مقاله تحلیلی: سیمان سبز- تعریف، انواع، مزایا و کاربردها

سیمان سبز ماده‌ای سازگار با محیط‌زیست است که ردپای کربن ناشی از تولید سیمان را به حداقل می رساند. در این راستا تلاش های بسیاری برای تولید چندین نوع سیمان سبز انجام شده است.

اغلب، این تلاش های مبتنی بر پیشرفت فناوری شامل مصرف کارآمد انرژی، روش های کاهش تولید کربن، فرمولاسیون سیمان جدید، ژئوپلیمرها، سیمان های بدون کربن و محصولات بتنی جدید هستند. علاوه بر این، تولید سیمان سبز میزان مصرف سیمان و مواد اولیه اصلی آن شامل پسماندهای صنعتی دور ریز مانند سرباره بخار کوره ها و خاکستر را کاهش می-دهد.

سیمان اکومکس، سیمان اکسی کلرید منیزیم، سیمان ژئوپلیمر، سیمان سولفوآلومینات کلسیم و سیمان کربنی تجزیه شده، نمونه هایی از سیمان سبز هستند. برخی از این محصولات در پروژه های مختلف استفاده می‌شوند، درحالی‌که تعدادی از آن ها باوجود پتانسیل بسیار خوب، هنوز کاربرد گسترده‌ای در پروژه های ساختمانی ندارند.

انواع سیمان سبز

۱- سیمان اکومکس

اکومکس نوعی سیمان سبز است که توسط شرکت Ceratech در ایالات‌متحده تولیدشده و از 95% خاکستر و 5% مواد افزودنی مایع قابل‌تجدید تشکیل می‌شود. بر اساس استانداردهایی همچون شورای بین‌المللی آیین نامه ها و شورای ساختمان سبز ایالات‌متحده، سیمان تولیدشده توسط شرکت Ceratech، تقریباً هیچ ردپای کربنی ندارد.

نه‌تنها در روند تولید سیمان، استفاده از مواد خالص به میزان 95 درصد کاهش می‌یابد بلکه نیاز به مصرف آب را هم به نصف کاهش می‌دهد.

از خصوصیات اصلی سیمان اکومکس می توان به مقاومت زودرس، تاب‌آوری، مقاومت در برابر ترک، نفوذ کمِ کلرید، مقاومت در برابر حمله سولفات‌ها، دوام، مقاومت سه برابری در مقابل خوردگی نسبت به سیمان معمولی و مقاومت بیشتر در برابر انجماد و ذوب نسبت به سیمان معمولی اشاره کرد.

۲- سیمان اکسی کلرید منیزیم

سیمان اکسی کلرید منیزیم (MOC) یک سیمان سازگار با محیط‌زیست و بدون کربن است که از دو ماده اصلی پودر اکسید منیزیم (MgO) و محلول غلیظ کلرید منیزیم (MgCl2) تولید می شود.

 MOC از مقاومت فشاری خوبی برخوردار است و گیرش سریعی دارد. سیمان اکسی کلرید منیزیم CO2 موجود در اتمسفر را جذب می‌کند. آب مقاومت آن را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. بااین‌وجود با 15% خاکستر و همان مقدار پودر سیلیس می توان تا حدودی با این ضعف مقابله کرد.

این مواد افزودنی ساختار منافذ MOC را پر می کنند و به این شکل سبب تراکم بیشتر بتن می شوند. درنتیجه، مقاومت و دوام بتن به میزان قابل‌توجهی بهبود می یابد. علاوه بر این، برای بهبود مقاومت این نوع سیمان در برابر آب گرم، لازم است به آن اسید فسفریک و فسفات محلول اضافه شود.

سیمان اکسی کلرید منیزیم منجر به خوردگی فولاد می شود، ازاین‌رو نمی توان از آن برای ساخت سازه‌های بتن مسلح استفاده کرد.

۳- سیمان ژئوپلیمر

ژئوپلیمر که به‌عنوان سیمان فعال قلیایی نیز شناخته می شود، به‌جای اکسید کلسیم که به محیط‌زیست آسیب بیشتری می-رساند از آلومینوسیلیکات ها تولید می شود.

آلومینوسیلیکات ها از محصولات صنعتی مانند خاکستر به دست می آیند. سیمان ژئوپلیمر ازنظر کارایی و هزینه با سیمان پرتلند معمولی رقابت دارد و نسبت به سیمان پرتلند معمولی 95% کمتر CO2 آزاد می کند.

۴- سیمان فروکریت

سیمان فروکریت از ترکیب سیلیس و آهن تولید می شود که از پسماندهای جانبی در صنعت فولاد و شیشه هستند. این ماده سپس با CO2 عمل آوری و درنتیجه، به‌طور بالقوه به ماده‌ای بدون کربن تبدیل می شود.

۵- سیمان سولفوآلومینات کلسیم

سیمان سولفوآلومینات کلسیم با دمای کمتری (1232.2 درجه سانتی‌گراد) نسبت به سیمان معمولی (1426.6 درجه سانتی‌گراد) تولید می شود. درنتیجه، CO2 کمتری در جو آزاد می شود. این سیمان گیرش سریعی دارد و در 24 ساعت به مقاومت 28 روزه بتن معمولی می رسد.

به همین دلیل در عرشه پل ها و باند فرودگاه ها که گیرش سریع بتن بسیار مهم است، مورد استفاده قرار می گیرد. با افزودن مقدار بیشتری گچ، می تواند انقباض و آب رفتگی سیمان سولفوآلومینات کلسیم را جبران کرد.

این نوع سیمان سبب صرفه‌جویی 25% در مصرف انرژی می‌شود و با کاهش حدود 20% انتشار CO2 در مقایسه با سیمان پرتلند، مزایای زیست‌محیطی را به دنبال دارد.

۶- سیمان کربنی تجزیه شده

شرکت سیمان Calera در کالیفرنیا سیمان را از آب دریا یا آب نمک مخلوط شده با CO2 تولید می‌کند. در فرآیند تولید سیمان، گازهای غنی از CO2 از طریق آب دریا فیلتر می شوند.

برای تولید سیمان باکیفیت بالا، کلسیم و منیزیم از آب دریا جداشده و با CO2 واکنش نشان می دهند. این سیمان، سفید رنگ و قوی‌تر از OPC معمولی است.

۷- سیمان تولیدشده با بخار گرم

از فرآیند بخار گرم می توان برای تغییر ذرات سیمان و واکنش‌پذیری بیشتر آن استفاده کرد. در این فرآیند،  CO2 آزادشده پس از جداسازی محبوس می‌شود.

۸- سیمان تولیدشده با متراکم کردن فاز مایع هیدروترمال واکنش‌پذیر

این نوع سیمان با استفاده از مواد اولیه مشابه سیمان پرتلند معمولی، اما در دمای پایین تر و از طریق واکنش شیمیایی متفاوتی که CO2 کمتر در مقایسه با فرآیند تولید سیمان پرتلند معمولی دارد، تولید می شود.

این سیمان با آب و CO2 مخلوط می شود و با CO2 واکنش نشان می دهد تا کربنات کلسیم و سیلیس و درنهایت بتن تولید شود. این نوع سیمان سبز توسط شرکت SolidiaTechnology ایالات‌متحده تولید می‌شود.

مزایا

1. تولید سیمان سبز به گرمای زیادی احتیاج دارد و درنتیجه 80% دی‌اکسید کربن کمتری آزاد می‌شود.
2. استفاده از پسماندهای صنعتی مانند خاکستر و دوده سیلیس از تبدیل‌شدن زمین به زباله دانی و درنهایت نابودی محیط‌زیست جلوگیری می کند.
3. با استفاده از محصولات جانبی صنعتی در سیمان سبز، انرژی موردنیاز در تولید بسیار کاهش می یابد. علاوه بر این، در برابر نوسانات دما مقاومت می کند و هزینه های مربوط به گرمایش و سرمایش را نیز کاهش می دهد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.