میکروسیلیس و کاربرد آن در بتن ، خرید و مشاوره

1- مقدمه

مصالح شامل سیلیس فعال یا سیلیکات های فعال که به صورت طبیعی یا مصنوعی وجود دارند و خصوصیت سیمانی قابل توجه (به صورت ثانویه) از خود نشان می دهند را پوزولان می گویند. پوزولان ها به دو دسته ها طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی شده که میکروسیلیس یکی از پوزولان های مصنوعی می باشد.

1-1- طبیعی

• مثل خاکستر آتشفشانی (Volcanic Ash) که در ایران بسیار است و در فاز شیشه ای سرد شده و Amorph است.
• شیل ها و چرت های اُپالینی
• خاک دیاتومه ای کلسینه شده

متداول ترین پوزولان های طبیعی در عمل، مواد عمل آوری شده و کلسینه شده هستند؛ از جمله: رس های کلسینه شده، شیل های کلسینه شده، و نیز متا کائولین که از کلسینه کردن رس کائولین با خلوص بالا و سرد کردن سریع، به صورت آلومینو سیلیکات آمورف تبدیل می شود.

2-1- مصنوعی

خاکستر بادی (Fly Ash) (خاکستر نرم شده سوخت PFA)

• محصول فرعی نیروگاه تولید برقی است که از سوخت ذغال سنگ استفاده می کند.
• به روش الکتریسیته ساکن از دودکش نیروگاه جمع آوری می شود.
• دارای سیلیس فعال بوده و خاصیت سیمانی دارد.
• نرمی آن در حد سیمان است.

میکروسیلیس (Micro Silica) (دوده سیلیسی Silica Fume)

• محصول فرعی کارخانجات فولاد آلیاژی یا فرّو سیلیس است.
• نتیجه تبدیل کوارتز با خلوص بالا به کمک ذغال سنگ به سیلیکون در یک کوره قوس الکتریکی است که به صورت بخار سیلیسی کوره در دمای 2000 درجه از آن خارج می شود.

2- معرفی میکروسیلیس

ذرات بسیار ریز و غیر کریستالی سیلیسی هستند که محصول جانبی کوره‏ های دوار الکتریکی بوده و از عنصر پایه‏ ی سیلیسیم یا آلیاژهای حاوی سیلیسیم تولید می‏ شود. میکروسیلیس به عنوان یک ماده ‏ی افزودنی سیمانی طبقه بندی می ‏شود.

2-1- نام گذاری متفاوت میکروسیلیس

• Silica fume

• Condensed silica fume

• Microsilica
• Silica dust

2-2- مراحل تولید میکروسیلیس

3- ویژگی های فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس

1-3-بی شکل (Amorphous)

میکروسیلیس ماده‏ ای کریستالی نیست. مواد کریستالی در آب حل نمی ‏شوند.  به عنوان مثال، ماسه سیلیسی ماده ‏ی کریستالی موجود در بتن است.

2-3- Silicon dioxide > 85%

به دلیل وجود مقادیر فراوان این ماده، میکروسیلیس ماده‏ یِ پوزولانیِ بسیار واکنش پذیری است. با شروع واکنش‏های شیمیایی در سیمان، کلسیم هیدروکسید تولید می ‏شود که میکروسیلیس با واکنش با این محصول به تولید کلسیم سیلیکات هیدراته می‏پردازد.

3-3- یک میکرومتر > اندازه ‏ی ذرات (Particle size)

طبق استاندارد ACI 234R با جای‏گزینی 15 درصد از سیمان با میکروسیلیس به ازای هر یک ذره سیمان دو میلیون ذره میکرو سیلیس وجود دارد.

انداز‏ه ‏ی بیش از 95 درصد ذرات میکرو سیلیس کمتر از یک میکرومتر است.

4-3- چگالی توده ای (Bulk density)

چگالی بستگی به فلزات موجود در کوره و نحوه ‏ی عمل‏کرد کوره دارد. به دلیل چگالی توده ‏ای بسیار پایین برای حمل به مقاصد دور صرفه اقتصادی ندارد.

چگالی توده ای میکروسیلیس در هنگام تولید 130 تا 430 کیلوگرم بر متر مکعب بوده و چگالی تحکیم شده آن بین 480 تا 720 کیلوگرم بر متر مکعب است.

5-3- چگالی ویژه (Specific Gravity)

چگالی ویژه عددی نسبی است که چگالی را نسبت به چگالی آب بیان می دارد. چگالی ویژه میکروسیلیس 2.2 و چگالی ویژه سیمان 3.15 است.

6-3- سطح مشخصه (Specific Surface)

سطح مشخصه جمع تمامی مساحت سطوح ذرات است و این عدد برای میکرو سیلیس بسیار زیاد است. همان طور که ماسه در مخلوط بتن موجب بالا رفتن تقاضای آب می‏ شود در مورد میکروسیلیس نیز همین گونه است.

این عدد برای سیمان حدود 300 تا 500 متر مربع بر کیلوگرم و برای میکروسیلیس 15000 تا 30000 متر مربع بر کیلوگرم است.

7-3- توزیع اندازه ذرات

4- استفاده از میکروسیلیس در بتن

• پودر میکروسیلیسی
• سیمان میکروسیلیسی
• ژل میکروسیلیس

1-4- نقش میکروسیلیس در خمیر سیمان و بتن

• با خاصیت سیمانی و پوزولانی، ترکیبات جدیدی از C-S-H تولید کرده و بافت مستحکم تری فراهم کرده که منجر به مقاومت بالاتر می شود.
• به دلیل نرمی زیاد، تمام حفره های میکروسکوپی خمیر سیمان را پر کرده و بتن کاملا توپری فراهم کرده که منجر به دوام بالاتر می شود.

2-4- میزان مصرف میکرو سیلیس

• کسب دوام بالاتر 7-8 درصد
• کسب مقاومت بالاتر 10 درصد یا بیشتر

3-4- مشکلات مصرف میکرو سیلیس در بتن

تفرق و اختلاط مناسب میکروسیلیس که با دو راهکار زیر این مشکل حل می شود.

• استفاده از فوق روان کننده مرغوب
• استفاده از ژل (جهت کاهش انرژی لازم برای اختلاط)

کاهش قابل ملاحظه در آب انداختگی

• مراقبت سطحی
• پرداخت سطحی

اهمیت قابل ملاحظه کنترل کیفیت

• اجرا باید به خوبی مصالح مورد مصرف باشد.
• اهمیت دانش فنی دست اندرکاران تولید و اجرا

4-4- تاثیر استفاده از میکروسیلیس در بتن

• افزایش مقاومت بتن
• افزایش دوام
• کاهش حرارت هیدراتاسیون
• تاخیر در واکنش قلیایی دانه ها
• تاثیر کمتر سیکل یخ و ذوب آب
• فرسایش کمتر آب
• افزایش مقاومت در برابر سولفات
• کاهش نفوذپذیری
• مقاومت بهتر در برابر یون کلرید
• افزایش پیوستگی

• جدا شدگی کمتر
• بتن پاششی بهتر
• کاهش یا حذف آب انداختگی
• کم کردن آب انداختگی داخلی
• سطح تمام شده بهتر

5- کاربرد میکروسیلیس در عمل

• بتن با مقاومت بالا در ستون های ساختمان های بلند مرتبه
• کف های صنعتی
• سازه های دریایی و ساحلی
• میکروسیلیس موجب مسدود شدن کانال‏های مویرگی تعریق بتن می شود.

• سازه های آبی و سد ها
• سیلو های ذخیره
• سازه های مربوط به تاسیسات اتمی
• سازه و تاسیسات فرودگاه