خاکستر پوسته برنج

جایگزینی برای سیمان

(ادامه مقاله 1)

پژوهشی از:

میلاد اسفندیاری

....

شرایط سوزاندن پوسته برنج برای تولید خاکستر ایده ال:

تعیین دمای بهینه سوزاندن پوسته برنج، با استفاده از نتایج آزمایش پراش سنجی اشعه ایکس و نیز آزمایش سنجش فعالیت دربرابر آهک صورت می گیرد. بهترین و درعین حال اقتصادی ترین حالت برای تولید خاکستر مناسب، همگن،دارای حداکثر فعالیت پوزولانی و با کیفیت بالا از پوسته برنج، حالتی است که عمل سوزاندن آن در دمای بین 500 تا 650 درجه سانتی گراد و در مدت زمان حدود دو ساعت صورت گیرد. بر اساس آزمایشها و تحقیقات صورت گرفته مشخص شده است که اگر دمای سوختن زیر 500 یا بالای 650 درجه سانتی گراد باشد، باعث بوجود آمدن سیلیسهای بیشکل و غیر بلوری می شود. و از طرفی در دماهای بالاتر هوا(اکسیژن) کافی برای سوختن کامل پوسته و تولید خاکستر با کارایی مناسب در محیط وجود نخواهد داشت. ونیز تخلیه گازهای مزاحم تولید شده در شرایط سخت تری انجام می شود. بلوری یا غیر بلوری بودن خاکستر تولید شده نیز به کمک اشعه ایکس و شیوه پراش سنجی مشخص می شود. نکته دیگر اینکه متناسب با افزایش دمای سوختن رنگِ خاکسترِ تولید شده سفید تر و روشنتر خواهد بود. البته اگر در زمان سوختن هوای کافی در محل وجود نداشته باشد، رنگ خاکستر تیره تر می شود. تا جاییکه در دمای 900 درجه اگر سرعت سوختن بالا باشد و پوسته به درستی نسوزد، خاکسترحاصلسیاهرنگ است.

در سوزاندن پوسته برنج، لازم است که هوای تازه حاوی اکسیژن بجای دی اکسید کربن تولید شده از سوختنِ rha وارد کوره شود، تا ته نشینی سیلیس و بلوری شدن آنرا تنظیم نماید. کوره های باریک که دارای مجاری تهویه(ورود اکسیژن و خروج دی اکسید کربن و سایر گازهای اضافی) باشند، که سرد شدن آرام و اصولی خاکستر را در پی داشته باشند، برای تولید خاکستر از پوسته برنج مناسبند. استفاده از کوره های غیر استاندارد، بدلیل عدم کنترل دمای سوختن و سرد شدن غیر نرمال خاکستر تولیدی و در نتیجه تشکیل بلورهای با کارایی پایین، کاری غیر فنی و غیر اصولی است. خارج کردن دی اکسید کربن و دسترسی به هوای اکسیژن دار، باعث جدایی بهتر مواد معدنی پوسته از مواد سلولزی و لیگنین می شود. و همین مساله کربن زدایی خاکستر را کنترل می کند.خاکستر تولیدی از پوسته برنج را قبل از بکار گیری آن آسیاب می کنند. این کار باید قبل از مخلوط کردن خاکستر با سیمان صورت گیرد. زیرا اگر سیمان نیز آسیاب شود، نرمتر می شود و در نتیجه مصرف آب بیشتر شده و نهایتاً ترکیب سیمانی یا بتن حاصل کیفیت مطلوب و مورد نظر را نخواهد داشت. ولی در مورد rha برعکسِ سیمان، هر چه نرمتر باشد، آب مصرفی کمتر خواهد بود و چسبندگی ملات بیشتر خواهد بود. هر چه نسبت آب به مخلوط سیمان و خاکستر در محدوده استاندارد کمتر باشد( نزدیک به حداقل مقدار مجاز) تاب فشاری ترکیب سیمانی حاصل، بیشتر خواهدبود.از مهم ترین محاسن بکار گیری خاکسترِ پوسته برنج در تولید بتن، افزایش دوام بتن و مقاومت آن در برابر حملات مواد مخربِ شیمیایی است. مزیت دیگر اینکه ملات یا بتن ساخته شده با rha نسبت به انواع ساخته شده با سیمان پرتلند تنها(بدون خاکستر) دارای مقاومت بالاتری در برابر شرایط محیطی اسیدی است. بر اساس آزمایشات صورت گرفته، افت وزنی بتن ساخته شده با rha در محلول اسید سولفوریک و اسید کلریدریک به ترتیب 13 و 8 درصد است در حالی که بتن ساخته شده با سیمان پرتلند، در برابر اسیدهای فوق به ترتیب در حدود 27 و 35 درصد کاهش وزن دارد. شایان ذکر است که اسید کلریدریک باعث حفره ای شدن و خوردگی بتن معمولی( بدون خاکستر) می شود در حالی بر روی بتن حاوی خاکستر پس از رسیدن به مقاومت 72 روزه بی تاثیر است.

عمل آوری بتن:

بتنی را که در تولید آن از خاکستر پوسته برنج استفاده شده، به روشهای مختلف عمل آوری می کنند.

_ عمل آوری به روش کاریبین(carbbean):که در اتاق با دمای بین 29 تا 31 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی بین 77 تا 83 درصد انجام می شود.

 _ عمل آوری به روش استاندارد: در اتاق با دمای 20 تا 21 درجه و رطوبت نسبی 92 تا 98 درصد

._ روش تسریع شده که بیشتر برای قطعات پیش ساخته بکار می رود.

 _ عمل آوری در محیط خارجی حفاظت شده( اتاق داغ): با دما و درصد رطوبت متفاوت و افزایش تدریجی دما و رطوبت نسبی محل محافظت شده.

_ عمل آوری داخلی در شرایط نسبتاً ثابت با دمای حدود 19 درجه و رطوبت نسبی 55 تا 65 درصد.

 که از میان روشهای یاد شده، روش کاریبین، مناسبتر است و موجب افزایش دوام بتن شده و مصرف انرژی پایینی داردو نیز تاب فشاری را تا حدود 30درصد افزایش می دهد. در واقع روشهایی که رطوبت نسبی بالاتری داشته باشند مناسبترند.

استفاده از rha در تولید بتنهای عایق:

بتنی می تواند عایق باشد که وزن مخصوص آن کمتر از 800 کیلوگرم بر مترمکعب و تاب فشاری بین 10 تا 70 کیلوگرم بر سانتی متر مربع داشته باشد. برای ساخت این گروه بتن، از خاکستر عمل آوری شده با آهک یا خاکستر عمل آوری نشده استفاده می شود. البته پایداری و تاب فشاری گروه اول بیشتر است.و نیز استفاده از خاکستر عمل آوری شده مانع از شوره زدگی بتن می شود. مهمتر از همه باعث سبکی و کاهش وزن مخصوص بتن شده و خواص عایق بودن آنرا افزایش می دهد.علاوه بر تولید بتن، از خاکستر پوسته برنج(rha) در تولید آجرهای سبک و نسوز و بلوکهای بتنی نیز بهره برداری می شود. این آجرها دارای خواص ویژه بسیار ارزشمندی هستند. از جمله: - تحمل گرمای حدود 1250 درجه بدون ترک خوردگی یا حداکثر با ترک خوردگی ها بسیار ریز و مویی– مقاومت فشاری 30 کیلو گرم بر سانتی متر مربع – دوام طولانی مدت – چسبندگی کافی و موثر با ملاتهای بنایی و اندودهای گچی و سیمانی – وزن کم در حدود یک تن بر متر مکعب – رنگ خاکستری روشن.

در آجرهایی که با خاک لاتریتی(lateritic )، خاک رس و خاکستر ساخته می شوند، با افزایش مقدار خاکستر، تاب فشاری و حدود اتربرگ شامل حد حالت روانی(ll )، حد حالت خمیری(pl )، میزان آب لازم نیز افزایش می یابد ولی نشانه حالتِ خمیری(pi ) کاهش پیدا می کند.

كاستن از گازهای گلخانه‌ای :

مشكلی كه سوزاندن غلاف برنج ایجاد می‌كند میزان زیاد گازكربنیكی است كه در هوا پخش می‌كند وبا گسترش میل شدید جهان برای مصرف بتن در ساخت‌وسازها به میزان این آلودگی‌ها افزوده می‌شود. برای تولید هر تن سیمان یك تن گازكربنیك در هوا منتشر می‌شود و صنایع سیمان مسئول انتشار 5 درصد گاز‌های گلخانه‌ای در جهان هستند.اگر سبوس برنج را در كوره ریخته و بدون اینكه اكسیژن به آن برسد تا 800درجه سانتی‌گراد حرارت دهیم كربن آن تقریباً از بین می‌رود و ذرات ریز سیلیس خالص به جای می‌ماند. البته این فرایند مقدار كمی گازكربنیك آزاد می‌كند ولی این گاز بی‌اثر است و در طول سال به مزارع شالیزار باز می‌گردد.