نیازمندی های صنعت بتن
نیازمندی های صنعت بتن

میکروسیلیس-مشاوره خرید و فروش

هیچ مادۀ واحدی بهتر از میکروسیلیس عهده­ دار گشودن دروازۀ دستیابی به مقاومت و دوام فوق العاده بالا نبوده است. میکروسیلیس پسماند یک مواد معدنی فوق العاده ریز متشکل از آمورفوس[1] شیشه­ ای دی اکسید سیلیکون است که از گاز تولید شده کوره­ های قوس الکتریکی- زیر شارژی در جریان تقلیل کوارتز بسیار خالص در ساخت آلیاژهای سیلیکون و فرو سیلیکون ایجاد می‌شود. آلیاژ سیلیکون برای کاربری­ های متعددی پردازش می‌شود. در نتیجه، انواع مختلفی از میکروسیلیس تولید می­شود. بسته به خصوصیات مواد خام و فرآیند درگیر، خواص فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد (1987، Malhotra و همکاران).

 


[1] .Amorphous

فرایند تولید میکروسلیس-silica fume production

میکروسیلیس به‌طور‌ کلی به رنگ خاکستری تیره تا سیاه و سفید است. بسیاری از میکرو سیلیس­ ها که در بتن استفاده می­شود حاوی 85 تا 95 درصد آمورفوس (SiO2) ذرات شیشه ­ای می‌باشند. اندازۀ متوسط ذرات میکرو سیلیس در محدودۀ 0/1 تا 0/3 است که در حدود 100 برابر کوچکتر از دانه های سیمان پرتلند می‌باشد. سطح مخصوص (سطح کل ذرات در واحد جرم) میکروسیلیس در محدودۀ 15 تا m2/g30 قرار دارد. میکروسیلیس با عنوان سیلیکا فوم و یا میکروسیلیس غلیظ شده نیز بیان می‌شود.

سیلیکا فوم

سلیکا فیوم فرآورده فوق­ العاده ریز و غیر بلورین است که در کوره­ های قوس الکتریکی به عنوان یک محصول فرعی از ساخت آلیاژ فروسیلیس و سیلیکون تولید می‌شود. میکرو سیلیس کاملاً پوزولانی درنظر گرفته می­شود و به دلیل نرمی خارق العاده­اش، تقاضای آب را‌ به‌طور‌ چشمگیری افزایش می­دهد. به همین دلیل، به هنگام استفاده از میکروسیلیس در مخلوط بتن، مصرف مواد افزودنی فوقِ کاهنده آب یک امر ضروری به شمار می­آید. اگر تقاضای آب با استفاده از مواد افزودنی فوق کاهنده آب جبران نشود، دوده سیلیس می­تواند خواص مورد نظر را از بین ببرد. محصولات اختصاصی حاوی میکروسیلیس ممکن است دارای مواد افزودنی شیمیایی متعادل شده نیز باشد.

مقدار مصرفی دوده سلیس در مخلوط بتن با مقاومت بالا معمولاً بین 5 الی 10 درصد جرم مواد سیمانی است. هنگامی که این ماده در مقادیر مؤثر استفاده شود، تأثیر چشمگیری بر روی افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری دارد. این ماده به دلیل ترکیبات شیمیایی و فیزیکی برای دستیابی به مقاومت بسیار بالا در سنین اوّلیه و ثانویه بسیار مؤثر است (2004، Mazlom و همکاران). الزامات میکروسیلیس تحت ASTM C 1240 [1] و EN13263 [2] تعیین می­شود.


[1]. مشخصات استاندارد برای دوده سیلیسی مصرفی در مخلوط­ های سیمانی.

[2]. میکرسیلیس برای بتن. ارزیابی و انطباق.

خواص و ویژگی های دوده سیلیس

به دلیل ماهیت فیزیکی سیلیکافیوم، خواص تازه و رفتار بتن به طور قابل توجهی تحت تأثیر این ماده است. میکروسیلیس، هم­چسبی ذرات ریز را افزایش می­دهد و آب آزاد را حفظ کرده و از جدا­شدگی و آب­ انداختگی جلوگیری می­کند. از دیدگاه نظری، کاهش آب­ اندختگی برای سیستم بسیار مطلوب است، چون از جدا­شدگی ذرات پیرامون آرماتورهای تقویتی ممانعت کرده و سبب انسداد شریان ­های حرکتی آب در بتن می‌شود. ب­دلیل اندازه فوق العاده ریز سیلیکافیوم، قابلیت پمپاژ و روان­سازی بتن افزایش یافته و بتن­ ریزی در عناصر پر تقویت آسان تر خواهد شد.

ذرات میکروسیلیس با بزرگ نمایی 20000 برابر (انجمن سیمان پرتلند).

میکروسیلیس در ترکیبات سیمانی دارای دو سطح از عملکرد است. میکروسیلیس افزوده شده در بتن تازه از نظر شیمیایی با CH واکنش نشان می­دهد و منجر به تولید CSH مضاعف می‌شود. این واکنش دو مزیت دارد: افزایش مقاومت فشاری و پایداری شیمیایی. اتصال خمیر بتن و سنگدانه­ های درشت دانه در ناحیه گذار تا حد زیادی ترقّی می­کند و مقاومت فشاری می­تواند از MPa 105 نیز بیشتر رود. CSH مضاعف تولید شده ب­واسطۀ میکروسیلیس در مقایسه با CH ضعیف ­تر، پایداری بیشتری در مقابله با حمله مواد شیمیایی مضر دارد. ثانیاً، میکروسیلیس در ترکیبات سیمانی یک نقش فیزیکی نیز ایفا می­ کند.

نظر به اینکه ذرات میکروسیلیس بسیار کوچکتر از ذرات سیمان هستند، می­ توانند حفره­ هایی که توسط آب آزاد در خمیر ایجاد شده، را پر کنند. این عمل را اصطلاحاً انباشتگی ذرات گویند که به تصحیح ریز ساختار بتن از طریق ایجاد ساختار منفذی چگال­ تر اشاره دارد. میکروسیلیس با کاهش اندازه و تعداد مویرگ­ های موجود در بتن، عملاً نفوذ عوامل خطرزا را مختل می­کند. به این ترتیب، نفوذپذیری به نحو مطلوبی کاهش می‌یابد. بنابراین، میکروسیلیس نه تنها سبب افزایش مقاومت بتن می­شود، بلکه باعث افزایش دوام بتن در برابر عوامل مضر محیطی نیز خواهد شد. میکروسیلیس به عنوان یک مواد پر کننده و پوزولانی، کنش دوگانه­ ای در ترکیبات سیمانی دارد و این در سراسر فرآیند هیدراسیون مشهود است (1987، Malhotra و همکاران).

ضریب بهره وری k برای میکروسیلیس

مشارکت میکروسیلیس در مقاومت بتن را می‌توان از بُعد ضریب بهره ­وری K بیان نمود. این ضریب، کمیت میکروسیلیسِ سیمان است که قادر به جایگزینی می­باشد، درحالی که بتوان مقاومت معادل حفظ ­نمود. این ضریب برای مقاومت فشاری در محدوده 2 تا 5 قرار دارد. بدان معنا که یک کیلوگرم دوده سیلیس در یک بتن معین ممکن است جایگزین 2 تا 5 کیلوگرم سیمان شود. ضریب بهره­وری برای مقاومت فشاری معادل به­شرطی معتبر است که مقدار آب ثابت و مقدار مکروسیلیس کمتر از 20 درصد جرم سیمان باشد. در واقع مفهوم ضریب بهره‌وری مقاومت برای تمامی مواد مکمل سیمانی مفید است، به ویژه برای مواد مکمل سیمانی بسیار ریز مانند میکروسیلیس (سیلیکا فیوم)، متاکائولن و خاکستر بادی فوق­العاده ریز که بواسطۀ کاستن از مقدار مواد سیمانی لازم به نحو محسوسی می­توانند از حرارت اوّلیه هیدراسیون بکاهند.

میکروسیلیس سبب توسعۀ ویژگی­ های مقاومت بتن می‌شود. فارغ از شیوۀ عمل ­آوری، بتن پر مقاومت دارای میکروسیلیس، در مقایسه با مخلوط مشابه امّا بدون میکرو سیلیس، کسب مقاومت بیشتری در طول 28 روز دارد. مقاومت فشاری بتن­ پرمقاومت به­ همراه میکرو سیلیس به مقدار 5 الی 20 درصد جرم مواد سیمانی بعد از 7 روز عمل آوری مرطوب، 34 الی 57 درصد بیشتر از بتن پر مقاومت فاقد میکروسیلیس بود (1993، Hooton).

در حالتی که مقدار میکروسیلیس بیشتر باشد (بیشتر از 20 درصد) پس از 7 روز مقاومت فشاری بالایی مشاهده می‌شود. امّا بعد از 28 روز، کسب مقاومت بتن دارای میکروسیلیس قدری کندتر از بتن فاقد میکروسیلیس است. فراتر از 56 روز، کسب مقاومت بتن حاوی میکرو بسیار آهسته است که احتمالاً بدلیل اثرات خود خشکیدن می­باشد. این توافق عمومی میان پژوهشگران وجود دارد که تأثیر مثبت میکرو در کسب مقاومت بتن پرمقاومت اساساً در سنین اوّلیه بتن رخ می­دهد.

مطالعه بر روی میکروسیلیس

در یک مطالعه توسط Detwiler و Mehta (1989) از کربن سیاه به عنوان یک ماده غیر پوزولانی ولی در اندازه مشابه با میکروسیلیس (از لحاظ فیزیکی نسبتاً مشابه با میکروسیلیس) برای ارزیابی تفاوت نسبی اثرات ویژگی­های فیزیکی و پوزولانی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که اساساً تأثیرات میکرو سیلیس بر روی مقاومت فشاری در سنین اوّلیه ممکن است به دلیل ویژگی­ های فیزیکی آن باشد. در سن 28 روزه، هر دو ویژگی فیزیکی و شیمیایی قابل توجه بودند. با این حال، در مخلوط­ های میکرو سیلیس و کربن سیاه یک تفاوت وجود داشت. حتّی در سن 7 روز، پایداری در مقابل گسترش ترک­ فرو بحرانی[1] در ناحیۀ گذار خمیر سیمان- سنگ دانه متفاوت بود.


[1] .Sub-critical crack

مشخصات مواد و روش­ های آزمایش استاندارد همیشه بیانگر پتانسیل واقعی مواد سیمانی و میکروسیلیس نیستند. به‌منظور مطابقت پوزولان­ها با الزامات ASTM C 618، شاخص فعالیت مقاومت پوزولان باید برابر و یا بزرگتر از مقادیر مقاومت مکعبی مبتنی بر مقاومت ملات تولید با روانی معادل باشد. مقایسه عملکرد مقاومت ملات ­های تهیه شده با روانی ثابت به‌جای نسبت W/B ثابت در پوزولان ­های دارای خواص کاهندۀ آب مانند خاکستر بادی با یک مواد مکمل سیمانی افزایندۀ تقاضای آب مانند میکروسیلیس و متاکائولن صحیح نیست. نظر به اینکه تقاضای آب این مواد (میکرو سیلیس و متاکائولن) ‌به‌وسیلۀ مواد فوق کاهنده آب جبران می­شود مبنای پذیرش آزمایش مقاومت آنها یک امر نامعقول است. در نتیجه، شاخص فعالیت مقاومت میکرو.سیلیس هر چند که در ابتدا بر اساس روانی ثابت تعیین می­شد (ASTM C 618) اینک به وسیله W/B ثابت و مبتنی بر استفاده از مواد افزودنی فوق کاهنده (فوق روان کننده) در جهت رسیدن به مقادیر روانی قیاسی تعیین می­شود.  

نحوه نگهداری

میکروسیلیس در نروژ به طور معمول در بتن استفاده می‌شود. مقدار مصرفی میکرو سیلیس در بتن های معمولی معمولاً زیر 5 درصد است. مادامی که این ماده به مقدار کم استفاده شود، تغییرات تقاضای آب آن برای افزایش کارایی ناچیز و یا صفر گزارش شده است.

میکرو سیلیس در شکل های زیر عرضه می‌شود:

·         پودر خام؛

·         دوغابی؛

·         متراکم شده؛

·         گلوله ­شده.

مصرف میکروسیلیس در حالت خام دشوار است. میکروسیلیس با پایه دوغاب، مؤثرترین پراکندگی را دارد امّا نگهداری این گونه میکرو-سیلیس مستلزم هم­زدن ثابت می‌باشد. میکرو-سیلیس متراکم شده به ­فرم کیسه ­ای و یا عمده، بیشتر متداول است و مستقیماً در پیمانه کردن بتن اضافه می­شود. با توجه به افزایش مقاومت و توانمندی بتن، تولید­کنندگان بتن بیشتر تمایل به خرید میکروسیلیس متراکم شده دارند. شکل گلوله شدۀ دوده سیلیس به ­دلیل مشکلات انحلال و توزیع ‌به‌طور‌ معمول استفاده نمی‌شود. با این­حال، میکرو سیلیس گلوله شده می‌تواند با ترکیب کلینکر سیمان پرتلند آسیاب شده و یک فرآوردۀ سیمانی آمیخته باشد.

نظر به مساحت سطح بسیار بالا در واحد جرم این ماده، تقاضای آب این ماده زیاد است. اگر فقط آب به مخلوط بتنی دارای مقدار میکروسیلیس بیش از 5 درصد و یا بیشتر (بر حسب  جرم کل مواد چسبنده) اضافه شود، نسبتW/B  آن برای مقاصد کاربردی سودی نخواهد داشت. بنابراین، افزودنی مواد فوق کاهندۀ آب باید از اجزای ضروری بتن پر مقاومت دارای میکرو سیلیس باشد. استفاده از میکروسیلیس، کسب مقاومت اولیه بتن را بهبود می بخشد و بویژه برای اجزای پیش­ ساخته و تیرهای پیش­تنیده بسیار سودمند است. مصرف این ماده، مقدار مصرفی کل مواد سیمانی را کاهش می­دهد و توانایی رسیدن به مقاومت فشاری بیش از MPa 115 را در سنین بالاتر دارد.

اشتراک گذاری Telegram Facebook WhatsApp Twitter