مقدمه
در دنیای امروز پیشرفت علم و صنایع مختلف، بهبود برخی خواص و افزایش سرعت و بهره وری آسان از مواد و مصالح را به همراه داشته که
در پی آن ناخواسته آسیبهایی هم به محیط زیست وارد گردیده است. از این رو محققان به دنبال راهکاری هستند که علاوه بر بهبود خواص و
کیفیت، آسیبی به محیط زیست وارد نکند. برهمین اساس از یک طرف جایگزینی سیمان با مصالح پسماند و از طرف دیگر تولید بتنهای
خودتراکم که از منظر سرعت بخشیدن به کار اجرا مزیت ایجاد مینمایند مورد توجه قرار گرفته است

ملات خودتراکم ( 1)SCMبه عنوان پایه و اساس تعیین خواص کارپذیری بتن خودتراکم استفاده میشود. در حقیقت تعیین خواص ملات
خودتراکم بخش جدانشدنی از طراحی بتن خودتراکم مطرح میباشد. از طرفی ساخت ملاتهای خودتراکم با توجه به حجم کمتر ساخت
نسبت به بتن خودتراکم بسیار سادهتر بوده و امکان بررسی خواص آن نیز راحتر میباشد. همچنین ملاتهای خودتراکم امکان استفاده در
پروژههای تعمیری را دارا بوده و از این نظر مورد توجه قرار گرفته اند
پوسته تخم مرغ به طور کلی به عنوان یک زائدات به دور ریخته میشود. مصرف سرانه این ماده در جهان 1۸1عدد و در ایران 1۹1عدد
میباشد ( .)2این ماده همچنین اگر برای مدت طولانیتری نگه داشته شود ایجاد آلرژی میکند. لذا دفع این پسماند امری دشوار میباشد که
این موضوع به علت بوی نامطبوع ایجاد شده توسط آن خواهد بود. جزء اصلی در پوسته تخم مرغ، کربنات کلسیم است. این ماده در حدود
۹۵۹از کلسیم کربنات ساخته شده است.
با توجه به مباحث مطرح گردیده در بالا، از آنجاکه بخش اصلی پوسته تخم مرغ از کربنات کلسیم تشکیل شده است، لذا قابلیت کاربرد
آن به عنوان پرکننده در ساخت ملاتهای خودتراکم میتواند جالب توجه باشد. در همین راستا ملاتهای خودتراکم با بکارگیری پودر حاصل
از پوسته تخم مرغ در ترکیب با پوزولان فعال میکروسیلیس ساخته شده و مورد آزمایشهای مختلف مقاومتی و دوامی قرار گرفتند.
.۲برنامه آزمایشگاهي
.5-۲مصالح
به منظور تهیه پودر پوسته تخم مرغ، ابتدا آن را به خوبی شستشو می دهیم و درصورت وجود هرگونه ناخالصی از قبیل پسماند آن قسمت را
جدا نموده و سپس پوسته های تمیز و عاری از مواد زائد را داخل بشکه ای تمیز ریخته و بشکه را از آب پر میکنیم. پس از آن با همزن برقی
مخلوط را آنقدر بهم میزنیم و تا پوسته داخلی آن جدا شده و همزمان آب دارای پوسته داخلی را تخلیه میکنیم تا پوست داخلی آن به همراه
آب خارج شود (دقت شود چون پوست داخلی آن سبک تر از آب است روی آب می ماند و از این رو جدا کردن و دور ریختن آن دشوار
نیست). این عملیات را آنقدر تکرار کرده که دیگر هیچ پوست داخلی باقی نماند و سپس مواد حاصل را در ظرفی قرار داده تا آب خود را از
دست دهد و کمی خشک شود. در ادامه مواد را به آون انتقال داده و تحت دمای 1۱۱-11۱درجه سانتی گراد به مدت بیست و چهار ساعت
قرار میدهیم. پس از اتمام عملیات، مواد بدست آمده را به کمک بالمیل به پودر تبدیل مینماییم ].[3
سیمان و میکرو سیلیس مصرفی به ترتیب از شرکتهای سیمان مشهد و فروسیلیس سمنان تهیه گردیدند که خصوصیات فیزیکی و
شیمیایی آنها در جدول 1آورده شده است. همچنین ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی پودر پوسته تخم مرغ در جدول 2ارائه گردیده است.

در همین راستا شکل -1الف آنالیز آزمون پراش اشعه ایکس 2را به منظور تعیین فاز کریستالی اصلی در نمونههای پودر پوسته تخم مرغ
مشخص میسازد. مطابق این شکل، همانگونه که از قبل پیشبینی میگردید، فاز اصلی موجود در نمونه پودر پوسته تخم مرغ کربنات کلسیم
یا کلسیت است. از طرفی به منظور مقایسه ابعاد دانه ذرات پودرهای مورد استفاده، منحنیهای دانهبندی سیمان سفید، میکروسیلیس و پودر
پوسته تخم مرغ نیز در شکل -1ب نشان داده شده است.

جدول .۱خصوصيات شيميايي و فيزيکي پودرها

جدول .2خصوصيات فيزيکي و شيميايي پودر پوسته تخم مرغ

شکل .۱الف: الگوي پراش اشعه ايکس نمونه پودر پوسته تخم مرغ، ب: مقايسه توزيع اندازه ذرات سيمان پرتلند، ميکروسيليس و پودر
پوسته تخم مرغ
ماسه مصرفی مطابق با استاندارد ملی ایران از شرکت تیغاب واقع در شرق استان تهران تهیه گردید که دارای وزن مخصوص ،2/۵۵جذب
آب 2/۵۵و مدول نرمی ۲/1۲میباشد. فوقروان کننده برپایه پلیکربوکسیلات باخاصیت کاهندگی آب بالا مطابق با ،[4] ASTM C 494به
منظوردستیابی به روانی مناسب بکار گرفته شد. این ماده دارای وزن مخصوص pH ،1/12برابر ۷و مقدار ذرات جامد ۹۴۱در محلول می-
باشد.
.۲.۲طرح های اختلاط و آزمونهای انجام شده
طرح های مخلوط که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفتهاند در جدول ۲آورده شده است.

جدول .3طرح مخلوط نمونه هاي ساخته شده

آزمونهای انجام گرفته بر روی نمونههای ملات سیمانی خودتراکم به دو دسته اصلی مقاومتهای مکانیکی و دوام تفکیک میگردد. در
بخش بررسی مقاومتهای مکانیکی، مقاومت فشاری در سنین 2۸ ،۷و ۵۵روزه مطابق با استاندارد ،[5] ASTM C109صورت پذیرفت.
در بخش آزمونهای دوامی نیز مقاومت الکتریکی در سنین 2۸ ،۷و ۵۵روزه و نفوذ تسریع شده یون کلر در سنین 2۸و ۵۵روزه مورد
بررسی قرار گرفتند. در همین راستا، آزمون مقاومت الکتریکی به روش ایمپدانس جریان متناوب ] ،[6و آزمون نفوذ تسریع شده یون کلر
مطابق با استاندارد [7] ASTM C1202انجام گردیدند.

.5،9نتایج آزمونهای مکانيکي
با توجه به شکل 2که نتایج مقاومت فشاری را نشان میدهد، طرح شماره 2که شامل ٪1۱پودر پوسته تخم مرغ میباشد در سن ۷روزه
٪2۸نسبت به طرح شماره 1که طرح کنترل میباشد کاهش مقاومت داشته است. همچنین این کاهش در سن 2۸روزه ٪1۵و در سن ۵۵
روزه ٪۸بوده است. دلیل این کاهش مقاومت نیز جایگزینی پودر غیر فعال پوسته تخم مرغ بجای سیمان میباشد. چرا که پودر پوست تخم
مرغ یک ماده آالی با مقاومت پایین پوده و نقش پرکننده را در ملات دارد که حتی این ماده نتوانسته به خوبی نقش پر کننده را هم ایفا کند،
لذا مقاومت کاهش یافته است. دلیل استفاده از این ماده در ابتدا حذف بخشی از سیمان مصرفی و نهایتا” حذف مواد پسماند از محیط زیست
بوده است. همچنین با جایگزینی ۹2۱پودر پوسته تخم مرغ (طرح )۲نیز سبب افت مقاومت فشاری 2۸ ،۷و ۵۵روزه طرح کنترل به ترتیب
برابر با ۹۵۷ ،۹۴۷و ۹۲۱گردیده است. بر همین اساس، با افزایش جایگزینی پودر پوسته تخم مرغ مقاومت فشاری کاهش یافته که دلیل آن
در قسمت بالا توضیح داده شد. نیز ملاحظه میگردد با افزایش سن نمونهها نرخ کاهش مقاومت رفته رفته کم شده و دلیل آن هم امتداد
هیدراتاسیون میباشد. زیرا باید توجه داشت که تا زمانی که آب درون مخلوط وجود دارد عمل هیدراتاسیون متوقف نمیشود و همین امر
باعث افزایش مقاومت با افزایش سن میگردد. در طرح شماره ۴که شامل ٪1۱پودر پوست تخم مرغ و ٪۵میکروسیلیس میباشد مقاومت
فشاری در سن ۷روزه ٪1۷نسبت به طرح شماره ( 1طرح کنترل) کاهش یافته است. همچنین این کاهش در سن 2۸روزه ٪۴و در سن
۵۵روزه ناچیز ( )٪1بوده است. همانگونه که از نتایج پیداست افزودن میکروسیلیس نتایج مناسبتری را رقم زده و باعث افزایش مقاومت
فشاری گردیده که در نهایت نسبت به طرح کنترل کاهش مقاومتی مشاهده نگردید و علت این امر نیز عملکرد پوزولانی بالای ذرات
میکروسیلیس است.
.9،۲نتایج آزمونهای دوامي
با توجه به شکل ۲که نتایج آزمون مقاومت الکتریکی ملاتهای سیمانی را نشان میدهد، طرح شماره 2که شامل ٪1۱پودر پوسته تخم
مرغ میباشد، در سن ۷روزه با افت مقاومت الکتریکی به میزان ٪۲نسبت به طرح کنترل (طرح )1روبرو گردیده است. همچنین این کاهش
در سن 2۸روزه ٪2و در نهایت در سن ۵۵روزه ٪۲بوده است. با توجه به نتایج بدست آمده، تغییرات بسیار ناچیز بوده است. علت این
موضوع نیز به ویژگیهای مقاومت الکتریکی ماتریس باز میگردد. در کل میتوان گفت مقاومت الکتریکی به دو عامل ارتباط میان حفرات و
رسانایی محلول درون حفرات بستگی دارد. با افزودن پودر پوسته تخم مرغ که خود ماده جاذب زیستی میباشد این ماده باعث جذب یون
شده و در نتیجه مقاومت الکتریکی افزایش مییابد. از طرفی چون این ماده مقاومت کمی دارد و یک ماده آالی میباشد که نمیتواند نقش
پرکنندگی را به طور کامل ایفا نماید، مخلوط به خوبی متراکم نگردیده و در نتیجه ارتباط بین حفرات باعث کاهش مقاومت الکتریکی می-
شود. این دوع امل با افزایش و کاهش مقاومت الکتریکی تقریبا یکدیگر را خنثی نموده و در نتیجه تغییر چندانی در نتیجه دیده نشده است.
این موضوع در مقادر بالاتر جایگزینی پودر پوسته تخم مرغ ( )۹2۱نیز قابل ملاحظه بوده است.
با افزایش میکروسیلیس به طرحهای دارای پودر پوسته تخم مرغ، مقاومت الکتریکی افزایش یافته است. در همین راستا، با افزودن
میکروسیلیس و به سبب واکنش پوزولانی آن، ماتریس متراکمتر میگردد و در نتیجه دو عامل ارتباط میان حفرات و رسانایی محلول درون
حفرات کاهش یافته و همین امر سبب افزایش مقاومت الکتریکی شده است. به عنوان مثال در طرح ۴که شامل ۹۵میکروسیلیس و ۹1۱
پودر پوسته تخم مرغ میباشد، مقاومت الکتریکی در سن ۷روزه 2۸ ،٪12روزه ٪۴۵و در سن ۵۵روزه ٪۵۲نسبت به طرح کنترل افزایش
یافته است.
مطابق با شکل ،۴به کارگیری پودر پوسته تخم مرغ ابتدا سبب کاهش نفوذ یون کلر و سپس افزایش آن گردیده است. در همین رابطه،
طرح شماره 2که شامل ٪1۱پودر پوسته تخم مرغ میباشد در سن 2۸روزه ٪1۴و در سن ۵۵روزه ٪۸نسبت به طرح کنترل کاهش نفوذ
یون کلر داشته است. اما در طرح شماره ۲که شامل ٪2۱پودر پوست تخم مرغ میباشد، در سن 2۸روزه ٪11و در سن ۵۵روزه ٪۵
افزایش میزان نفوذ یون کلر قابل ملاحظه است. لذا میتوان گفت به علت مقدار کمتر ذرات پوسته تخم مرغ در ماتریس طرح شماره ،2این
ذرات تا حدودی نقش پرکننده را ایفا نمودهاند حال آنکه در مقدار بالاتر جایگزینی ( )۹2۱این موضوع در برابر کاهش میزان سیمان کم اثر
بوده است. از طرفی نفوذ یون کلر نیز مانند مقاومت الکتریکی به دو عامل رسانایی محلول حفرهای و ارتباط میان حفرات بستگی دارد با این
تفاوت که تاثیر عامل ارتباط میان حفرات نسبت به رسانایی محلول حفرهای بسیار بیشتر میباشد. لذا نقش پرکنندگی ضعیف ذرات پودر
پوسته تخم مرغ بارزتر خواهد بود.
به مانند روند موجود در نتایج آزمون مقاومت الکتریکی، افزودن میکروسیلیس منجر به افت نفوذپذیری یون کلر گردیده است. به عنوان
مثال، در طرح شماره ۴که شامل ٪1۱پودر پوست تخم مرغ و ٪۵میکروسیلیس میباشد، نفوذ یون کلر در سنین 2۸و ۵۵روزه به ترتیب
٪۲۱و ٪۲۲کاهش داشته است. علت این موضوع نیز خاصیت بالای پوزولانی میکروسیلیس و در نتیجه آن تراکم پذیری ماتریس میباشد
که همین امر باعث افت دو عامل رسانایی محلول حفرهای و ارتباط میان حفرات شده و کاهش نفوذ یون کلر ملاحظه میگردد. در همین
رابطه و به عنوان مثال، در طرح شماره ۵که شامل ٪2۱پودر پوسته تخم مرغ و ٪۵میکروسیلیس میباشد، در سن 2۸روزه ٪22و در سن
۵۵روزه ٪2۵کاهش نفوذ یون کلر مشاهده گردیده است.
.4نتيجه گيری
باتوجه به نتایج بدست آمده، در کل پودر پوسته تخم مرغ به دلیل اینکه خاصیت پوزولانی نداشته و از طرف دیگر مقاومت پایینی دارد نمی-
تواند ماتریس را متراکم کند و حتی نتوانسته است نقش پر کننده را هم به خوبی ایفا کند و در پی همین موارد در قسمت مقاومت فشاری
بخوبی عمل نکرده است. اما میتوان به این نکته توجه داشت که نرخ کاهش مقاومت با افزایش سن کاهش یافته و همین امر اثر این ماده را
رفته رفته تقلیل داده است که در نهایت تغییر آنچنانی در مقاومت ماتریس رخ نداده است. بر خلاف این ماده، میکروسیلیس یک پوزولان
فعال با خاصیت متراکم نمودن ماتریس میباشد که همین امر باعث شد تا مقاومت فشاری ماتریس افزایش یابد.
در قسمت دوام، از آنجاکه در ویژگی مقاومت الکتریکی و نفوذپذیری یون کلراید دو عامل رسانایی محلول حفرهای و ارتباط میان حفرات
نقش اصلی را ایفا میکنند پودر پوسته تخم مرغ ضعیف عمل نموده است و دلیل آن هم این است که پودر پوسته تخم مرغ یک جاذب
زیستی بوده و همین امر باعث جذب یون های محلول حفرهای شده و از این رو به عامل نا رسانایی محلول حفرهای کمک مینماید اما از آنجا
که این ماده سبب تراکم قابل ملاحظه در ماتریس نمیگردد، نمیتواند عامل ارتباط میان حفرات را قطع نموده و همین امر باعث عملکرد
ضعیف آن در قسمت دوام ماتریس شده است. برخلاف این ماده میکروسیلیس به دلیل خاصیت پوزولانی بالا هر دو عامل نا رسانایی محلول
حفره ای و کاهش ارتباط میان حفرات را تقویت میکند و همین امر باعث عملکرد قوی این ماده در قسمت دوام شده است.