میکروسیلیس چیست ؟ میکروسیلیس ماده ای با واکنش پذیری بالاست که میزان مصرف آن نسبتا کم بوده و از مزایا و تاثیر اصلی آن می توان به افزایش خواص بتن مانند افزایش مقاومت آن اشاره کرد.
میکروسیلیس چیست ؟
امروزه بتن یکی از پر مصرفترین مصالح ساختمانی دنیا محسوب می شود و جایگاه ویژه ای در صنعت ساختمانی دارد. همچنین جالب توجه است که سازه های بتن آرمه، از جمله ارزانترین و بادوام ترین سازه ها هستند. همزمان با پیشرفت علم در زمینه مصالح ساختمانی و مواد تشکیل دهنده بتن، محققان موفق به دستیابی به مصالحی شده اند که امکان تولید بتن پرمقاومت را فراهم می کند. میکروسیلیس از جمله افزودنی های بتن است که به خوبی باعث بهبود خواص بتن علی الخصوص مقاومت آن می شود.
استفاده از میکروسیلیس در سازه های بتنی چه به صورت مضاعف و چه بصورت جایگزین مواد سیمانی بسیاری از مشکلاتی که در تولید بتن معمولی وجود دارد را رفع کرده است. از این رو در سالهای اخیر استفاده از میکروسیلیس در سازه های بتنی با توجه به اهداف مورد نیاز نظیر مقاومت فشاری بالا و یا دستیابی به بتن نفوذ ناپذیر و مقاوم در برابر یخ زدگی، همچنین روانی و دمای بتن تازه، پیشرفت روز افزونی در پروژه های عمرانی داشتند.
طبق تعریف مبحث نهم مقرارت ملی ساختمان، میکروسیلیس یا دوده سیلیس محصول فرعی کوره های قوس الکتریکی صنایع فرو آلیاژ و فرو سیلیس بوده و ماده ای است با فعالیت پوزولانی بسیار شدید است که بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده دارد. این ذرات بسیار ریز و کروی شکل با قطر متوسط حدود 1/0 یا 2/0 میکرون, یک ماده به شدت فعال پوزلانی است. وزن مخصوص دوده سیلیس حدود 2/2 گرم بر سانتی متر مربع است.
سطح مخصوص دوده سیلیسی حداقل 35 و حداکثر 100 برابر بیشتر از سطح مخصوص سیمان پرتلند است. سطح مخصوص زیاد و ذرات بسیار ریز دوده سیلیسی موجب می شود که در بتن حاوی 15 درصد دوده سیلیسی جایگزین شده با سیمان, تقریبا برای هر دانه و یا ذره سیمان حدود 2 میلیون دانه دوده سیلیس وجود داشته باشد؛ که این تناسب می تواند معرف تاثیر قابل ملاحظه دوده سیلیسی بر روی خواص بتن باشد. از جمله مهمترین کاربردهای مصرف دوده سیلیس یا میکروسیلیس می توان به تهیه بتن با مقاومت زیاد, بتن با نفوذ پذیری کم و مقاومت زیاد در برابر عوامل مخرب شیمیایی اشاره کرد.
یکی از عوامل موثر در کیفیت تولید میکروسیلیس کوره های الکترونیکی از نوع قوس غوطه ور هستند. این کوره ها غالبا دارای سیستم بازیافت حرارتی و یا بدون آن هستند. مقدار کربن ورنگ میکروسیلیس حاصل از دو نوع کوره متفاوت است و میزان سیلیس میکروسیلیس بین 85 تا 98 درصد متغییر می باشد. کوره ها اگر مجهز به سیستم بازیابی حرارتی باشد دمای گاز خروجی حدود 800 درجه سانتی گراد و میکروسیلیس حاصل دارای رنگ روشن می باشد و در غیر این صورت دمای گاز خروجی حدود 200 درجه سانتی گراد و مقداری کربن در آن باقی می ماند ودر نتیجه میکروسیلیس خاکستری رنگ تولید می کند.
مکانیسم شیمیایی میکروسیلیس در بتن
ریزی ذرات میکروسیلیس, مساحت بالای سطح ویژه ذرات پودر میکروسیلیس به همراه مقدار فراوان سیلیس موجود در آن باعث میشود که واکنش پوزولانی دوده سیلیس تسریع گردد. بعلاوه ریز بودن ذرات سیلیس باعث می شود که میکروسیلیس نقش فیلر یا همان پر کننده را بین ذرات سیمان و سنگدانه های مصرفی ایفا کند.
به زبانی دیگر، ذرات دوده سیلیس بین ذرات درشت سیمان قرار گرفته و بر اثر هیدراتاسیون با آهک آزاد موجود در آن فضا واکنش داده و تولیدکریستال های سیلیکات کلسیم و آلومینات هیدراته می کند و فضای موئیینه موجود در کامپوزیت سیمان را پر کرده و اندازه این فضای موئینه را به حداقل می رساند. این فرایند باعث می شود تا نفوذ پذیری ملات یا بتن سیمانی بسیار کمتر از نفوذ پذیری کامپوزیت ساخته شده با سیمان معمولی باشد. تولید بلورهای سیلیکات آلومینیوم و آلومینات هیدراته شده در خمیر سیمان باعث افزایش تراکم,کاهش نفوذ پذیری و افزایش مقاومت بتن یا ملات سیمانی می شود.
انواع و نحوه استفاده از میکروسیلیس در بتن
میکروسیلیس در اشکالی چون دوغاب میکروسیلیس، پودر میکروسیلیس، ژل میکروسیلیس و به صورت فشرده تولید می شود. برای استفاده از دوغاب میکروسیلیس در بتن, ابتدا دوغاب میکروسیلیس را با افزودنی های سیمان مخلوط گردیده و سپس به مخلوط بتن اضافه می شود.
میزان مصرف میکروسیلیس در بتن
میزان بهینه مصرف میکروسیلیس در بتن با توجه به ویژگی های میکروسیلیس متفاوت است اما معمولا 5 تا 15 درصد وزن سیمان در بتن یا حداکثر 10 درصد از حجم کل بتن در نظر گرفته می شود. استفاده بیشتر از این میزان، حالتی چسبناک به بتن می دهد و اختلاط و ترکیب کامل بتن را با مشکل مواجه می نماید.
تاثیر اولیه میکروسیلیس بر روی مقاومت بتن در برابر سولفات ها
بر اساس آزمایش های متعدد, محققین به این نتیجه رسیدند که ملات حاوی میکروسیلیس در مقایسه با ملات های معمولی مقاومت بسیار بهتری در برابر حمله سولفات ها دارند. پژوهشگران دریافتند که استفاده از میکروسیلیس در سازه های بتنی، مخصوصا نمونه هایی که دارای نسبت آب به مواد سیمانی کمتر از 5 درصد هستند، باعث افزایش چشمگیر مقاومت بتن در برابر سولفات ها می شود.
تاثیر میکروسیلیس بروی زمان گیرش
استفاده از میکروسیلیس به میزان 10 درصد وزن سیمان، تاثیر چندانی در زمان گیرش ندارد؛ اما میزان بیشتر از این مواد می تواند باعث تاخیر در زمان گیرش به مدت 40 دقیقه گردد. از آنجا که این ماده به عنوان جایگزینی بخشی از سیمان هست، لذا باعث کاهش قدرت سخت شدن اولیه می شود. البته درجه حرارت محیط تاثیر بسزایی در نتیجه مذکور دارد و دمای زیاد باعث افزایش دمای آبگیری سیمان می شود؛ که نتیجه آن کاهش زمان گیرش بتن است.
کاربردهای میکروسیلیس در پروژه های عمرانی
میکروسیلیس کاربردهای فراوانی در پروژه های عمرانی دارد که از مهم ترین موارد کاربردهای میکروسیلیس می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- ساخت انواع سازه بتنی با مقاومت بالا در برج ها و ساختمان های مرتفع
- ساخت انواع سازه های دریایی
- ساخت پی ساختمان های صنعتی با مقاومت بالا
- ساخت سیل بند و سدها
- ساخت تاسیسات و ساختمان های حساس و حیاتی مانند نیروگاه ها، فرودگاه ها و
مزایای استفاده از میکروسیلیس در بتن
- ساخت بتن با مقاومت بالا
- کاهش واکنش قلیایی سنگدانه ها
- افزایش مقاومت در برابر حمله سولفات ها
- بهبود پرداخت پذیری
- کاهش خزش و تراوایی و جذب آب
- بهبود جدا شدگی و آب انداختگی در بتن
- کاهش نفوذ پذیری و افزایش دوام بتن
معایب استفاده از میکروسیلیس در بتن
یکی از معایب استفاده از میکروسیلیس افت کارایی و اسلامپ بتن است. علاوه بر این جمع شدگی بتن را نیز افزایش می دهد که می‌تواند منجر به ترک هایی در سطح بتن شود که نهایتاً به کاهش دوام بتن منجر می شود.
