تاثیر پودر صدف معدنی بر خودترمیمی ترک‌ها در بتن‌های روسازی جاده‌ای
استفاده از پودر صدف معدنی به عنوان ماده افزودنی در بتن‌های آسفالتی به کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و خودترمیمی ترک‌های روساز جاده کمک می‌کند.
با توجه به اینکه بتن آسفالتی به محیط زیست و منابع ملی آسیب‌های جدی وارد می‌کند، محققین به دنبال جایگزینی برای آن هستند. بر اساس مطالعات انجام‌شده، استفاده از پودر صدف معدنی حاوی مقادیر بالای کلسیم در بتن روسازی جاده به علت بالا بودن اکسید کلسیم و جذب زیاد دی‌اکسید کربن به پاکسازی محیط‌زیست کمک شایانی می‌کند. این ماده معدنی با افزایش کربناته شدن در بتن و تشکیل کربنات کلسیم منجر به خود ترمیمی شکاف و ترک‌های موجود در جاده نیز می‌شود.
بدون شک یکی از دغدغه‌های اصلی دنیای امروز، کاهش آلودگی‌های زیست محیطیست که خطری جدی برای نسل‌های آتی نیز بشمار می‌رود. مهندسین عمران نیز مانند سایر اقشار جامعه درصدد کنترل این آلودگی‌ها هستند. صنعت سیمان بعد از خودروسازی با تولید دی‌اکسید کربن و تبدیل کربنات کلسیم به اکسید کلسیم بیشترین سهم را در افزایش آلودگی‌های زیست‌محیطی دارد. این آسیب با تبدیل معادن سنگ آهک به دشت بیشتر نیز می‌شود. در حال حاضر، کشورهای ثروتمند جهان به جای برداشت معادن و دست‌درازی به منابع نسل‌های بعدی اقدام به خرید کلینکر از کشورهای جهان سوم می‌کنند. با توجه به اینکه چنین اقدامی برای ما ممکن نیست باید به روش‌های دیگری فکر کنیم.
کربناته شدن یعنی جذب دی‌اکسید کربن هوا و تبدیل اکسید کلسیم موجود در سیمان به کربنات کلسیم یا همان سنگ آهک می‌تواند ما را در امر پاکسازی محیط زیست یاری کند. در این راستا، موادی مانند پودر صدف معدنی موجود در حاشیه دریای خزر به ما کمک خواهد کرد زیرا به واسطه اکسید کلسیم بالایی که دارد به خوبی از پس جذب دی‌اکسیدکربن برخواهد آمد. علاوه‌براین، با جذب دی‌اکسیدکربن بیشتر و قاعدتاً کربناته شدن بیشتر به خودترمیمی بتن نیز کمک خواهیم کرد. بدین‌ترتیب عمر بتن رویه جاده نیز افزایش پیدا می‌کند.
پودر صدف معدنی
پودر صدف معدنی یا فسیل صدف و مرجان دریایی در کشور ما در گنبدکاووس و منطقه آق‌بند به وفور یافت می‌شود. این ماده معدنی تحت عنوان صدف فسیل نیز شناخته می‌شود. صدف فسیل بعد از آسیاب شدن در کارخانه به حالت ریز درآمده و در صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد. این صدف‌ها بر اساس اندازه آن‌ها به چهار دسته گرانولی، شکری، مش و پودری تقسیم می‌شوند. پودر صدف معدنی حدود چهل درصد از کلسیم موردنیاز صنایع مختلف اعم از داروسازی، مواد غذایی، ساختمانی و… را تامین می‌کند.
کربناته شدن
کربناته شدن آهک آزاد موجود در ساختار بتن در مجاورت دی‌اکسیدکربن منجر به افزایش سختی سطح بتن و کاهش حلالیت آن در آب می‌شود. در حالیکه آهک‌های آزاد کربناته نشده به راحتی در آب حل شده و فضای خالی ایجاد می‌کنند. در نتیجه دوام و مقاومت بتن کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، بتن که در اثر ترکیب قلیایی خود به سادگی از آرماتورهای بتن مسلح در برابر خوردگی محافظت می‌کند به لطف کربناته شدن این خاصیت خود را از دست می‌دهد! در واقع با تبدیل محصولات هیدراتاسیون سیمان به نمک خنثی در اثر جذب دی‌اکسیدکربن، قلیاییت سیمان کاهش می‌یابد و این پدیده منجر به کاهش عمر مفید آسفالت بتنی می‌شود.
خودترمیمی بتن
خودترمیمی بتن حاصل بسته و پر شدن ترک‌ها است که منجر به افزایش مقاومت و دوام بتن می‌شود. این پدیده به سه روش مهندسی، طبیعی و ترکیب هر دو قابل کنترل است. کربناته شدن تاثیری شگرف بر خودترمیمی بتن دارد. در واقع کربنات کلسیم حاصل از این واکنش، ترک‌های میکرونی سطحی و عمقی را پر می‌کند. ترکیب دی‌اکسیدکربن و آب با هم (باران اسیدی) منجر به تشکیل اسید کربنیک می‌شود که از طریق ترک‌های مویین به داخل بتن نفوذ می‌کند و بعد از واکنش با سیمان منجر به تشکیل کربنات کلسیم می‌شود. کربنات کلسیم در آب حل نمی‌شود؛ بنابراین ترک‌ها را پر، بتن را آب‌بندی و مقاومت و ستخی آن را افزایش می‌دهد.
استفاده از پودر صدف معدنی به عنوان جایگزین سیمان در بتن روسازی جاده‌ای
مطالعات انجام‌شده نشان می‌دهد که افزودن درصد مشخصی از پودر صدف معدنی به عنوان ماده چسبانده و جایگزین سیمان در بتن آسفالتی منجر به افزایش کلسیم موجود در آسفالت و در نتیجه بهبود قابلیت کربناته شدن می‌شود. ضمناً هرچه قابلیت کربناته شدن بتن بیشتر باشد، دی‌اکسیدکربن بیشتری نیز جذب می‌کند که کمک شایانی به کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی خواهد کرد.
از طرف دیگر، افزایش جذب دی‌اکسیدکربن منجر به افزایش تولید کربنات کلسیم بیشتری در ساختار بتن می‌شود که در آب حل نمی‌شود و ترک‌های میکرونی سطحی و عمقی آسفالت را پر می‌کند. بنابراین افزودن پودر صدف معدنی، میزان خودترمیمی بتن‌های آسفالتی را افزایش می‌دهد.
با در نظر گرفتن اینکه مهندسین عمران به دنبال کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی از طریق جذب دی‌اکسیدکربن هوا و افزایش طول عمر آسفالت‌های بتنی هستند، استفاده از پودر صدف معدنی به عنوان جایگزینی برای سیمان در بتن راهکاری موثر بشمار می‌رود. در حقیقت صدف معدنی به واسطه درصد کلسیم بالایی که دارد به جذب هرچه بیشتر دی‌اکسیدکربن موجود در جو کمک می‌کند و میزان کربناته شدن در آسفالت را افزایش می‌دهد.
کربناته شدن بیشتر به معنای تولید کلسیم کربنات بیشتر است. کلسیم کربنات نیز ماده‌ای غیرقابل حل در آب است که با نفوذ بین ترک‌های میکرونی بتن منجر به خودترمیمی آن می‌شود.
