دوغاب میکروسیلیس چیست ؟ | کاربرد و مزایای دو غاب میکروسیلیس

دوغاب میکروسیلیس چیست ؟ | کاربرد و مزایای دو غاب میکروسیلیس
1175 1394/08/23

دوغاب میکروسیلیس چیست ؟ | کاربرد و مزایای دو غاب میکروسیلیس

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( شرکت تولیدی رایحه بتن سبز ) از جمله تولید کنندگان پیشرو و استاندارد افزودنی های بتن از جمله دوغاب میکروسیلیس می باشد. شما می توانید برای مشاوره ، دریافت مشخصات فنی انواع دوغاب میکروسیلیس ، ژل میکروسیلیس و پودر میکروسیلیس ، اخذ لیست قیمت محصولات و نیز تهیه و خرید دوغاب میکروسیلیس با درصد های خلوص مختلف با بخش بازرگانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 44618462 - 44618379 - 09120916271 ) تماس حاصل فرمائید.

 

كاربرد دوغاب ميكروسيليس در صنعت بتن

امروزه استفاده از مواد جايگزين سيمان كه خاصيت پوزولاني دارند در صنعت بتن، رشد روز افزوني دارد. در كشور ما، ميكروسيليس بيشترين مصرف را در بين ساير مواد پوزولاني دارد. ميكروسيليس محصول ثانويه كارخانه هاي فرو سيليس است كه در حالت اوليه به صورت پودري نرم و سبك است به طوري كه حمل و نقل آن را مشكل مي كند و همچنين در حين اختلاط با ساير اجزاي بتن به خوبي پخش نمي شود و ممكن است باعث كاهش دوام بتن شود. دوغاب ميكروسيليس به عنوان محصولي جديد مي تواند جايگزين مناسبي براي پودر ميكروسيليس باشد به طوري كه حمل و نقل آنرا راحت تر و كم هزينه تر كرده همچنين ميكروسيليس دوغابي به خوبي در بتن پخش مي شود. در اين مقاله موارد ذكر شده بيشتر توضيح داده شده است و نهايتا نتايج آزمايش مقاومت فشاري انجام شده بر روي نمونه هاي حاوي پودر ميكروسيليس و نمونه بدون ميكروسيليس و نمونه حاوي دوغابميكروسيليس ارايه شده است. نتايج حاكي از بازدهي بيشتر دوغاب ميكروسيليس نسبت به پودر ميكروسيليس مي باشد.

 

-1 مقدمه

پودر ميكروسيليس يك ماده پوزولاني قوي مي باشد كه جهت بهبود خواص مكانيكي و افزايش دوام بتن به كار مي رود. اين ماده

محصول جانبي صنعت فروسيليس است كه از روي فيلتر هواي خروجي از كوره هاي قوس الكتريكي در صنايع فروسيليس بدست 110 تن پودر ميكروسيليس در دنيا به مصرف مي رسد كه بر اين اساس برآورد مي شود سالانه 6 ميليون متر / مي آيد. سالانه 000مكعب بتن حاوي ميكروسيليس در دنيا به مصرف برسد. در دهه پنجاه ميلادي اولين آزمايش ها بر روي تاثيرات ميكروسيليس بر

روي بتن در نروژ به انجام رسيد. در دهه 80 ميلادي استفاده آن در بتن شكل اقتصادي به خود گرفت.

-2 خواص فيزيكي و ساختار شيميايي ميكروسيليس

پودر ميكروسيليس به رنگ خاكستري روشن تا تيره عرضه مي شود. رنگ مشاهده شده به دليل حضور اكسيد آهن و كربن در

ساختار ميكروسيليس مي باشد. هرچه ميكروسيليس تيره تر باشد مقدار كربن بيشتري دارد. ذرات ميكروسيليس داراي سطح

kg/m مخصوص تقريبي 2

20/000 مي باشد. ذرات منفرد ميكروسيليس تقريبا" صد برابر ريزتر از ذارات سيمان مي باشند. پودر

0 ميكرون بوده كه /1-0/ ميكروسيليس ذرات بسيار ريز با ساختار غير كريستالي و آمورف است كه اندازه ذرات آن در حدود 2

بخشي از آن ذرات به هم جوش خورده و تشكيل كلوخه مي كند. مقايسه ابعاد ذرات سيمان و ميكروسيليس در شكل 1 آمده است.

درجه كلوخه شدن ذرات بستگي به فرآيند توليد و دماي كوره دارد. اين ذرات به دليل سطح موثر بالا داراي جاذبه زيادي بوده و

تمايل به كلوخه شدن دارند. يك آزمون مهم در خصوص توزيع ذرات ميكروسيليس، ميزان باقيمانده ميكروسيليس روي الك 45

ميكرون مي باشد.

شكل 1.سيمان پرتلند (سمت چپ) و ذرات ميكروسيليس (سمت راست) با بزرگي تصوير يكسان. ميله سفيد طولاني تر در عكس

تخمين مي زند كه با جايگزيني 15 درصد سيمان توسط ACI 234R . مربوط به ميكروسيليس 1 ميكرومتر مي باشد

2 ذره ميكروسيليس به ازاي هر ذره سيمان وجود خواهد داشت. /000/ ميكروسيليس تقريبا 000

3 مي باشد كه خود نشانگر سبك بودن / 2 مي باشد در حاليكه وزن مخصوص سيمان 1 / وزن مخصوص ميكروسيليس حدودا" 2

پودر ميكروسيليس است. بعضا مشاهده مي شود برخي افراد سودجو سيليس ميكرونيزه را به جاي دوده سيليسي به فروش مي

رسانند كه هيچ خاصيت پوزولاني ندارد. راه تشخيص آن وزن بسيار سنگين تر آن نسبت به وزن دوده سيليسي در حجم مساوي

مي باشد.

6 مي باشد. مقادير جزئي عنصر سيليسيم در پودر ميكروسيليس مي - سوسپانسيون % 20 ميكروسيليس در آب در حدود 7 pH

تواند در واكنش هيدراتاسيون، توليد هيدروژن كرده و در استحكام بتن تاثير بگذارد.

مطالعات زيادي بر روي تغييرات خواص بتن نسبت به تغييرات ساختار شيميايي و فيزيكي ميكروسيليس صورت نگرفته است.

در SiO ميكروسيليس را در بتن واكنش پذيرتر مي كند. اغلب استانداردهاي مهم حداقل ميزان % 85 را براي 2 ، SiO درصد بالاتر 2

به معناي كمتر بودن ناخالصي ها در ميكروسيليس است. چنانچه ميزان كربن SiO ميكروسيليس اعلان كرده اند. بيشتر بودن 2

ميكروسيليس زياد باشد، براي تامين هواي مورد نياز در بتن حاوي اين ميكروسيليس افزودني هوازا به كار مي رود.

هيچ گزارشي از ارتباط بين كيفيت بتن و نرمي ميكروسيليس مشاهده نشده است. ميكروسيليس نرم تر واكنش پذيرتر بوده و به

علت نرمي بالا نياز به آب بيشتري دارد و با نرم شدن ميكروسيليس نياز به فوق روان كننده بيشتر مي شود.

-3 اثرات ميكروسيليس بر بتن تازه و بتن سخت شده

-1-3 بتن تازه

-1-1-3 افزايش چسبندگي

بتن تازه حاوي ميكروسيليس نسبت به بتن معمولي بدون ميكروسيليس، چسبندگي بيشتري داشته و با افزايش ميكروسيليس اين

چسبندگي افزايش مي يابد. نتايج تحقيقات حاكي از اين است كه بتن حاوي ميكروسيليس بايد داراي اسلامپ اوليه به اندازه 50

- ميليمتر بيشتر از بتن فاقد ميكروسيليس باشد تا همان كارپذيري را داشته باشد. منظور از افزايش چسبندگي سه مورد است: 1

چسبندگي خمير سيمان به سنگدانه 2-چسبندگي خمير سيمان به ميلگرد 3-چسبندگي بتن قديم به بتن جديد.

-2-1-3 كاهش آب انداختگي

به دليل كاهش سطح مخصوص زياد ميكروسيليس و مقدار كم آب موجود در بتن هاي حاوي ميكروسيليس، آب انداختگي در اين

گونه بتن ها مقدار كم و جزئي دارد. با افزايش ميزان ميكروسيليس، آب انداختگي به صفر مي رسد. در اثر نشست سنگدانه آب كه

سبكتر است به سمت سطح كشيده مي شود. بخشي از آب در زير سنگدانه ها و يا زير ميرگرد محبوس شده و بخشي از آن به

سطح مي رسد. اين جابجايي آب از طريق كانال هاي مويينه صورت مي گيرد. وقتي آب تبخير مي شود اين مجاري مويينه تبديل

به راهي مناسب براي نفوذ مواد مخرب از خارج به داخل بتن مي شود. بنابراين كاهش آب انداختگي و در نتيجه كاهش اين كانال

ها باعث بهبود دوام بتن مي گردد. از طرف ديگر، ، با كاهش آب انداختگي خطر ترك خوردن بتن در اثر جمع شدگي پلاستيك 1

افزايش مي يابد كه خود اين ترك ها در صورت كنترل نشدن، راهي براي نفوذ مواد مخرب به داخل بتن مي شوند. لذا بايد بتن

هاي حاوي ميكروسيليس را پس از اجرا به دقت عمل آوري كرد. تغييرات دماي هوا، وجود باد در محيط، دماي بالاي بتن و رطوبت

كم محيط، عوامل مهم در اين نوع تركها مي باشند. گوني كشي مرطوب و پوشاندن بتن با فيلم هاي پلاستيكي بهترين روش عمل

آوري اين نوع بتن ها مي باشند كه بين 3 تا 7 روز بايد انجام گيرد.

-2-3 بتن سخت شده

-1-2-3 بهبود خواص مكانيكي

-1-1-2-3 افزايش واكنش هيدراسيون

پودر ميكروسيليس يك ماده پوزولاني با واكنش پذيري بالاست، اين ماده با آهك آزاد شده در اثر هيدراتاسيون سيمان واكنش داده

و توليد كلسيم سيليكات هيدرات مي كند كه محصول اصلي هيدراتاسيون مي باشد. جايگزيني % 10 ميكروسيليس با سيمان، مقدار

آهك آزاد بتن را نسبت به بتن شاهد پس از 28 روز تا نصف كاهش مي دهد و تبديل به محصولات ثانويه هيدراسيون مي نمايد.

-2-1-2-3 بهبود لايه مرزي 2

ضعيف ترين بخش بتن، لايه مرزي روي سنگدانه ها مي باشد كه ضخامت حدود 50 ميكرون دارد. اين لايه به اين علت كه تراكم

ذرات جامد به خوبي انجام نمي شود و از طرفي اّب انداختگي بتن در اين لايه زياد اتفاق مي افتد، غلظت u1576 بالايي از كلسيم

هيدروكسيد خواهد داشت. ميكروسيليس به خاطر ساختار نرمي كه دارد در اين لايه نفوذ كرده و علاوه بر واكنش پوزولاني كه

منجر به كاهش غلظت كلسيم هيدروكسيد مي شود، تراكم اين لايه را بالا مي برد.

-2-2-3 بهبود دوام

-1-2-2-3 كاهش نفوذ پذيري

همان طور كه در شكل 1 توضيح داده شد، ساختار ميكروسيليس بقدري ريز مي باشد كه اگر % 10 سيمان را با آن جايگزين كنيم

به ازاي هر ذره سيمان بيش از يك ميليون ذره ميكروسيليس وجود خواهد داشت. ذرات ميكروسيليس در بتن سخت شده،

فضاهاي خالي ايجاد شده در اطراف ذرات سيمان را پر مي كند و بنابر اين نفوذ پذيري كاهش مي يابد. همچنين افزايش واكنش

هيدراسيون و بهبود لايه مرزي نيز باعث كاهش نفوذ پذيري مي گردد.

كاهش نفوذ پذيري در بتن هاي حاوي ميكروسيليس در مقابل موادي مانند يون كلر، باعث شده است كه معمولا" عرشه پل ها،

سازه هاي پاركينگ و سازه هاي دريايي به وسيله ميكروسيليس مقاوم گردند. جايگزيني % 5 ميكروسيليس با سيمان نسبت به

0 در مقابله با نفوذ يون كلر موثرتر عمل مي كند. ،/ 0 به 4 / بتن از 5 w/c كاهش

-2-2-2-3 افزايش مقاومت سايشي

مقاومت بتن ميكروسيليسي در برابر خوردگي سايشي به علت تراكم بيشتر بتن و افزايش استحكام لايه مرزي سنگدانه و توليد

خمير سيمان بيشتر مي باشد.

1 Plastic shrinkage

2 Transition zone

-3-2-2-3 افزايش مقاومت در برابر واكنش سيليكاتي قليايي 3

مقاومت بتن ميكروسيليس در برابر انبساط ناشي از واكنش سليكاتي قليايي، به شرطي كه پخش شوندگي ميكروسيليس به خوبي

اتفاق بيافتد، افزايش خوبي دارد. چنانچه ذرات ميكروسيليس به خوبي پخش نشوند نتيجه معكوس داشته و خود آنها باعث واكنش

سيليكاتي قليايي مي شوند. جايگزيني % 10 سيمان با ميكروسيليس، مقدار قلياي بتن را تا 3 برابر كاهش مي دهد كه همين عامل،

باعث بهبود اين خاصيت مي شود. تركيب ميكروسيليس با ديگر پوزولانها مقاومت در برابر انبساط قليايي را بهتر مي كند.

-4-2-2-3 افزايش مقاومت در برابر حمله يون سولفات

بتن ميكروسيليس مقاومت بسيار خوبي در برابر حمله يون سولفات دارد و اين مقاومت با افزايش درصد ميكروسيليس بالا مي رود.

-5-2-2-3 افزايش مقاومت الكتريكي

مقاومت الكتريكي بتن ميكروسيليسي نسبت به بتن معمولي بيشتر مي باشد و همين عامل باعث كاهش واكنش خوردگي ميلگردها

در بتن مي شود.

-4 شكل هاي مصرفي ميكروسيليس

ميكروسيليس عمدتاً به سه شكل پودر خشك، ژل و دوغاب به صورت تجاري در دسترس مي باشد. همه شكل هاي ميكروسيليس

داراي نقاط ضعف و قوت مي باشند u1603 كه بر روي كيفيت بتن ، حمل و نقل مواد، و راندمان و سرعت اجراي كار تاثير مي گذارند.

-1-4 پودر خشك: اين شكل ميكروسيليس ساختار پودر نرم دارد اين شكل ميكروسيليس به صورت فله و كيسه بسته بندي و

عرضه مي شوند. نرمي بسيار زياد ميكروسيليس باعث ايجاد مشكلاتي در حمل و نقل اين محصول مي شود. گرفتگي تاسيسات و

لوله هاي انتقالي، چسبندگي به سطوح و تشكيل پل در مخازن نگهداري از مشكلات اين شكل از ميكروسيليس مي باشد. امروزه

پودر خشك تازه توليد شده با مكانيسمهايي متراكم شده و سپس عرضه مي شود و افزودن مستقيم پودر سبك به بتن رايج نمي

باشد. هزينه هاي زياد مربوط به حمل و نقل و ايجاد گرد و خاك زياد دو عامل اصلي اين كار مي باشد.

-3-4 ژل ميكروسيليس: از اختلاط آب و پودر ميكروسيليس به همراه مقادير مشخصي افزودني روان كننده بدست مي آيد و

حاوي 40 الي 45 درصد ميكروسيليس مي باشند كه نسبت به دوغاب ميكروسيليس كمتري دارد.

-2-4 دوغاب ميكروسيليس: براي غلبه بر مشكلات استفاده از پودر سبك، اين محصول با آب مخلوط شده و مخلوط هاي

42-60% ميكروسيليس در آب تهيه مي شود كه نسبت به ژل ميكروسيليس حاوي مقدار بيشتر پودر ميكروسيليس مي باشد.

kg/m دوغاب % 50 ميكروسيليس در آب داراي دانسيته 3

m 1400 بوده كه داراي ميكروسيليس خشك به مقدار 3

700 است. kg/

m اين دانسيته نسبت به شكل پودري ميكروسيليس كه دانسيته حدود 3

300 دارد تقريبا" 2 برابر بوده و لذا هزينه هاي حمل kg/

و نقل را تا 2 برابر كاهش مي دهد. تركيب دوغاب مي تواند شامل روان كننده يا فوق روان كننده بتن باشد ولي محصول فعلي

شركت كپكو بدون افزودني روان كننده است تا به مصرف كننده اين امكان را بدهد تا ميزان افزودني روان كننده مورد نياز بتن

خود را تعيين كند. از آنجا كه پودر ميكروسيليس ريز ساختار بوده، سطح موثر بالايي دارد و مقدار زيادي از آب بتن را جذب سطح

مي كند و استفاده از ميكروسيليس در بتن، نياز به آب را بيشتر مي كند كه بايد با افزودني هاي كاهنده آن نياز را جبران كرد.

دوغاب ميكروسيليس به دليل رواني بيشتر نسبت به ژل توانايي پخش شدگي بيشتري نسبت به ژل دارد. دوغاب ميكروسيليس در

بسته بندي سطل و بشكه قابل عرضه مي باشند و نحوه نگهداري و استفاده از آن بايد توسط توليد كنندگان ارائه شود.

5 -نتايج آزمايش انجام شده بر روي بتن حاوي دوغاب و پودر خشك ميكروسيليس

در ادامه به نمونه اي از آزمايش هاي انجام شده بر روي بتن حاوي دوغاب ميكروسيليس توليدي شركت كپكو اشاره مي شود. لازم

به ذكر u1575 است كه اين آزمايش ها در انستيتو مصالح ساختماني دانشگاه تهران انجام شده است.

3 Alkali Silica Reaction (ASR)

طرح اختلاط نمونه هاي مورد آزمايش در جدول 1 آمده است. لازم به ذكر است عيار مواد سيماني در نمونه حاوي دوغاب، 360 و

كمتر از نمونه هاي شاهد مي باشد و همچنين سيمان كمتري دارد. مقاومت فشاري بر روي نمونه هاي بتني مكعبي با ابعاد

15 سانتي متر انجام شده است. مقدار مصالح سنگي در تمامي نمونه ها برابر بوده و از سيمان تيپ 2 تهران در تمامي *15*15

نمونه ها استفاده شده است.

 

جدول 1. طرح اختلاط نمونه ها

m نمونه نسبت آب به مواد سيماني عيار مواد سيماني 3

m ميكروسيليس kg/ 3

سيمان kg/

360 40 400 0/35 * شاهد 1

400 0 400 0/35 ** شاهد 2

320 ***40 360 0/ نمونه حاوي دوغاب 35

*نمونه حاوي پودر خشك ميكروسيليس است.

**نمونه بدون ميكروسيليس است.

80 كيلو در متر مكعب دوغاب استفاده شده است. چون 50 درصد دوغاب ميكروسيليس است بنابراين مقدار ميكروسيليس ***

40 كيلو در متر مكعب به دست مي آيد.

نتايج آزمايش مقاومت فشاري در جدول 2 و شكل 2 آمده است.

 

جدول 2. مقاومت فشاري (مگا پاسكال)

نمونه 1 روزه 3 روزه 28 روزه

56 45/63 30/9 شاهد 1

49/6 34/47 24/4 شاهد 2

57/5 43/29 30/ نمونه حاوي دوغاب 1

70

28 روزه 3 روزه 1 روزه

 

مقاومت فشاري (مگا پاسکال)

سن نمونه

شاهد 1

شاهد 2

نمونه حاوي دوغاب با عيار مواد سيماني کمتر

RCPT شكل 3. مقايسه نتايج شار عبوري براي آزمايش

همانطور كه در جدول 2 و شكل 2 مشاهده مي شود، نمونه حاوي دوغاب، با اينكه عيار مواد سيماني كمتري دارد، نسبت به نمونه

حاوي پودر ميكروسيليس دچار افت مقاومت نشده و همچنين، نسبت به نمونه بدون ميكروسيليس با عيار سيمان بيشتر مقاومت

بيشتري دارد. اين مطلب به دليل پخش شدن بهتر ميكروسيليس در بتن حاوي دوغاب ميكروسيليس است به طوري كه پخش

مناسب باعث افزايش بيشتر هيدراتاسيون و افزايش بازده نمونه حاوي دوغاب گردد.

همان طور كه در شكل 3 نشان داده شده است، آزمايش نفوذ تسريع شده يون كلر 4 نشان مي دهد نمونه حاوي دوغاب

ميكروسيليس با عيار مواد سيماني كمتر تقريبا شاري برابر با نمونه حاوي پودر دارد و در دسته بتن با نفوذ پذيري كم قرار دارد.

-6 نتيجه گيري:

1. دانسيته دوغاب ميكروسيليس بر اساس ماده خشك، بالاتر از پودر ميكروسيليس مي باشد و لذا هزينه هاي حمل و نقل و

انبارش را كاهش مي دهد. دانسيته دوغاب 50 % در حدود 1400 كيلوگرم در متر مكعب بوده كه بر اساس 50 % ماده خشك،

دانسيته ميكروسيليس خالص، 700 كيلو گرم u1576 بر متر مكعب مي باشد ولي دانسيته پودر در بهترين حالت حدود 450 كيلوگرم

در متر مكعب مي باشد.

2. انتقال دوغاب ميكروسيليس به داخل بتن راحتتر و سريعتر مي باشد و عاري از هر گونه گرد و غبار مي باشد.

3. اختلاط ذرات ميكروسيليس داخل بتن، زماني كه به شكل دوغاب وارد بتن مي شود راحتتر و سريعتر از زماني بوده كه به

شكل پودر وارد شده است. پخش شدگي مؤثر ميكروسيليس در بتن يكي از نكات بسيار مهم استفاده از اين افزودني مي باشد

به طوري كه بازده اين محصول را نسبت به پودر ميكروسيليس افزايش مي دهد.

4. دوغاب ميكروسيليس مي تواند مصرف سيمان در بتن را كاهش داده منجر به صرفه جويي در مصرف سيمان و افزايش سود

گردد.

5. عدم وجود هرگونه روان كننده بتن در اين محصول دوغاب نسبت به ژل، علاوه بر كاهش قيمت اين محصول، باعث مي شود تنظيم مقدار افزودني روان كننده مورد نياز طرح توسط پيمانكار راحت تر انجام شود.