पॉज़ज़ोलैनिक सक्रियता

पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि समय के साथ प्रतिक्रिया की डिग्री या पोज़ज़ोलन और Ca²⁺ या कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca(OH)₂) के बीच जल की उपस्थिति में प्रतिक्रिया दर के लिए एक उपाय है। पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया की दर पोज़ज़ोलन की आंतरिक विशेषताओं जैसे विशिष्ट सतह क्षेत्र, रासायनिक संरचना और सक्रिय चरण सामग्री पर निर्भर करती है।

भौतिक सतह अधिशोषण को पोज़ोलैनिक गतिविधि का भाग नहीं माना जाता है, क्योंकि इस प्रक्रिया में कोई अपरिवर्तनीय आणविक बंधन नहीं बनता है।

प्रतिक्रिया

पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया रासायनिक प्रतिक्रिया है जो पोर्टलैंड सीमेंट में पोज़ज़ोलन के अतिरिक्त होने पर होती है। यह प्राचीन रोम में आविष्कृत रोमन कंक्रीट में सम्मिलित मुख्य प्रतिक्रिया है और उदाहरण के लिए, पैंथियन, रोम का निर्माण करने के लिए उपयोग किया जाता है। पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया एक सिलिका-समृद्ध अग्रदूत को कैल्शियम सिलिकेट में बिना सिमेंटिंग गुणों के साथ परिवर्तित करती है, जिसमें अच्छे सिमेंटिंग गुण होते हैं।

रासायनिक शब्दों में, पोज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के बीच होती है, जिसे पोर्टलैंडर्स (Ca(OH)₂) के रूप में भी जाना जाता है।), और सिलिकिक एसिड (भू-रासायनिक संकेतन में H₄SiO₄, या Si(OH)₄ के रूप में लिखा गया है):

Ca(OH)₂ + H₄SiO₄ → CaH₂SiO₄·2 H₂O

या संक्षिप्त सीमेंट रसायनज्ञ संकेत पद्धति का संक्षेप:

CH + SH → C-S-H

पॉज़ोलानिक प्रतिक्रिया को एक प्राचीन औद्योगिक सिलिकेट संकेत पद्धति में भी लिखा जा सकता है:

Ca(OH)
₂ + H
₂SiO
₃ → CaSiO
₃·2 H
₂O

या सीधे भी:

Ca(OH)
₂ + SiO
₂ → CaSiO
₃·H
₂O

विचार किए गए अनुसंधान क्षेत्र के आधार पर, दोनों संकेतन अभी भी साहित्य में सह-अस्तित्व में हैं। चूंकि, नवीन में भू-रासायनिक संकेतन जिसमें Si परमाणु चार हाइड्रॉकसिल समूहों (Si(OH)
₄, जिसे सामान्यतः H
₄SiO
₄ भी कहा जाता है) द्वारा चतुष्कोणीय है, प्राचीन औद्योगिक सिलिकेट संकेतन की तुलना में अधिक सही है जिसके लिए सिलिकिक एसिड (H
₂SiO
₃) का प्रतिनिधित्व किया गया था। उसी प्रकार कार्बोनिक एसिड (H
₂CO
₃) जिसका ज्यामितीय विन्यास त्रिकोणीय प्लेनर है। केवल द्रव्यमान संतुलन पर विचार करते समय, वे समतुल्य होते हैं और दोनों का उपयोग किया जाता है।

उत्पाद CaH₂SiO₄· 2 H₂O एक कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट है, जिसे कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट के रूप में भी संक्षिप्त किया गया है। सीमेंट रसायनज्ञ संकेत पद्धति में C-S-H, हाइफ़नेशन वेरिएबल स्टोइकोमेट्री को दर्शाता है। परमाणु (या मोलर) अनुपात Ca/Si, CaO/SiO₂, या C/S, और जल के अणुओं की संख्या भिन्न हो सकती है और उपर्युक्त स्टोइकोमेट्री भिन्न हो सकती है।

कई पोज़ोलन्स में एल्यूमिनेट या Al(OH)₄⁻ भी हो सकता है, जो कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड और जल के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम एल्युमिनेट हाइड्रेट जैसे C₄AH₁₃, C₃AH₆ या हाइड्रोगार्नेट बनाता है, या सिलिका C₂ASH₈ या स्ट्रैटलिंगाइट (सीमेंट रसायनज्ञ संकेतन) के संयोजन में होता है। सल्फेट, कार्बोनेट या क्लोराइड, एएफएम चरणों और एएफटी या ट्रिंजाइट चरणों जैसे आयनिक समूहों की उपस्थिति में बन सकते हैं।

पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया एक दीर्घकालिक प्रतिक्रिया है, जिसमें एक शक्तिशाली सीमेंटेशन मैट्रिक्स बनाने के लिए सिलिकिक एसिड, जल और CaO या Ca(OH)₂ सम्मिलित हैं। या अअन्य पोज़ज़ोलन सम्मिलित होते हैं। यह प्रक्रिया अधिकांश अपरिवर्तनीय होती है। पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया को प्रारंभ करने और बनाए रखने के लिए पर्याप्त मात्रा में मुक्त कैल्शियम आयन और 12 और उससे अधिक के उच्च पीएच की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि लगभग 12 के पीएच पर, सिलिकॉन और एल्यूमीनियम आयनों की घुलनशीलता पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया का समर्थन करने के लिए अधिक है।

गतिविधि निर्धारण पैरामीटर

कण गुण

प्रतिक्रिया के लिए उपलब्ध एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र बनाकर लंबे समय तक पीसने से पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि में वृद्धि होती है। इसके अतिरिक्त, पीसने से कण की सतह पर और नीचे क्रिस्टलोग्राफिक दोष भी उत्पन्न होते हैं। उपजी या आंशिक रूप से अलग किए गए सिलिकेट मोएट की विघटन दर को दृढ़ता से बढ़ाया जाता है। यहां तक ​​कि सामग्रियां जिन्हें सामान्यतः पॉज़ोलन के रूप में व्यवहार करने के लिए नहीं माना जाता है, जैसे कि क्वार्ट्ज, एक निश्चित महत्वपूर्ण कण व्यास के नीचे एक बार प्रतिक्रियाशील हो सकते हैं।

रचना

पॉज़ज़ोलन की समग्र रासायनिक संरचना को मिश्रित सीमेंट बाइंडर के दीर्घकालिक प्रदर्शन (जैसे कंप्रेसिव स्ट्रेंथ) को नियंत्रित करने वाले मापदंडों में से एक माना जाता है, एएसटीएम C618 निर्धारित करता है कि पॉज़ोलन में SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃ ≥ 70 भार% होना चाहिए। एक (अर्ध) एक चरण सामग्री जैसे ब्लास्ट-फर्नेस स्लैग स्थिति में समग्र रासायनिक संरचना को सार्थक पैरामीटर के रूप में माना जा सकता है, बहु-चरण सामग्री के लिए केवल पॉज़ोलैनिक गतिविधि और रसायन विज्ञान के बीच संबंध सक्रिय चरणों की मांग की जा सकती है।

कई पोज़ोलानों में विभिन्न पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि के चरणों का एक विषम मिश्रण होता है। स्पष्ट रूप से प्रतिक्रियाशील चरणों में सामग्री समग्र प्रतिक्रियाशीलता का निर्धारण करने वाली एक महत्वपूर्ण संपत्ति है। सामान्यतः, समान विशिष्ट सतह के आधार पर रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी रूप से स्थिर चरण असेंबलियों की तुलना में परिवेशी परिस्थितियों में चरणों की पोज़ोलानिक गतिविधि कम होती है। बड़ी मात्रा में ज्वालामुखी कांच या ज़ीइलाइट युक्त ज्वालामुखीय राख जमा क्वार्ट्ज रेत या मिट्टी के खनिजों की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं। इस संबंध में, पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया के पीछे थर्मोडायनामिक ड्राइविंग बल एक (एल्यूमिनो-) सिलिकेट सामग्री की संभावित प्रतिक्रियाशीलता के मोटे संकेतक के रूप में कार्य करता है। इसी प्रकार, क्रम और विकार (भौतिकी) दिखाने वाली सामग्री जैसे चश्मा क्रिस्टलीय ऑर्डर किए गए यौगिकों की तुलना में उच्च पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधियां दिखाते हैं।

प्रतिक्रिया की स्थिति

पोज़ोलानिक प्रतिक्रिया की दर को बाहरी कारकों जैसे मिश्रण अनुपात, जल की मात्रा या जलयोजन उत्पादों के निर्माण और विकास के लिए उपलब्ध स्थान और प्रतिक्रिया के तापमान द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। इसलिए, ठेठ मिश्रित सीमेंट मिश्रण डिजाइन गुण जैसे पोर्टलैंड सीमेंट के लिए पॉज़ोलन का प्रतिस्थापन अनुपात, बाइंडर अनुपात के लिए जल और अभिक्रिया की स्थिति जोड़े गए पॉज़ोलन की प्रतिक्रियाशीलता को दृढ़ता से प्रभावित करती है।

पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि परीक्षण

यांत्रिक परीक्षण

पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि का यांत्रिक मूल्यांकन पोर्टलैंड सीमेंट के आंशिक प्रतिस्थापन के रूप में मोर्टार (चिनाई) सलाखों की संपीड़ित ताकत की तुलना पर आधारित है, जो केवल पोर्टलैंड सीमेंट को बाइंडर के रूप में संदर्भ मोर्टार बार के संदर्भ में पोर्टलैंड सीमेंट के लिए आंशिक प्रतिस्थापन के रूप में है। नुस्खे के एक विस्तृत सेट के बाद मोर्टार बार तैयार, कास्ट, ठीक और परीक्षण किए जाते हैं। सम्पीडक क्षमता टेस्टिंग निश्चित क्षणों में की जाती है, सामान्यतः मोर्टार तैयार करने के 3, 7 और 28 दिन बाद। एक सामग्री को पॉज़ज़ोलैनिक रूप से सक्रिय माना जाता है जब यह कमजोर पड़ने के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, संपीड़ित शक्ति में योगदान देता है। अधिकांश राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय विधि मानकों या मानदंडों में इस पद्धति की विविधताएं सम्मिलित हैं।

रासायनिक परीक्षण

एक पॉज़ज़ोलैनिक सामग्री परिभाषा के अनुसार जल की उपस्थिति में कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड को बाँधने में सक्षम है। इसलिए, इस पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि का रासायनिक माप पॉज़ज़ोलैनिक सामग्रियों के मूल्यांकन के एक विधि का प्रतिनिधित्व करता है। यह कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की मात्रा को सीधे मापने के द्वारा किया जा सकता है जो पॉज़ज़ोलन समय के साथ खपत करता है। उच्च जल से बाइंडर अनुपात (निलंबित समाधान) पर, इसे अनुमापन या स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री विधियों द्वारा मापा जा सकता है। कम जल से बाइंडर अनुपात (पेस्ट), थर्मल विश्लेषण या एक्स-रे पाउडर विवर्तन विधि का उपयोग सामान्यतः शेष कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड सामग्री को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। अन्य प्रत्यक्ष विधियाँ विकसित की गई हैं जिनका उद्देश्य स्वयं पोज़ोलन की प्रतिक्रिया की डिग्री को सीधे मापना है। यहाँ, चयनात्मक विघटन, एक्स-रे पाउडर विवर्तन या स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवि विश्लेषण विधियों का उपयोग किया गया है।

अप्रत्यक्ष विधियों में एक तरफ ऐसे विधि सम्मिलित होते हैं जो जांच करते हैं कि पोर्टलैंडाइट के साथ पॉज़ज़ोलन की प्रतिक्रियाशीलता के लिए कौन से भौतिक गुण जिम्मेदार हैं। महत्व के भौतिक गुण हैं (पुनः) सक्रिय सिलिका और एल्यूमिना सामग्री, विशिष्ट सतह क्षेत्र और/या प्रतिक्रियाशील खनिज और पोज़ोलानिक सामग्री के अनाकार चरण। अन्य विधियाँ अप्रत्यक्ष रूप से प्रतिक्रिया प्रणाली के एक सांकेतिक भौतिक गुण को मापकर पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि की सीमा निर्धारित करती हैं। विद्युत चालकता के मापन, पेस्ट के रासायनिक संकोचन या कैलोरीमीटर द्वारा ऊष्मा विकास बाद की श्रेणी में रहते हैं।

यह भी देखें

• वातित आटोक्लेव कंक्रीट
• क्षार-कुल प्रतिक्रिया
• क्षार-कार्बोनेट प्रतिक्रिया
• क्षार-सिलिका प्रतिक्रिया
• कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट (CSH)
• कैलथेमाइट
• सीमेंट
• सीमेंट केमिस्ट नोटेशन
• सेनोस्फीयर
• ठोस
• ठोस क्षरण
• ऊर्जा संशोधित सीमेंट (EMC)
• फ्लाई ऐश
• जियोपॉलीमर
• metakaolin
• पोर्टलैंड सीमेंट
• पोज़ोलन
• पोज़ोलाना
• चावल की भूसी#चावल की भूसी की राख
• रोमन कंक्रीट
• सिलिका गंध
• सोडियम सिलिकेट

अग्रिम पठन

• Cook D.J. (1986) Natural pozzolanas. In: Swamy R.N., Editor (1986) Cement Replacement Materials, Surrey University Press, p. 200.
• Lechtman H. and Hobbs L. (1986) "Roman Concrete and the Roman Architectural Revolution", Ceramics and Civilization Volume 3: High Technology Ceramics: Past, Present, Future, edited by W.D. Kingery and published by the American Ceramics Society, 1986; and Vitruvius, Book II:v,1; Book V:xii2.
• McCann A.M. (1994) "The Roman Port of Cosa" (273 BC), Scientific American, Ancient Cities, pp. 92–99, by Anna Marguerite McCann. Covers, hydraulic concrete, of "Pozzolana mortar" and the 5 piers, of the Cosa harbor, the Lighthouse on pier 5, diagrams, and photographs. Height of Port city: 100 BC.
• Mertens, G.; R. Snellings; K. Van Balen; B. Bicer-Simsir; P. Verlooy; J. Elsen (2009). "Pozzolanic reactions of common natural zeolites with lime and parameters affecting their reactivity". Cement and Concrete Research. 39 (3): 233–240. doi:10.1016/j.cemconres.2008.11.008. ISSN 0008-8846.