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La cenere volante è una polvere fine che è un sottoprodotto della combustione del carbone polverizzato nelle centrali elettriche di generazione. La cenere volante è una pozzolana, una sostanza contenente materiale alluminoso e siliceo che forma il cemento in presenza di acqua. Se mescolata con calce e acqua, la cenere volante forma un composto simile al cemento Portland. Ciò rende la cenere volante adatta come materia prima in cemento misto, tessere di mosaico e blocchi forati, tra gli altri materiali da costruzione. Se utilizzata in miscele di calcestruzzo, la cenere volante migliora la resistenza e la segregazione del calcestruzzo e ne facilita il pompaggio.
Applicazioni per ceneri volanti
La cenere volante può essere utilizzata come materia prima in molti prodotti a base di cemento, come calcestruzzo gettato, blocchi di cemento e mattoni. Uno degli usi più comuni delle ceneri volanti è nella pavimentazione in cemento cemento Portland o nella pavimentazione PCC. I progetti di costruzione di strade che utilizzano PCC possono utilizzare una grande quantità di calcestruzzo e la sostituzione delle ceneri volanti offre vantaggi economici significativi. La cenere volante è stata utilizzata anche come terrapieno e riempimento di miniere e ha ottenuto sempre più l'accettazione da parte della Federal Highway Administration.
Il tasso di sostituzione delle ceneri volanti per il cemento Portland, tipicamente specificato è da 1 a 1 1/2 libbre di ceneri volanti per 1 libbra di cemento. Di conseguenza, la quantità di aggregato fine nella miscela di calcestruzzo deve essere ridotta per accogliere il volume aggiuntivo delle ceneri volanti.
I diversi tipi
Esistono due tipi comuni di ceneri volanti: Classe F e Classe C. Le ceneri volanti di classe F contengono particelle ricoperte da una sorta di vetro fuso. Ciò riduce notevolmente il rischio di espansione per attacco solfato, che può verificarsi in terreni fertilizzati o in prossimità di zone costiere. La classe F è generalmente a basso contenuto di calcio e ha un contenuto di carbonio inferiore al 5 percento ma a volte fino al 10 percento.
La cenere volante di classe C è anche resistente all'espansione da attacco chimico. Ha una maggiore percentuale di ossido di calcio rispetto alla classe F ed è più comunemente usato per il calcestruzzo strutturale. Le ceneri volanti di classe C sono tipicamente composte da ceneri volanti ad alto contenuto di calcio con un contenuto di carbonio inferiore al 2%.
Attualmente, oltre il 50 percento del calcestruzzo collocato negli Stati Uniti contiene ceneri volanti. I tassi di dosaggio variano a seconda del tipo di cenere volante e del suo livello di reattività. Tipicamente, la cenere volante di classe F viene utilizzata a dosaggi dal 15 al 25% in massa di materiale cementizio, mentre la cenere volante di classe C viene utilizzata a dosaggi dal 15 al 40%.
Benefici
La cenere volante può essere un sostituto economico del cemento Portland in molti mercati. La cenere volante è anche riconosciuta come un materiale ecologico perché è un sottoprodotto e ha un basso Energia incorporata, la misura di quanta energia viene consumata nella produzione e nella spedizione di un materiale da costruzione. Al contrario, il cemento Portland ha un'energia incorporata molto elevata perché la sua produzione richiede una grande quantità di calore. La cenere volante richiede meno acqua del cemento Portland ed è più facile da usare quando fa freddo. Altri vantaggi includono:
- Produce vari tempi impostati
- Resistenza al freddo
- Guadagni ad alta resistenza, a seconda dell'uso
- Può essere usato come additivo
- Considerato un materiale irrestringibile
- Produce calcestruzzo denso con una superficie liscia e dettagli nitidi
- Grande lavorabilità
- Riduce problemi di crepe, permeabilità e sanguinamento
- Riduce il calore di idratazione
- Consente un rapporto acqua-cemento inferiore per crolli simili rispetto alle miscele senza ceneri volanti
- Riduce le emissioni di CO2
Svantaggi
I costruttori più piccoli e gli appaltatori di alloggi potrebbero non avere familiarità con i prodotti delle ceneri volanti, che possono avere proprietà diverse a seconda di dove e come sono state ottenute. Inoltre, le applicazioni di ceneri volanti possono incontrare resistenza da parte dei costruttori tradizionali a causa della sua tendenza all'efflorescenza insieme alle preoccupazioni sulle prestazioni di congelamento/scongelamento. Altre preoccupazioni sull'utilizzo di ceneri volanti nel calcestruzzo includono:
- Guadagno di forza più lento
- Limitazione stagionale
- Aumento della necessità di additivi aeranti
- Aumento dell'incrostazione salina prodotta da proporzioni più elevate di ceneri volanti
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Amministrazione federale delle autostrade del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. "Fatti sulle ceneri volanti per gli ingegneri stradali". Consultato il 1 marzo 2021.
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Commerciante di trasportatori di cisterne. "Il calcestruzzo si affida spesso alle ceneri volanti". Consultato il 1 marzo 2021.
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Dipartimento di Ingegneria Civile - L'Università di Memphis. "Fly Ash, Slag, Silica Fume e Natural Pozzolans", pagine 58-59. Consultato il 1 marzo 2021.
