ग्राउंड ग्रेन्युलेटेड ब्लास्ट फर्नेस स्लैग

भूमि को दानेदार बनाने के लिए विस्फोट करने वाली भट्ठी का लावा (GGBS या GGBFS) पिघले हुए आयरन लावा (लोहे एवं स्टील बनाने का उप-उत्पाद) को पानी या भाप में वात भट्टी से निवृत्ति करके प्राप्त किया जाता है, जिससे ग्लासी चरण, दानेदार उत्पाद का उत्पादन होता है। जिससे कांचदार, दानेदार उत्पाद निर्मित किया जाता है जिसे पश्चात में सुखाया जाता है। जो पानी के संपर्क के पश्चात कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेटस (C-S-H) बनाता है। यह शक्ति बढ़ाने वाला यौगिक है जो ठोस के स्थायित्व में सुधार करता है। यह मेटलर्जिक सीमेंट का घटक है (CEM III यूरोपीय मानक में EN 197). इसका मुख्य लाभ, इसकी प्रतिक्रिया गर्मी की मंद विमुक्ति है, सीमेंट पतिस्थिति एवं कंक्रीट उपचार के समय बड़े स्तर पर ठोस घटकों एवं संरचनाओं में तापमान में वृद्धि की अनुमति देता है।

उत्पादन एवं संरचना

लौह उत्पादन प्रक्रिया में कच्चे माल की संरचना के आधार पर लावा की रासायनिक संरचना अधिक भिन्न होती है। अयस्क एवं कोक (ईंधन) से सिलिकेट एवं एल्युमिनेट अशुद्धियों को धमन-भट्ठी (धातु विज्ञान) के साथ जोड़ा जाता है जो धातुमल की चिपचिपाहट को अल्प करता है। पिग आयरन उत्पादन के स्थिति में, प्रवाह में अधिकतर चूना पत्थर एवं फोरस्टराइट या कुछ स्थितियो में डोलोमाइट (खनिज) का मिश्रण होता है। धमन-भट्ठी में लावा लोहे के ऊपर तैरता है एवं भिन्न करने के लिए छान लिया जाता है। धातुमल के मंद-मंद ठंडा होने से पिघला हुआ सीए-अल-एमजी (Ca-Al-Mg) सिलिकेट्स के संयोजन से युक्त अप्राप्य क्रिस्टलीय सामग्री का परिणाम होता है। उत्तम लावा प्रतिक्रिया शीलता या हाइड्रोलिकिटी प्राप्त करने के लिए, लावा मेल्ट को मेरविनाइट एवं मेलिलाइट के क्रिस्टलीकरण को बाधित करने के लिए तीव्र गति से ठंडा करने या 800 °C से नीचे बुझाने की आवश्यकता होती है। लावा को ठंडा एवं खंडित करने के लिए, दानेदार बनाने की प्रक्रिया को प्रारम्भ किया जा सकता है जिसमें पिघले हुए धातुमल को दबाव में पानी या वायु की धाराओं के अधीन किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, पेलेटाइजेशन प्रक्रिया में, तरल लावा को आंशिक रूप से पानी से ठंडा किया जाता है एवं पश्चात में घूर्णन ड्रम द्वारा वायु में प्रक्षेपित किया जाता है। उपयुक्त प्रतिक्रियाशीलता प्राप्त करने के लिए, प्राप्त अंशो को पोर्टलैंड सीमेंट के समान सूक्ष्म तक पहुँचने के लिए पीसा जाता है।

धमन-भट्ठी लावा के मुख्य घटक CaO (30-50%), SiO₂ (28-38%), Al₂O₃ (8-24%), एवं MgO (1-18%) है। सामान्य रूप से लावा की सीएओ सामग्री में वृद्धि से धातुमल की मूलता में वृद्धि होती है एवं संपीडक शक्ति में वृद्धि होती है। MgO एवं Al₂O₃ सामग्री क्रमशः 10-12% एवं 14% तक समान प्रवृत्ति दिखाती है, जिसके आगे कोई सुधार प्राप्त नहीं किया जा सकता है। खनिज जलयोजन के साथ लावा रचना को सहसंबंधित करने के लिए कई संरचनागत अनुपात या तथाकथित हाइड्रोलिक अनुक्रमणिका का उपयोग किया गया है; उत्तरार्द्ध को अधिकतर बंधक संपीड़न शक्ति के रूप में व्यक्त किया जाता है। पोर्टलैंड सीमेंट के साथ सम्मिश्रण के लिए उपयुक्त लावा की कांच सामग्री सामान्यतः 90-100% के मध्य भिन्न होती है एवं यह शीतलन विधि एवं उस तापमान पर निर्भर करती है जिस पर शीतलन प्रारम्भ किया जाता है। बुझते हुए कांच की संरचना अधिक सीमा तक नेटवर्क बनाने वाले तत्वों जैसे C एवं L पर नेटवर्क-संशोधक जैसे सीए, एमजी एवं कुछ सीमा तक L के अनुपात पर निर्भर करती है। नेटवर्क-मॉडिफ़ायर की बढ़ी हुई मात्रा से नेटवर्क प्रतिक्रियाशीलता का उच्च स्तर होता है।

धमन भट्टी लावा के सामान्य क्रिस्टलीय घटक मर्विनाईट एवं मेलिलिट हैं। अन्य अल्प घटक जो प्रगतिशील क्रिस्टलीकरण के समय बन सकते हैं, वे हैं बेलाइ , मॉन्टिसेलाइट, रैनकिनाइट, वोलास्टोनाइट एवं फोर्सटेराइट होते है। अल्प मात्रा में सल्फर सामान्यतः ओल्डहैमाइट के रूप में सामने आता है।

अनुप्रयोग

GGBS का उपयोग साधारण पोर्टलैंड सीमेंट एवं/या अन्य पॉज़ज़ोलैनिक सामग्रियों के संयोजन में टिकाऊ कंक्रीट संरचनाएँ बनाने के लिए किया जाता है। यूरोप में GGBS का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, एवं संयुक्त राज्य अमेरिका एवं एशिया में (विशेष रूप से जापान एवं सिंगापुर में) ठोस स्थायित्व में अपनी श्रेष्ठता के लिए, भवनों के जीवनकाल को पचास वर्ष से सौ वर्ष तक विस्तारित करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

GGBS के दो प्रमुख उपयोग गुणवत्ता-बेहतर लावा सीमेंट के उत्पादन में हैं, अर्थात् पोर्टलैंड ब्लास्टफर्नेस सीमेंट (PBFC) एवं हाई-लावा ब्लास्ट-फर्नेस सीमेंट (HSBFC), जिसमें GGBS सामग्री सामान्यतः 30 से 70% तक होती है; एवं तैयार किया गया कंक्रीट | रेडी-मिक्स्ड या साइट-बैच टिकाऊ कंक्रीट के उत्पादन में।

जीजीबीएस सीमेंट से बना कंक्रीट साधारण पोर्टलैंड सीमेंट से बने कंक्रीट की तुलना में मंद-मंद सेट होता है, जो सीमेंट सामग्री में जीजीबीएस की मात्रा पर निर्भर करता है, लेकिन उत्पादन की स्थिति में भी लंबी अवधि में ताकत हासिल करना जारी रखता है। इसके परिणामस्वरूप मिनरल हाइड्रेशन की अल्प गर्मी एवं अल्प तापमान बढ़ जाता है, एवं ठंडे जोड़ों से बचना आसान हो जाता है, लेकिन यह निर्माण कार्यक्रम को भी प्रभावित कर सकता है जहां त्वरित सेटिंग की आवश्यकता होती है।

जीजीबीएस का उपयोग क्षार-सिलिका प्रतिक्रिया (एएसआर) के कारण होने वाले नुकसान के जोखिम को अधिक अल्प कर देता है, क्लोराइड प्रवेश के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है - सुदृढीकरण जंग के जोखिम को अल्प करता है - एवं सल्फेट एवं अन्य रसायनों द्वारा हमलों के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है।

जीजीबीएस सीमेंट का उपयोग कैसे किया जाता है

जीजीबीएस सीमेंट को कंक्रीट निर्माता के बैचिंग प्लांट में पोर्टलैंड सीमेंट, समुच्चय एवं पानी के साथ कंक्रीट में जोड़ा जा सकता है। मिश्रण में सीमेंट सामग्री के समुच्चय एवं पानी के सामान्य अनुपात अपरिवर्तित रहते हैं। GGBS का उपयोग पोर्टलैंड सीमेंट के प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन के रूप में वजन के आधार पर एक-से-एक आधार पर किया जाता है। जीजीबीएस के लिए प्रतिस्थापन स्तर 30% से 85% तक भिन्न होता है। अधिकतर उदाहरणों में सामान्यतः 40% से 50% का उपयोग किया जाता है।

यूरोप में कंक्रीट में पोर्टलैंड सीमेंट के अलावा GGBS का उपयोग कंक्रीट मानक EN 206:2013 में शामिल है। यह मानक सामान्य पोर्टलैंड सीमेंट के साथ-साथ कंक्रीट में परिवर्धन की दो श्रेणियों को स्थापित करता है: लगभग निष्क्रिय परिवर्धन (प्रकार I) एवं पॉज़ज़ोलैनिक या अव्यक्त हाइड्रोलिक परिवर्धन (प्रकार II)। GGBS सीमेंट पश्चात की श्रेणी में आता है। चूंकि GGBS सीमेंट पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में थोड़ा अल्प महंगा है, GGBS सीमेंट से बने कंक्रीट की कीमत साधारण पोर्टलैंड सीमेंट से बने कंक्रीट के समान होगी।

इसका मिश्रण अनुपात के अनुसार आंशिक रूप से उपयोग किया जाता है।

वास्तु एवं इंजीनियरिंग लाभ

स्थायित्व

सल्फेट हमले एवं क्लोराइड हमले दोनों के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करने के लिए GGBS सीमेंट को कंक्रीट में नियमित रूप से निर्दिष्ट किया जाता है। GGBS ने अब अपने बेहतर प्रदर्शन एवं SRPC की तुलना में बहुत अल्प लागत के कारण सल्फेट-प्रतिरोधी पोर्टलैंड सीमेंट (SRPC) को प्रभावी रूप से सल्फेट प्रतिरोध के लिए बाजार में बदल दिया है। डबलिन डॉकलैंड्स में अधिकांश परियोजनाएं। स्पेंसर डॉक समेत डबलिन के डॉकलैंड्स सल्फेट प्रतिरोध के लिए उपसतह कंक्रीट में जीजीबीएस का उपयोग कर रहे हैं।

थोक विद्युत प्रतिरोधकता एक परीक्षण विधि है जो ठोस नमूनों की प्रतिरोधकता को माप सकती है। (एएसटीएम 1876-19) उच्च विद्युत प्रतिरोधकता उच्च आयन स्थानांतरण प्रतिरोधकता एवं इस प्रकार उच्च स्थायित्व का संकेत हो सकता है। कंक्रीट में 50% GGBS को बदलकर, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि स्थायित्व में अधिक सुधार किया जा सकता है। क्लोराइड के हमले से बचाने के लिए, कंक्रीट में 50% के प्रतिस्थापन स्तर पर GGBS का उपयोग किया जाता है। क्लोराइड के हमले के उदाहरण समुद्री वातावरण में एवं सड़क के पुलों में प्रबलित कंक्रीट में होते हैं, जहां सड़क के डी-आइसिंग लवणों से छींटे पड़ने पर कंक्रीट को उजागर किया जाता है। आयरलैंड में अधिकांश राष्ट्रीय सड़क प्राधिकरण परियोजनाओं में अब GGBS पुल पियर्स के लिए संरचनात्मक कंक्रीट एवं क्लोराइड हमले से सुरक्षा के लिए abutments में निर्दिष्ट है। ऐसे उदाहरणों में GGBS के उपयोग से संरचना का जीवन 50% तक बढ़ जाएगा, केवल पोर्टलैंड सीमेंट का उपयोग किया गया था, एवं अधिक महंगी स्टेनलेस स्टील को मजबूत करने की आवश्यकता को रोकता है।

बड़े कंक्रीट डालने में तापमान वृद्धि को सीमित करने के लिए GGBS का भी नियमित रूप से उपयोग किया जाता है। जीजीबीएस सीमेंट का अधिक क्रमिक हाइड्रेशन पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में अल्प तापमान शिखर एवं अल्प कुल समग्र गर्मी दोनों उत्पन्न करता है। यह कंक्रीट में थर्मल ग्रेडियेंट को अल्प करता है, जो माइक्रोक्रैकिंग की घटना को रोकता है जो कंक्रीट को अल्पजोर कर सकता है एवं इसकी स्थायित्व को अल्प कर सकता है, एवं इस उद्देश्य के लिए कॉर्क (शहर) में जैक लिंच सुरंग के निर्माण में इसका उपयोग किया गया था।

सूरत

पोर्टलैंड सीमेंट से बने कंक्रीट के स्टोनी ग्रे के विपरीत, GGBS सीमेंट का निकट-सफेद रंग आर्किटेक्ट को बिना किसी अतिरिक्त लागत के खुले निष्पक्ष-कंक्रीट खत्म करने के लिए एक हल्का रंग प्राप्त करने की अनुमति देता है। हल्के रंग की फिनिश प्राप्त करने के लिए, GGBS को सामान्यतः 50% एवं 70% के मध्य के प्रतिस्थापन स्तरों पर निर्दिष्ट किया जाता है, हालांकि 85% तक के उच्च स्तरों का उपयोग किया जा सकता है। GGBS कणों की सूक्ष्मता के कारण GGBS सीमेंट भी एक चिकनी, अधिक दोष मुक्त सतह का उत्पादन करता है। GGBS कंक्रीट में गंदगी इतनी आसानी से नहीं चिपकती जितनी आसानी से पोर्टलैंड सीमेंट से बनी कंक्रीट, रखरखाव की लागत को अल्प करती है। जीजीबीएस सीमेंट कैल्शियम कार्बोनेट जमा द्वारा ठोस सतहों के धुंधलापन, उत्फुल्लन की घटना को रोकता है। इसके बहुत अल्प चूना (खनिज) के कारण सामग्री एवं अल्प पारगम्यता, 50% -to-60% के प्रतिस्थापन स्तर पर उपयोग किए जाने पर GGBS उत्फुल्लन को रोकने में प्रभावी है।

शक्ति

जीजीबीएस सीमेंट युक्त कंक्रीट में पोर्टलैंड सीमेंट से बने कंक्रीट की तुलना में उच्च शक्ति होती है। इसमें केवल पोर्टलैंड सीमेंट से बने कंक्रीट की तुलना में ताकत बढ़ाने वाले कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट्स (CSH) का अनुपात अधिक होता है, एवं फ्री लाइम की मात्रा अल्प होती है, जो कंक्रीट की मजबूती में योगदान नहीं करती है। जीजीबीएस के साथ बने कंक्रीट समय के साथ ताकत हासिल करना जारी रखता है, एवं 10 से 12 वर्षों की अवधि में इसकी 28 दिनों की ताकत को दोगुना करने के लिए दिखाया गया है।

कंक्रीट में प्रतिस्थापन के लिए ग्राउंड ग्रेन्युलेटेड ब्लास्ट-फर्नेस लावा (GGBS) की इष्टतम खुराक केवल सीमेंट से बने कंक्रीट की तुलना में उच्च संपीड़ित शक्ति प्रदान करने के लिए द्रव्यमान द्वारा 20-30% बताई गई थी।

स्थिरता

चूंकि GGBS इस्पात निर्माण प्रक्रिया का एक उप-उत्पाद है, कंक्रीट में इसके उपयोग को ऊर्जा एवं पर्यावरण डिज़ाइन में नेतृत्व के साथ-साथ बिल्डिंग एनवायरनमेंटल असेसमेंट मेथड (BEAM) द्वारा मान्यता प्राप्त है। ) प्लस हांगकांग में, आदि परियोजना की स्थिरता में सुधार के रूप में एवं इसलिए LEED एवं BEAM प्लस प्रमाणन की ओर अंक जोड़ेंगे। इस संबंध में, GGBS का उपयोग उन मामलों के अलावा सुपरस्ट्रक्चर के लिए भी किया जा सकता है जहां कंक्रीट क्लोराइड एवं सल्फेट्स के संपर्क में है - बशर्ते कि सुपरस्ट्रक्चर की ढलाई के लिए धीमी सेटिंग का समय उचित हो।

बाहरी संबंध

• The Concrete Society, Cementitious Materials: The effect of GGBS, fly ash, silica fume and limestone fines on the properties of concrete Cementitious materials

संदर्भ

• U.S. Federal Highway Administration. "Ground Granulated Blast-Furnace Slag". Archived from the original on 2007-01-22. Retrieved 2007-01-24.
• Civil and Marine Company. "Frequently Asked Questions". Archived from the original on 2007-01-13. Retrieved 2007-01-24.
• EnGro Corporation Ltd. "Ground Granulated Blastfurnace Slag (GGBS)". Archived from the original on 2007-01-22. Retrieved 2007-01-24.
• Construct Ireland. "Ground Granulated Blastfurnace Slag (GGBS)". Archived from the original on 2010-07-20. Retrieved 2008-02-21.
• Ecocem. "Ground Granulated Blastfurnace Slag (GGBS)". Retrieved 2013-05-27.