میکروسیلیس چیست؟
میکروسیلیس (Microsilica) یا دوده سیلیسی یا پودر میکروسیلیکا، سیلیس غیر بلوری (آمورف) از جنس دی اکسید سیلیکون است که در کورههای قوس الکتریکی به عنوان محصول جانبی تولید عنصر سیلیسیم یا آلیاژهای حاوی سیلیسیم تولید میشود. بنابراین میتوان گفت این ماده، محصول فرعی کارخانههای تولید سیلیسیم و آلیاژهای آن است. این محصول در صنایع بسیاری به کار گرفته میشود، اما به عنوان پوزولانی ممتاز (سوپر پوزولان) برای بهبود خواص بتن شناخته شده است.
تاریخچه میکروسیلیسدر نروژ پس از گذشت ۲۰ سال، بر اثر محدودیتهای زیست محیطی در صنعت ذوب، مقدار زیادی دوده سیلیسی در فرآیند فیلتر نمودن تولید شد. همین امر باعث شد فعالیتهای پژوهشی وسیعی به منظور یافتن کاربردهای گوناگون این ماده صورت گیرد. کارخانه فیسکا در نروژبنابراین برای اولین بار در سال ۱۹۵۲ در نروژ، میکروسیلیس در بتن مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج به دست آمده نشان داد بتنهای حاوی دوده سیلیسی، مقاومت بالاتری داشته و در محیط سولفاتی بهتر از بتنهای سیمان پرتلند معمولی عمل میکنند.
روش تولید میکروسیلیس چیست؟این افزودنی بتن که بکارگیری آن در مخلوط بتنی موجب دوام بتن میشود و همین امر، موجب افزایش استفاده از آن شده است، طی چند گام تولید میشود که در ادامه مقاله میکروسیلیس چیست به تبیین آن خواهیم پرداخت:
گام اول: حرارت دادن کوارتز با خلوص بالا، معمولاً تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد در یک کوره قوس الکتریکی گام دوم: افزودن زغال سنگ، کک و خردههای چوب به کوره، جهت حذف اکسیژن از دی اکسید کربن گام سوم: جمع شدن آلیاژ در پایین کوره الکتریکی گام چهارم: تغلیظ بخار دی اکسید سیلیسیم خارج شده از کوارتز، به صورت کرههای ریز در بخشهای بالایی کوره گام پنجم: بیرون راندن دوده از کوره، با باد شدید حاصل از پروانههای قدرتمند گام ششم: راندن دودهها به داخل کیسههای فیلتری ویژه در محفظه کیسهها در این فرآیند، ذرات درشتتر چوب یا کربن نسوخته حذف میشود.
اشکال مختلف میکروسیلیس چیست؟میکروسیلیس به اشکال متفاوتی تولید و عرضه میشود. این محصول میتواند به صورت غیر متراکم، متراکم، گلوله شده و دوغابی مورد استفاده قرار گیرد که در ادامه به بررسی اشکال آن خواهیم پرداخت:
میکروسیلیس غیرمتراکم: چگالی حجمی این ماده غیرمتراکم، حدود ۲۰۰kg/m3 تا ۳۰۰kg/m3 بوده و استفاده از آن در صنعت بتن دشوار است. میکروسیلیس متراکم: میکروسیلیس متراکم دارای چگالی حجمی بیشتری بوده (بیش از۵۰۰kg/m3 ) که این امر بکارگیری آن را آسانتر و حمل ونقل آن را نسبت به پودر غیرمتراکم ارزانتر میکند. میکروسیلیس گلوله شده: فرآیند گلوله شدن، شامل تبدیل میکروسیلیس به گلولههایی با قطر حدود ۰٫۷ تا ۱ میلیمتر و چگالی حجمی بیشتر از ۶۰۰kg/m3 روی یک میز گلولهسازی است. استفاده از میکروسیلیس به حالت گلوله شده برای ساخت بتن مناسب نیست. میکروسیلیس دوغابی (دوغاب میکروسیلیس): حالت دوغابی این ماده، دارای چگالی مخصوص ۱۴۰۰kg/m3 بوده و از طریق اختلاط میکروسیلیس غیرمتراکم با مقدار آب یکسان از نظر وزنی تولید میشود. ذرات کوچک دوده سیلیسی در مخلوط بتن با حالت دوغابی بهتر پخش میشود و این شرایط منجر به تهیهی مخلوط همگنتر میگردد. کاربرد میکروسیلیس در بتن و ملاتکاربرد ژل میکروسیلیس در ملات و بتن، از اواخر دهه ۱۹۷۰ آغاز شد و برای اولین بار از این افزودنی، جهت تولید بتن پر مقاومت استفاده شد. از جمله کاربردهای دیگر میکروسیلیس، میتوان به تولید انواع بتن بادوام، شاتکریت، آببند، کفسازی و… اشاره کرد که در ذیل به معرفی هر یک میپردازیم.
بتن پر مقاومتبتنهای پر مقاومت (محدوده ۱۲۰MPa تا ۱۸۰MPa) بر اساس طرح اختلاط ویژهای که در آن از سنگدانههای ویژه، میکروسیلیس و عامل کاهنده آب (روان کننده بتن) استفاده شده است، تولید میشوند. در ادامه این بخش از مقاله میکروسیلیس چیست، به تعدادی از بتنهای پر مقاومت اشاره خواهیم کرد.
بتن بادوامهمان گونه که پیش از این بیان شد، بتنهای حاوی میکروسیلیس نفوذپذیری کمتری داشته و در محیطهای مهاجم بادوام هستند. همین مزیت باعث شده اغلب در مخلوطهای بتن که دوام بالاتری مورد نیاز است، استفاده شوند. استفاده از این بتن که با نام بتن توانمند یا HPC در بازار شناخته میشود، امروزه در پروژههای دریایی در حال افزایش است. در ادامه مقاله میکروسیلیس چیست با ما همراه باشید تا با نمونههایی از این پروژهها و دلایل بکارگیری بتن توانمند در آن بیشتر آشنا شوید. ترمیم حوضچههای آرامش سد کینزو در ایالات متحده: این پروژه، اولین پروژه مشهور جهت استفاده از دوده سیلیسی در بتن برای افزایش دوام در برابر خوردگی است.
بتن پاششی (شاتکریت)کاربرد دیگر میکروسیلیس در پروژههایی است که در آن ملات یا بتن پاشیده میشود. دوده سیلیسی، چسبندگی بتن تازه را افزایش داده و پیوستگی آن را بهبود میبخشد. بنابراین، مادهی بسیار مفیدی برای هر دو بتن پاششی خشک و تر، جهت کاهش بازگشت مصالح بتن است. همچنین، واکنشپذیری و چسبندگی بالای بتن پاششی (شاتکریت)، مقدار تسریعکنندههای قابل استفاده جهت گیرش اولیه بتن را کاهش داده یا نیاز به آنها را برطرف میکند. بتن آببنداستفاده از میکروسیلیس در سازههای بتنی آببند، مانند: سدها، پلها، تونلها، کانالها و مخازن آب، به دلیل تأثیر این افزودنی بر کوچکسازی ساختار حفرههای خمیر سیمان امری ضروری است. در واقع استفاده از میکروسیلیس در قالب ژل میکروسیلیس، باعث میشود اندازه حفرات بزرگ خمیر سیمان به حفرات کوچکتر تغییر کند. این امر با اینکه روی میزان تخلخل کل تغییری ایجاد نمیکند، اما باعث کاهش نفوذپذیری بتن شده و بتن را به بتن آببند تبدیل میکند.
بتن آببند ساخته شده از میکروسیلیسهمچنین افزودن میکروسیلیس به مخلوط بتن، ناحیه انتقال (ITZ) بین خمیر سیمان و سنگدانهها را بهبود میبخشد و در نتیجه، مقدار هیدروکسید کلسیم در ITZ بر اثر واکنش پوزولانی میکروسیلیس کاهش مییابد. این امر موجب کاهش تخلخل و نفوذپذیری بتنها در ناحیه انتقال شده و پیوستگی خمیر و سنگدانه را افزایش میدهد. تأثیر میکروسیلیس بر نفوذپذیری مخلوطهای بتنی، از میزان تأثیر آن بر مقاومت فشاری بتن مهمتر است. در پژوهشی مشخص شد، مخلوط بتنی حاوی ۱۰۰kg/m3 سیمان پرتلند، ۲۰٪ میکروسیلیس و یک فوق روان کننده بتن، تخلخلی تقریباً مشابه بتن معمولی حاوی ۲۵۰kg/m3 سیمان پرتلند را نشان میدهد، در حالی که عمق نفوذ آب در بتن حاوی میکروسیلیس حدود ۶ برابر کمتر از بتن معمولی است. بتن کفسازیاستفاده از میکروسیلیس از چند جهت میتواند به کیفیت و بهرهوری بتنهای مورد استفاده در کفسازی کمک کند. برای مثال بتنهای کفسازی معمولاً باید نفوذپذری کمی داشته باشند تا دوام بالاتری از خود نشان دهند. بنابراین قطعاً بتن حاوی میکروسیلیس به دلیل خاصیت آببندی، گزینهی بسیار مناسبی برای این کفسازیها است. همچنین در کفسازیها، بخصوص در کفسازیهای فرودگاهها و محل تردد ماشینآلات سنگین، مقاومت سایشی و ضربهای بتن اهمیت بسیار زیادی دارد. بکارگیری دوده سیلیسی میتواند مقاومت سایشی و ضربهای بتن کفسازی را تا حد بسیار زیادی افزایش دهد.
تأثیر میکروسیلیس در بتن تازه چیست؟
افزایش چسبندگی و کاهش اسلامپ بتن: از آنجا که بکارگیری میکروسیلیس در طرح اختلاط بتن باعث افزایش چسبندگی و به طبع کاهش اسلامپ بتن میشود، لازم است همزمان با استفاده از میکروسیلیس از افزودنیهای کاهندهی آب در بتن استفاده شود. البته نکتهی قابل توجه این است که گرچه با استفاده از میکروسیلیس مقدار اسلامپ بتن کاهش یافته، ولی خاصیت پُر کنندگی بتن در قالب، توسط ویبره (کارایی بتن) افزایش مییابد. به همین دلیل آزمایش اسلامپ، آزمایش مناسبی برای اندازهگیری کارایی بتن حاوی میکروسیلیس نیست. جلوگیری از آب انداختگی و جداشدگی: طبیعتاً مواد پودری ریزدانه (میکروسیلیس) با کاهش آب انداختگی و جداشدگی، باعث افزایش قوام بتن میشود. افزایش زمان گیرش: این امر در تابستان و هوای گرم بسیار مفید است.
تأثیر میکروسیلیس در بتن سخت شده چیست؟
میکروسیلیس اثرات زیادی روی بتن سخت شده دارد که در ذیل به طور خلاصه به چندی از آن اشاره خواهیم کرد:
مقدار مصرف میکروسیلیس در بتن
مقدار مصرف میکروسیلیس در بتن با نوع بتن ساخته شده کنترل میشود. اما به صورت تئوریک، میزان استاندارد این محصول در بتن معادل ۳ تا ۱۵% وزن سیمان است و باید به همان اندازه از وزن سیمان کم شود. در ادامه مقاله میکروسیلیس چیست، به بررسی دو نمونه از مقدار مصرف میکروسیلیس با توجه به تغییر نوع بتن ساخته شده میپردازیم.
ساخت بتن آببند: میزان مصرف میکروسیلیس در بتن برای دستیابی به دوام و آببندی مناسب، با توجه به طرح اختلاط بتن بین ۳ تا ۱۰% وزن سیمان است که مقدار ۷% را میتوان حد وسط مناسبی برای آن در نظر گرفت. ساخت بتن پرمقاومت: برای دستیابی به بتنی با مقاومت بالا، لازم است از ۵ تا ۱۷% وزن سیمان از میکروسیلیس در بتن استفاده شود. در این میان، ۱۲% را میتوان مقدار میانگین و حد مناسبی برای ساخت بتن پرمقاومت در نظر گرفت. برای دستیابی به اهداف خاص در ساخت بتن با دوده سیلیسی، لازم است تست آزمایشگاهی و کارگاهی انجام شود و عدد دقیق مقدار مصرف میکروسیلیس در طرح اختلاط بتن تعیین گردد. در نظر داشته باشید در بعضی موارد گزارش شده استفاده از میکروسیلیس بیش از ۲۰% وزن سیمان، باعث کاهش مقاومت میشود.
روش مصرف میکروسیلیس در بتنافزودن دوده سیلیسی خشک به مواد خشک بتن در حال اختلاط: در این روش با مشکلاتی چون پخش شدن میکروسیلیس در هوا، خوب ترکیب نشدن و کلوخه شدن میکروسیلیس و… مواجه خواهید شد. البته استفاده از میکسر و همزن قوی در ساخت بتن، میتواند تا حدی این مشکل را برطرف نماید. افزودن میکروسیلیس به بتن تازه در تراک میکسر یا بچینگ بعد از اختلاط کامل تمام مواد: در این روش نیز همانند روش قبل، تا حدی احتمال ترکیب نشدن میکروسیلیس با بتن و پخش شدن در هوا وجود دارد. مخلوط کردن دوده سیلیسی با قسمتی از آب بتن و افزودن آن به بتن: در این روش، شما دوغاب میکروسیلیس را تهیه نموده و بعد آن را به بتن اضافه میکنید. استفاده از دوغاب میکروسیلیس به دلیل پخش یکنواخت در بتن بسیار مناسب است. علاوه بر این، از آنجا که پودر میکروسیلیس سمی است، عدم پخش آن در هوا به سلامت فرد در دراز مدت کمک شایانی میکند.
پیشنهادات در نحوه مصرف میکروسیلیس
۱) استفاده از دوغاب آماده میکروسیلیس به جای پودر میکروسیلیس: استفاده از دوغاب، خطر ورود ذرات میکروسیلیس را به مجاری تنفسی به حداقل میرساند.
۲) استفاده از ژل میکروسیلیس به جای دوغاب یا پودر میکروسیلیس: استفاده از دوغاب یا پودر میکروسیلیس، باعث جذب مقدار زیادی از آب بتن میشود که این امر در بتن سخت شده، به صورت ترک خوردگی خود را نشان میدهد. بنابراین لازم است در راستای حفظ اسلامپ، پخش شدن بهتر دوغاب یا پودر در بتن و حفظ دوام و مقاومت بتن، از فوق روان کننده بتن استفاده کنید. از آنجا که تعیین مقدار دقیق مصرف روان کننده بتن امری زمانبر است، مجموعه بتن شیمی ماهان با تهیه ژل میکروسیلیس – که ترکیبی مناسب از میکروسیلیس و روان کننده است این مشکل را به طور کامل برطرف نموده است.
+ نوشته شده در جمعه ۲۵ اسفند ۱۴۰۲ساعت 22:7 توسط سيد مصطفي محمدزاده
|
|
|
