سیمان پرتلند زیولیتی با نماد “پ.ز” ماده چسباننده هیدرولیکی از خانـواده سیمان پرتلند است کـه از آسـیاب و مخلـوط نمـودن کلینکر سیمان پرتلند با زیولیت همراه با درصد مناسبی از سنگ گچ (سولفات کلسیم متبلور) حاصل مـی‌گردد.

زیولیت‌های طبیعی مواد آلومینوسیلیکات هیدراته با ساختار شبکه‌ای است که به طور وسیعی به عنوان جایگزین بخشی از سیمان در مخلوط‌های سیمانی و بتن در نقاط مختلف دنیا استفاده می‌شود. کشورهای چین، اسلواکی، آلمان، ژاپن، رومانی و بلغارستان از جمله کشورهای تولید کننده سیمان زیولیتی می‌باشند. در سال‌های اخیر، در ایران نیز عملکرد سیمان زیولیتی به سبب وجود ذخایر مناسب مورد توجه محققان قرار گرفته و تحقیقات گسترده‌ای در این زمینه انجام شده است.

در چند سال گذشته به دلیل خواص زیولیت از نظر جذب آب و پس از کم آبی در مناطق جهان، در صنعت سیمان مورد توجه قرار گرفته است، زیرا استفاده از زیولیت در مواد اولیه سیمان باعث تغییراتی در جذب آب و خواص فیزیکی بتن می‌شود که می‌تواند نقش مثبت و ارزشمندی در دوام و پایداری بتن داشته باشد.

تاریخچه استفاده از زیولیت:

استفاده از زیولیت‌های طبیعی به عنوان مواد پوزولانی در ساخت و ساز به ۳۰۰۰ سال قبل باز می‌گردد، به دوره‌های یونان و روم زمانی که زیولیت‌ها، به صورت خاکستر آتشفشانی تغییر یافته، توف و تراس وجود داشتند؛ همراه با آهک در ملات‌ها و بتن‌ها برای ساخت و ساز استفاده می‌شدند. ترکیب آهک و زیولیت خواص سیمانی بسیار خوبی را نشان داد. توف‌های زیولیت طبیعی سال‌ها به عنوان پوزولان سیمانی در صربستان، آلمان، ایتالیا، بلغارستان، چین و روسیه استفاده می‌شوند.

علیرغم کاربردهای گسترده در کنترل آلودگی، حفاظت از انرژی، کشاورزی، معدن و کاربردهای متالورژی در چند دهه اخیر به نظر می‌رسد صنعت ساختمان بزرگ‌ترین مصرف کننده نهایی زیولیت طبیعی باشد.

تحقیقات صورت گرفته درباره سیمان پرتلند زیولیتی

به طور خلاصه نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که سیمان زیولیتی می‌تواند سبب بهبود خواص مکانیکی بتن و دوام آن در محیط‌های گزندبار مانند محیط-های دریایی، اسیدی و سولفاتی شود. کاهش حرارت هیدراسیون سیمان، بهبود خردایش پذیری کلینکر و کنترل واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه‌ها از دیگر مزایای سیمان زیولیتی میتواند باشد. البته باید توجه داشت که زیولیت ممکن است سبب افزایش مقدار آب مورد نیاز بتن برای رسیدن به روانی مناسب گردد، درنتیجه باید در خصوص محدود کردن نسبت آب به سیمان برای دستیابی به مشخصات مکانیکی و دوام مناسب بتن دقت نمود و در صورت لزوم از افزودنی‌های روان کننده یا فوق روان کننده در بتن استفاده نمود.

مزایای فوق در خصوص سیمان زیولیتی، به دلیل وجود انواع مختلف کانی‌های زیولیتی با خلوص مختلف، لزوماً قابل دستیابی نیستند و صرفاً استفاده از سیمان زیولیتی تضمین کننده تولید بتن با دوام نیست. به عبارت دیگر، در صورت استفاده از سیمان‌های زیولیتی در محیط‌های گزندبار، انجام آزمون و بررسی‌های مربوط به دوام بتن توصیه می‌گردد.

مقادیر زیولیت در سیمان:

مقدار زیولیت در این نوع سیمان باید حداقل ۵ درصد وزنی سیمان پ.ز باشد.

مقدار کانی‌های فعال زیولیت (آنالسیم، هولانـدیت، کلینوپتیلولیـت و موردنیـت) در مـاده معـدنی حداقل ۳۰ درصد وزنی باشد.

در صورتی که مقدار کانی‌های فعال زیولیت بیش از ۴۰ درصد وزنی سنگ زیولیتی باشد، مقدار افت وزن در اثر حرارت، میتواند حداکثر ۱۱ درصد وزنی باشد.

شاخص فعالیت زیولیت (شـاخص تعیـین مقاومـت در سـن ۷ روز یـا ۲۸ روز) حداقل ۷۵ درصد باشد.

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیمان پرتلند زیولیتی

سیمان پرتلند زیولیتی را می‌توان در سیلو یا بسته بندی در کیسه نگهداری نمود.

استفاده از زیولیت در سایر متریال‌های ساختمانی:

استفاده از زیولیت‌ها به عنوان ماده اولیه در صنعت سرامیک به دلیل قابلیت اصلاح ترکیب شیمیایی آن‌ها به روش تبادل یونی دارای مزایای زیادی است. از جمله این مزیت‌ها می‌توان به تولید سرامیک‌های رنگی اشاره کرد. به عنوان مثال، ترکیب آهن به عنوان یک یون آهن دو ظرفیتی منجر به یک ماده سبز می‌شود. پدیده پف و حباب زیولیت‌ها برای ساخت سرامیک‌های متخلخل با چگالی کم استفاده می‌شود.

منابع: سازه پلاس / ایران بتن / سژین

همچنین بخوانید: آرماتوربندی چیست و چه کاربردهایی دارد؟