पोज़ोलन

संयुक्त राज्य अमेरिका में दक्षिणी कैलिफोर्निया में स्थित प्राकृतिक पोज़ोलाना (ज्वालामुखीय राख) जमा

पॉज़ज़ोलन सिलिकॉन डाइऑक्साइड और अल्यूमिनियम ऑक्साइड सामग्री का एक व्यापक वर्ग है, जो अपने आप में बहुत कम या कोई सीमेंटयुक्त मूल्य नहीं रखता है, किन्तु जो सूक्ष्म रूप से विभाजित रूप में और पानी की उपस्थिति में, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca(OH)₂) के साथ साधारण तापमान पर सिमेंटिटियस गुणों वाले यौगिक बनाने के लिए रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करेगा। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड और पानी के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए पॉज़ज़ोलन की क्षमता का परिमाण इसकी पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि को मापकर दिया जाता है। पोज़ोलन प्राकृतिक रूप से ज्वालामुखी मूल के पोज़ज़ोलन हैं।

इतिहास

कैलक्लाइंड लाइम और बारीक पिसी हुई सक्रिय एल्युमिनोसिलिकेट सामग्री के मिश्रण को प्राचीन संसार में अकार्बनिक बाइंडरों के रूप में विकसित और विकसित किया गया था। क्रेते पर मिनोअन सभ्यता के स्थापत्य अवशेषों ने कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के संयुक्त उपयोग और जलरोधक सीमेंट रेंडर लिए सूक्ष्मता से पिसे हुए बर्तनों के जोड़, बाथ, कुंड और एक्वाडक्ट्स में प्रस्तुत करने के प्रमाण दिखाए हैं। प्राचीन यूनानियों द्वारा ज्वालामुखीय सामग्री जैसे ज्वालामुखीय राख या टफ्स के जानबूझकर उपयोग के साक्ष्य कम से कम 500-400 ईसा पूर्व के हैं, जैसा कि प्राचीन शहर कैमरा, रोड्स में खुला है। बाद की शताब्दियों में यह प्रथा मुख्य भूमि तक फैल गई और अंततः इसे रोमन वास्तुकला द्वारा अपनाया गया और आगे विकसित किया गया। रोमनों ने निकटतम प्रदेशों में पाए जाने वाले ज्वालामुखीय प्युमिस और टफ्स का उपयोग किया, सबसे प्रसिद्ध पोज़ज़ुओली (नेपल्स) में पाए गए, इसलिए इसका नाम पोज़ज़ोलन और लक्षण (लैटियम) है। जर्मन ट्रैस जैसे प्राकृतिक पॉज़ज़ोलन स्रोतों को प्राथमिकता दी गई थी, किन्तु जब प्राकृतिक जमा स्थानीय रूप से उपलब्ध नहीं थे, तो कुचल सिरेमिक कचरे का अधिकांश उपयोग किया जाता था। पॉज़ज़ोलन लाइम मोर्टार और कंक्रीट का उपयोग करके निर्मित पैंथियन या पोंट डू गार्ड जैसी कुछ सबसे प्रसिद्ध रोमन इमारतों की असाधारण जीवनकाल और संरक्षण की स्थिति रोमन इंजीनियरों द्वारा प्राप्त उत्कृष्ट कारीगरी और उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले बाइंडरों के टिकाऊ गुणों दोनों की गवाही देती है।

रोमन साम्राज्य के पतन के बाद पॉज़ोलन के उपयोग के बारे में अधिकांश व्यावहारिक कौशल और ज्ञान खो गया था। वास्तुकला पर में विट्रूवियस द्वारा वर्णित रोमन वास्तु प्रथाओं की पुनर्खोज ने भी लाइम-पोज़ोलन बाइंडरों के पुन: परिचय का नेतृत्व किया था। विशेष रूप से ताकत, स्थायित्व और पानी के नीचे सख्त होने की हाइड्रोलिक क्षमता ने उन्हें 16वीं-18वीं शताब्दी के समय लोकप्रिय निर्माण सामग्री बना दिया। 18वीं और 19वीं शताब्दी में अन्य हाइड्रोलिक चूना सीमेंट्स और अंततः पोर्टलैंड सीमेंट के आविष्कार के परिणामस्वरूप पोज़ोलन-लाइम बाइंडरों के उपयोग में धीरे-धीरे गिरावट आई, जो कम तेज़ी से ताकत विकसित करते हैं।

20वीं शताब्दी के समय पोर्टलैंड सीमेंट कंक्रीट मिश्रण के लिए अतिरिक्त के रूप में पोज़ोलन्स का उपयोग (तकनीकी शब्द "पूरक सीमेंट सामग्री", सामान्यतः संक्षिप्त रूप से "एससीएम") होता है। आर्थिक और तकनीकी पहलुओं के संयोजन और, तेजी से, पर्यावरण संबंधी चिंताओं ने तथाकथित मिश्रित सीमेंट बनाए हैं, अर्थात, ऐसे सीमेंट जिनमें पूरक सीमेंट सामग्री की अधिक मात्रा होती है (अधिकतर लगभग 20 wt.%, किन्तु 80 wt.% से अधिक) पोर्टलैंड ब्लास्ट-फर्नेस लावा सीमेंट), 21 वीं शताब्दी की प्रारंभ तक सबसे व्यापक रूप से उत्पादित और उपयोग किया जाने वाला सीमेंट प्रकार है।

पॉज़ोलानिक सामग्री

पॉज़ज़ोलन की सामान्य परिभाषा में बड़ी संख्या में सामग्री सम्मिलित होती है जो उत्पत्ति, संरचना और गुणों के संदर्भ में व्यापक रूप से भिन्न होती है। दोनों प्राकृतिक और कृत्रिम (मानव निर्मित) सामग्री पॉज़ज़ोलैनिक गतिविधि दिखाती हैं और पूरक सीमेंट सामग्री के रूप में उपयोग की जाती हैं। उदाहरण के लिए, मेटाकाओलिन प्राप्त करने के लिए काओलिन-मिट्टी के थर्मल सक्रियण द्वारा कृत्रिम पॉज़ज़ोलन का जानबूझकर उत्पादन किया जा सकता है, या उच्च तापमान प्रक्रिया से अपशिष्ट या उप-उत्पादों के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कोयले से चलने वाले बिजली उत्पादन से उड़ने वाली राख। आज सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले पॉज़ोलन औद्योगिक उप-उत्पाद हैं जैसे फ्लाई ऐश, सिलिकन स्मेल्टिंग से सिलिका गंध , अत्यधिक प्रतिक्रियाशील मेटाकाओलिन, और चावल की भूसी की राख जैसे सिलिका से भरपूर जले हुए कार्बनिक पदार्थ के अवशेष। उनका उपयोग कई देशों में मजबूती से स्थापित और विनियमित किया गया है। चूंकि, उच्च गुणवत्ता वाले पॉज़ज़ोलैनिक उप-उत्पादों की आपूर्ति सीमित है और कई स्थानीय स्रोतों का पहले से ही पूरी तरह से दोहन किया जा रहा है। स्थापित पॉज़ज़ोलैनिक उप-उत्पादों के विकल्प एक ओर औद्योगिक उप-उत्पादों या सामाजिक अपशिष्ट की श्रेणी के विस्तार में पाए जाते हैं और दूसरी ओर प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पोज़ोलन्स के बढ़ते उपयोग में पाए जाते हैं।

प्राकृतिक पोज़ोलाना कुछ स्थानों पर प्रचुर मात्रा में हैं और इटली, जर्मनी, ग्रीस और चीन जैसे देशों में पोर्टलैंड सीमेंट के अतिरिक्त बड़े पैमाने पर उपयोग किए जाते हैं। ज्वालामुखियों की राख और कुस्र्न, जो बड़े पैमाने पर ज्वालामुखीय ग्लास से बने होते हैं, सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं, जैसे जमा होते हैं जिसमें ज्वालामुखीय ग्लास को क्षारीय पानी के साथ बातचीत करके जिओलाइट्स में बदल दिया जाता है। तलछटी उत्पत्ति के निक्षेप कम आम हैं। डायटोमेसियस पृथ्वी, सिलिकास डायटम माइक्रोस्केलेटन के संचय द्वारा गठित, यहां एक प्रमुख स्रोत सामग्री है।

प्रयोग

सीमेंट और कंक्रीट में पोज़ोलन के उपयोग के तीन गुना लाभ हैं। सबसे पहले पोर्टलैंड सीमेंट के एक बड़े हिस्से को सस्ते प्राकृतिक पॉज़ोलन या औद्योगिक उप-उत्पादों द्वारा प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया गया आर्थिक लाभ है। दूसरा पोर्टलैंड सीमेंट उत्पादन के समय उत्सर्जित ग्रीनहाउस गैसों से जुड़ी मिश्रित सीमेंट पर्यावरणीय निवेश में कमी है। तीसरा लाभ अंतिम उत्पाद की बढ़ी हुई स्थायित्व है।

पोर्टलैंड सीमेंट के साथ पॉज़ोलन का सम्मिश्रण पारंपरिक उत्पादन प्रक्रिया में सीमित हस्तक्षेप है और कचरे (उदाहरण के लिए, फ्लाई ऐश) को टिकाऊ निर्माण सामग्री में बदलने का अवसर प्रदान करता है।

कंक्रीट मिश्रण में पोर्टलैंड सीमेंट के 40 प्रतिशत की कमी सामान्यतः पॉज़ज़ोलैनिक सामग्री के संयोजन से प्रतिस्थापित करने पर संभव है। पॉज़ज़ोलन का उपयोग सेटिंग को नियंत्रित करने, स्थायित्व बढ़ाने, निवेश कम करने और प्रदूषण को कम करने के लिए अंतिम संपीड़न शक्ति या अन्य प्रदर्शन विशेषताओं को महत्वपूर्ण रूप से कम किए बिना किया जा सकता है।

कठोर मिश्रित सीमेंट्स के गुण दृढ़ता से बाइंडर माइक्रोस्ट्रक्चर के विकास से संबंधित हैं, अर्थात, प्रतिक्रिया उत्पादों और छिद्रों दोनों के वितरण, प्रकार, आकार और आयाम के लिए। उच्च संपीड़न शक्ति, प्रदर्शन और अधिक स्थायित्व की स्थिति में पॉज़ोलन के लाभकारी प्रभावों को अधिकतर पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जिसमें अतिरिक्त कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट( सी-एस-एच) और सीए-एच प्रतिक्रिया उत्पादों का उत्पादन करने के लिए कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का सेवन किया जाता है। ये पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया उत्पाद छिद्रों में भरते हैं और परिणामस्वरूप सरंध्रता या छिद्र संरचना का शोधन होता है। इसका परिणाम बाइंडर की कम पारगम्यता (पृथ्वी विज्ञान) में होता है।

पॉज़ोलानिक गतिविधि के आधार पर, सीमेंट की ताकत के लिए पॉज़ज़ोलैनिक प्रतिक्रिया का योगदान सामान्यतः बाद के इलाज के चरणों में विकसित होता है। अधिकांश मिश्रित सीमेंट्स में मूल पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में प्रारंभिक कम ताकत देखी जा सकती है। चूंकि, विशेष रूप से पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में पोज़ोलन्स महीन के स्थिति में, प्रारंभिक ताकत में कमी सामान्यतः अशक्त पड़ने वाले कारक के आधार पर अपेक्षा से कम होती है। इसे भराव प्रभाव द्वारा समझाया जा सकता है, जिसमें छोटे एससीएम कण सीमेंट कणों के बीच की स्थान भरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक सघन बाइंडर होता है। पोर्टलैंड सीमेंट जलयोजन प्रतिक्रियाओं का त्वरण भी प्रारंभिक ताकत के हानि को आंशिक रूप से समायोजित कर सकता है।

प्रवेश के लिए रासायनिक प्रतिरोध में वृद्धि और आक्रामक समाधानों की हानिकारक क्रिया पॉज़ोलन मिश्रित सीमेंट्स के मुख्य लाभों में से एक है। पॉज़ज़ोलन-मिश्रित बाइंडरों का उत्तम स्थायित्व संरचनाओं के सेवा जीवन को लंबा करता है और क्षतिग्रस्त निर्माण को बदलने की महंगी और असुविधाजनक आवश्यकता को कम करता है।

स्थायित्व में वृद्धि के प्रमुख कारणों में से एक कम कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड सामग्री उपलब्ध है, जो उदाहरण के लिए, सल्फेट हमले से प्रेरित हानिकारक विशाल प्रतिक्रियाओं में भाग लेने के लिए उपलब्ध है। इसके अतिरिक्त, कम बाइंडर पारगम्यता क्लोरीन या कार्बोनेट जैसे हानिकारक आयनों के प्रवेश को धीमा कर देती है। पोज़ोलानिक प्रतिक्रिया बाइंडर पोर सॉल्यूशन को बदलकर सीमेंट और समुच्चय के बीच विस्तृत क्षार-सिलिका प्रतिक्रियाओं के कठिन परिस्थिति को भी कम कर सकती है। समाधान क्षारीयता को कम करने और एल्यूमिना सांद्रता में वृद्धि से समग्र एल्युमिनोसिलिकेट्स के विघटन को दृढ़ता से कम या रोकता है।

यह भी देखें

• क्षार-कुल प्रतिक्रिया (एएआर)
• क्षार-सिलिका प्रतिक्रिया (एएसआर)
• कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट (सी-एस-एच)
• सीमेंट रसायनज्ञ अंकन – Abbreviated notation for chemical formulas of common oxides (सीसीएन)
• ऊर्जावान रूप से संशोधित सीमेंट (ईएमसी)
• कदाद

संदर्भ

Citations

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General sources

• Cook, D. J. (1986). "Natural pozzolanas". In: Swamy R.N., Editor (1986) Cement Replacement Materials, Surrey University Press, p. 200.
• 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.

बाहरी संबंध

• Media related to Pozzolana at Wikimedia Commons