با پودر آلومینیوم برای سازه های سنگین و حساس بتنی و فلزی، سطح تماس کامل و بدون نقص به همراه انتقال بار بهینه را دارد.
مقایسه گروت انبساطی و گروت معمولی
جمع‌شدگی (Shrinkage):در گروت معمولی:
* در اثر هیدراسیون سیمان و تبخیر آب، حجم گروت کاهش می‌یابد.
*ایجاد ترک‌های ریز و فاصله‌گیری از سطوح مجاور
انبساط کنترل شده در گروت انبساطی:
* واکنش پودر Al با آب و Ca(OH)₂ در سیمان:
2Al + 3Ca(OH)₂ + 6H₂O → 3CaO·Al₂O₃·6H₂O + 3H₂↑
*با افزایش حجم 1 تا 5 درصد گاز هیدروژن حباب‌های ریز ایجاد میکند
- جدول مقایسه آیتم های فیزیکی کاربردی:
| ردیف | پارامتر | گروت معمولی | گروت انبساطی |
| 1 | پرکردن فضای خالی | احتمال باقی‌ماندن حفره و حباب هوا | تماس ۱۰۰% با سطوح (فولاد/بتن) |
| 2 | چسبندگی | متوسط (ریسک جداشدگی از زیرلایه) | عالی (چسبندگی فعال) |
| 3 | مقاومت فشاری | ۵۰-۱۰۰ مگاپاسکال بالاتر | کاهش 10 تا 30 درصدی به‌دلیل تخلخل |
| 4 | کارپذیری | روانی قابل قبول | روانی بالاتر (حباب‌ها مانند روان‌کننده عمل میکنند) |
| 5 | هزینه | اقتصادی | 15 تا 40 درصد گران‌تر |
| 6 | دقت اجرایی | کم | بالا (نیاز به دقت در دوزینگ، زمان‌بندی و عمل‌آوری) |
| ردیف | نوع گروت | مزایا | معایب |
| 1 | گروت معمولی | • هزینه پایین • اجرای ساده • مقاومت فشاری بالاتر |
• ایجاد ترک‌های ریز • احتمال جداشدگی از زیرلایه • عدم کارایی در اتصالات بتنی حساس |
| 2 | گروت انبساطی | • حذف کامل جمع‌شدگی • پرکردن ۱۰۰% فضاهای تنگ • چسبندگی عالی به فولاد و بتن |
• کاهش مقاومت فشاری • هزینه بالاتر • ریسک انبساط بیش‌ازحد یا آتش‌گیری پودر Al |
پودر آلومینیوم درگروت ، آن را از یک پرکننده بی تاثیر به ماده موثر و منبسط‌شونده تبدیل میکند که تماس کامل را در فضاهای تنگ ممکن می سازد.
بهترین انواع پودر آلومینیوم برای گروت سازی چیست؟
انتخاب بهترین نوع پودر آلومینیوم برای ساخت گروت نیاز به ایجاد موازنه بین کنترل واکنش‌پذیری، ایمنی و راندمان انتشار دارد.
برای یافتن بهترین اثر کاربرد پودر آلومینیوم در گروت، انتخاب بهترین پودر آلومینیوم ، نوع ریزتر و دارای لایه ای پوششی آن است که میتوان با این نوع ،به انبساط تحت کنترلی در گروت دست یافت.
سوال؟
بهترین سایز پودر آلومینیوم برای گروت و بتن چیست؟
– مناسب ترین سایز: 5 تا 20 میکرون (میانگین ~10 تا 15 میکرومتر).
سوال؟
-چرا بهترین نوع پودر آلومینیوم برای گروت ریزترین نوع است؟
زیرا هرچه ذرات پودر آلومینیوم ریزتر باشند مساحت سطح بزرگتری خواهیم داشت که موجب واکنش سریع‌تر با مواد قلیایی خواهد شد.
– واکنش‌پذیری در گروت باید به تأخیر بیفتد تا با پلاستیسیته گروت همگام شود. پودر فوق‌العاده ریز آلومینیوم به تنهایی خیلی سریع واکنش میدهد و خطر از انتشار گاز یا انفجار را به همراه خواهد داشت.
سوال؟
-چه پودر آلومینیومی برای گروت نامناسب است؟
-پودرهای درشت تر از 30 میکرون زیرا خیلی آهسته و نامنظم واکنش می‌دهند.
سوال؟
برای گروت پودر آلومینیوم بهتر است یا خمیر آلومینیوم؟
جواب: خمیر آلومینیوم برای گروت مناسب تر است زیرا:
– ایمن‌تر: گرد و غبار ندارد که در نتیجه خطرات انفجار اشتعال‌پذیری را کاهش میدهد.
انتشار بهتر: از کلوخه شدن جلوگیری میکند و حباب‌های گاز بطور یکنواخت منتشر میشوند.
سوال؟
آلومینیوم با چه خلوصی برای گروت مناسب است؟
خلوص زیاد و بیش از 95% پودر آلومینیوم
پودر آلومینیوم باید عاری از ناخالصی‌هایی (مانندآهن، سیلیس، مس) باشد که باعث تغییر واکنش‌پذیری میشوند و یا دوغاب را تضعیف میکنند.
کاربرد پودر آلومینیوم در گروت
روش های اختلاط پودر آلومینیوم و گروت؟
ایمن ترین و کم خطرترین روشهای اختلاط کدامند؟
- استفاده از پودر آلومینیوم مایع
– روش:
از اضافه کردن آب به پودر آلومینیوم جلوگیری کنید و بجای آن ، پودر را به آب اضافه کنید و به آرامی هم بزنید و سپس این سوسپانسیون را به مخلوط ماسه سیمان به تدریج اضافه کنید و دوغاب را در ظرف دربسته مخلوط کنید.
لوازم تولید باید فلزی و ضد جرقه باشد تا از هرگونه الکریسیته ساکن و اشتعال پودر آلومینیوم جلوگیری گردد.
– بررسی‌های مهم:
– قبل از اضافه کردن آب، هیچ کلوخه‌ای قابل مشاهده نباشد.
– در مجموع ۵ تا ۷ دقیقه مخلوط کنید.
*پودر آلومینیوم خشک را مستقیماً به آب یا مخلوط مرطوب اضافه نکنید باعث کلوخه شدن فوری و واکنش کنترل نشده میشود.
۲. نوع میکسر:
– از میکسرهای سیاره‌ای یا به اصطلاح پره‌ای استفاده کنید میکسر استوانه‌ای با سرعت بالا میتواندموجب ایجاد گرماو جرقه شود).
۳. کنترل دما:
– مواد اختلاط و دوغاب را در دمای ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتیگراد نگهداری کنید زیرا دماهای بالاتر تولید هیدروژن را تسریع میکنند.
شرایط ایمنی محیط تولیدی گروت :
– بدلیل آزادسازی گاز هیدروژن در فرآیند ترکیب پودر آلومینیوم و سیمان، باید تهویه مناسبی جهت جلوگیری از اشتعال گاز هیدروژن داشته باشید.
-از تجهیزات حفاظت فردی مانند دستکش، عینک، ماسک تنفسی استفاده گردد.
– پودر آلومینیوم باید در ظروف دربسته و دور از رطوبت وگرما نگهداری شود.
جدول مشکلات و راه حل های اختلاط پودر آلومینیوم و گروت
| ردیف | مشکل | علت | راه حل |
| 1 | کلوخه شدن | انتشار نامناسب و ناهمگن پودر یا خمیر آلومینیوم | ابتدا آلومینیوم را با آب یا سیمان مخلوط کنید |
| 2 | تخلخل ضعیف | پراکندگی ناهموار یا دوز کم | از افزودنی‌های خمیریا پودر مایع استفاده کنید |
| 3 | تخلخل زودرس | آلومینیوم با دمای بالا | از آلومینیوم پوشش داده شده استفاده کنید؛ آب مخلوط را خنک کنید |
| 4 | حباب‌های بیش از حد | اختلاط بیش از حد یا دوز بالا | زمان اختلاط را کاهش دهید؛ دوزینگ چک شود |
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.