میکروسیلیس چیست ؟
میکروسیلیس (Microsilica) یا دوده سیلیسی یا پودر میکروسیلیکا، سیلیس غیربلوری (آمورف) از جنس دی اکسید سیلیکون است که در کوره های قوس الکتریکی به عنوان محصول جانبی تولید عنصر سیلیسیم یا آلیاژهای حاوی سیلیسیم تولید می شود. بنابراین می توان گفت این ماده، محصول فرعی کارخانه های تولید سیلیسیم و آلیاژ های آن است. این محصول در صنایع بسیاری به کار گرفته می شود، اما به عنوان پوزولانی ممتاز (سوپر پوزولان) برای بهبود خواص بتن شناخته شده است.
تاریخچه میکروسیلیس
در نروژ پس از گذشت ۲۰ سال، بر اثر محدودیت های زیست محیطی در صنعت ذوب، مقدار زیادی دوده سیلیسی در فرآیند فیلتر نمودن تولید شد. همین امر باعث شد فعالیت های پژوهشی وسیعی به منظور یافتن کاربردهای گوناگون این ماده صورت گیرد. بنابراین برای اولین بار در سال ۱۹۵۲ در نروژ، میکروسیلیس در بتن مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج به دست آمده نشان داد بتن های حاوی دوده سیلیسی، مقاومت بالاتری داشته و در محیط سولفاتی بهتر از بتن های سیمان پرتلند معمولی عمل می کنند.
روش تولید میکروسیلیس چیست؟
این افزودنی بتن که بکارگیری آن در مخلوط بتنی موجب دوام بتن می شود و همین امر، موجب افزایش استفاده از آن شده است، طی چند گام تولید می شود که در ادامه مقاله میکروسیلیس چیست به تبیین آن خواهیم پرداخت:
- گام اول: حرارت دادن کوارتز با خلوص بالا، معمولاً تا ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد در یک کوره قوس الکتریکی
- گام دوم: افزودن زغال سنگ، کک و خرده های 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 کره های ریز در بخش های بالایی کوره
- گام پنجم: بیرون راندن دوده از کوره، با باد شدید حاصل از پروانه های قدرتمند
- گام ششم: راندن دوده ها به داخل کیسه های فیلتری ویژه در محفظه کیسه ها
در این فرآیند، ذرات درشت تر چوب یا کربن نسوخته حذف می شود.
مشخصات فنی میکروسیلیس
میکروسیلیس (micro silica) جزء مواد پوزولانی بسیار فعال است که دارای ذرات کروی شکل است که قطر ذرات آن کمتر از ۱ نانومتر بوده و به طور متوسط دارای قطر ۱۵ نانومتر هستند که به طور تقریبی ۱۰۰ برابر کوچک تر از ذرات سیمان می باشند. مقدار SiO2 موجود در ساختار باید بیشتر از ۸۵ درصد باشد. میکروسیلیس تحت عنوان دوده سیلیس ( silica fume) نیز شناخته می شود که به واسطه درصد بالای SiO2 در ساختار شیمیایی خود خاصیت پوزولانی بسیار بالایی دارد. چگالی ویژه میکروسیلیس را می توان در حدود 2.2 در نظر گرفت این در حالی است که چگالی ویژه سیمان 3.15 میباشد. برای کنترل کیفیت میکروسیلیس آیین نامه ملی شماره 13278 و آیین نامه ASTM C1240 مورد استفاده قرار میگیرد.
انواع میکروسیلیس
به طوری کلی میکروسیلیس به سه شکل مورد استفاده قرار می گیرد.
- پودر میکروسیلیس
- ژل میکروسیلیس
- دوغاب میکروسیلیس
تاثیر استفاده از میکروسیلیس بر خواص بتن
- کاهش نفوذپذیری بتن: واکنش میکرو سیلیس با کلسیم هیدروکسید (Ca(OH)2)که از مواد حاصل هیدراسیون سیمان است منجر به تولید ژل کلسیم سیلیکات آلومینات (CSH) شده که می تواند خلل و فرج را در بتن کاهش داده و منجر به کاهش تخلل و نفوذ پذیری شود. تحقیقات نشان داده است جایگزینی دوده سیلیس تا ۱۵ درصد وزن سیمان منتج به کاهش ویژه در تخلخل می شود. به هر حال مقدار کاهش تخلخل زمانی بیشتر بوده که مقدار جایگزینی بیشتر از ۱۰ درصد شده است.
- مقاومت فشاری بتن: در مجموع استفاده از پوزولان ها منجر به کاهش مقاومت در سنین اولیه می شود. ولی میکروسیلیس به واسطه داشتن SiO2 بالا در ساختار خود باعث کاهش مقاومت اولیه کمتری در بتن می شود. حال آنکه در تحقیقات مشخص شده است که کاربرد میکروسیلیس به عنوان جایگزین سیمان می تواند مقاومت فشاری بتن را در سنین اولیه و حتی نهایی نیز بهبود ببخشد. این مهم در ساخت بتن های پرمقاومت، توانمند و فوق توانمند بسیار حائز اهمیت است.
- کاهش درجه حرارت بتن: در بتن ریزی های حجیم که میزان سیمان و نسبت حجم به سطح زیاد است می¬توان با جایگزین کردن بخشی از سیمان با میکروسیلیس حرارت ناشی هیدراسیون را کاهش داد چرا که مواد پوزولانی دیرتر وارد واکنش می¬شوند این مهم در کاهش ترک های حرارتی بسیار موثر است.
- مقاومت در برابر سیکل های ذوب و یخ: تحقیقات نشان داده اند که با جایگزین کردن حدود ۱۰ درصد سیمان با میکرو سیلیس می تواند مقاومت بتن را در برابر سیکل های ذوب و یخ را افزیش دهد. علت اصلی این پدیده را می توان کاهش نفوذ پذیری دانست که از ورود آب به داخل خلل و فرج جلوگیری می¬کند. البته برای دست یابی به مقاومت مناسب در برابر سیکل های ذوب و یخ باید از نسبت آب به سیمان کم، الیاف و مواد حباب ساز بهره جست.
- سرطان بتن: واکنش قلیایی سنگدانه که تحت عنوان سرطان بتن ساخته می شود به علت واکنش سنگدانه دارای سیلیس فعال با قلیایی های سیمان است که به صورت ترک های نقشه ای در سطح بتن نمایان می شود. جایگزینی سیمان توسط میکروسیلیس باعث می شود علاوه بر کاهش قلیایی های سیمان، نفود پذیری بتن نیز کاهش یابد که در مجموع می تواند باعث کنترل سرطان بتن شود.
- مقاومت در برابر حمله یون های کلراید: نتایج برآمده از پژوهش های اخیر حاکی از آن است که با کاهش نسبت آب به مواد سیمان در بتن های حاوی ۷٫۵ درصد میکروسیلیس می توان نفوذپذیری و نفوذ یون های کلراید را به طور ویژهای کاهش داد. در پژوهشی دیگر جایگزین کردن دوده سیلیس به اندازه ۱۰ درصد جرم سیمان در دال های بتنی مسلح منجر به مقامت حدود ۷۰ مگاپاسکال شده که باعث کاهش خوردگی و پتانسیل نیم پیل نیز می شود .این مقادير حتى پس از مدت طولانی که بتن در معرض یون های کلراید قرار داشتند، پایین مانده بودند. همچنین تحقیق ها نشان داده ¬است در محیط خلیج فارس میزان جایگزینی 7.5درصد دوده سیلیس مقدار بهینه است و ضریب انتشار یون های کلراید به طور قابل توجهی کاهش می دهد.در نهایت می توان به عنوان توصیه اولیه درصد جایگزینی 7.5 در صد را توصیه کرد ولی بهتر است پیش از شروع کار از تست های آزمایشگاهی بهره جست.
- مقاومت در برابر محیط سولفاتی: افزودن میکروسیلیس به بتن می تواند به کاهش حمله سولفاتی در بتن منجر شود که دوام در این محیط ها را فزونی می بخشد.
چسب بتن (کاشی) پودری ؛ مزایا و کاربردهای آن
