مواد افزودنی معدنی بتن

مواد افزودنی معدنی بتن
74 1400/3/17

مواد افزودنی معدنی بتن

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران یکی از بزرگترین تولید کننده انواع افزودنی های بتن می باشد. شما می توانید برای مشاوره ، دریافت مشخصات فنی و تهیه انواع افزودنی های بتن از جمله افزودنی های معدنی بتن مانند میکروسیلیس با بخش بازرگانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 44618462-44618379 )  تماس حاصل فرمایید.

 

افزودنی های معدنی بتن ، مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینی خوب تفکیك ‌شده ‌ای می ‌باشند که در مقادیر نسبتاً زیاد، عموما در حدود 20 تا 100 درصد وزنی سیمان پرتلند، به بتن افزوده می ‌شوند. این مواد به‌ صورت خام یا بعد از فعال‌ سازی حرارتی به ‌عنوان منبع اصلی مواد در افزودنی های معدنی بتن به‌ کار گرفته می ‌شوند. بسیاری از این مواد محصولات زائد صنایع مختلفی هستند که به دلیل خواص خود قادر به استفاده شدن در ساخت بتن هستند.

 

اهمیت

واحد های نیروگاهی برقی با سوخت زغال‌ سنگ، کوره ‌های متالورژیکی تولید چدن، فلز سیلیسیم، و آلیاژهای فروسیلیسیم، منبع اصلی مواد زائد صنعتی هستند که به ‌میزان ده ‌ها میلیون تن در سال، در بسیاری از کشورهای صنعتی تولید می ‌شوند. بیرون ریختن این مواد زائد صنعتی به‌ منزله هدر دادن مواد و نیز سبب مسائل جدی آلودگی زیست‌ محیطی می ‌باشد.  با کنترل کیفیت درست، مقادیر زیادی از بسیاری از محصولات زائد صنعتی می ‌توانند در بتن، یا به ‌شکل سیمان پرتلند آمیخته یا به‌ عنوان افزودنی های معدنی بتن به ‌کار برده شوند.

وقتی ‌که خواص پوزولانی و یا سیمانی ‌کنندة یك ماده طوری باشد که به‌ عنوان جایگزین نسبی برای سیمان پرتلند در بتن بتواند استفاده شود، صرفه‌ جویی زیادی در انرژی و هزینه، نتیجه خواهد شد. صرف نظر از اینکه آیا مواد پوزولانی به ‌شکل یك ماده افزودنی معدنی یا به ‌عنوان ماده متشکله سیمان پرتلند آمیخته به بتن افزوده شده ‌اند، مکانیزمی که واکنش پوزولانی به‌ وسیله آن، تأثیر سودمندانه ‌ای بر روی خواص بتن می‌ گذارد، یکسان می ‌باشد.

 

کاربرد افزودنی های معدنی بتن

منافعی که از کاربرد افزودنی های معدنی بتن حاصل می شود عبارتند از:

  • بهبود مقاومت در برابر ترك ‌خوردگی حرارتی به ‌علت حرارت کمتر هیدراتاسیون
  • زیادتر شدن مقاومت نهایی و نفوذ ناپذیری به‌ خاطر بهبود وضعیت منافذ در نتیجة کاهش قلیاییت
  • دوام بهتر در مقابل حملات شیمیایی مانند آب سولفاتی و انبساط قلیایی سنگدانه
  • صرفه اقتصادی و همچنین کاهش اثرات مخرب زیست محیطی
  • انواع افزودنی های معدنی بتن

 

1- افزودنی های دارای خاصیت پوزولانی (مثل خاکستر بادی کم‌ کلسیم)

2- افزودنی های دارای خاصیت سیمانی (مثل روباره آهن گدازی دانه ‌ای)

3- هم خاصیت سیمانی و هم پوزولانی (مثل خاکستر بادی پرکلسیم)

4- مواد طبیعی: موادی که تنها به ‌خاطر تولید پوزولان، فرآوری شده ‌اند. این فرآوری معمولاً شامل خرد کردن، آسیاب کردن، و جداسازی اندازه ‌ها می ‌گردد. در بعضی از موارد، فرآوری ممکن است شامل فعال‌ سازی حرارتی نیز بشود.

5- محصولات جنبی صنعتی یا مواد زائد صنعتی: موادی هستند که محصولات اصلی صنعت تولیدیشان نیستند. این محصولات ممکن است به فرآوری (مثل خشك و پودر کردن)، قبل از استفاده از آنها به عنوان مواد افزودنی معدنی، نیاز داشته باشند یا ممکن است به این کار نیازی نداشته باشند.

 

پوزولان های طبیعی

به ‌غیر از خاك دیاتومه، تمام پوزولان‌ های طبیعی از سنگ ‌ها و کانی ‌های آتشفشانی سرچشمه گرفته ‌اند. در حین فوران ‌های آتشفشانی انفجاری، خنك شدن سریع ماگما که متشکل از آلومینو سیلیکات ‌ها است، منجر به تشکیل شیشه یا فاز های شیشه ‌ای با ساختمان نامنظم (آمورف) می ‌شود. از آنجا که آلومینوسیلیکات ‌های با ساختمان نامنظم در معرض محلول آهك، پایدار باقی خواهند ماند، این امر اساس خواص پوزولانی مواد آتشفشانی می ‌گردد.

طبقه‌ بندی پوزولان ‌های طبیعی مشکل است، زیرا این مصالح به ‌ندرت تنها دارای ماده متشکله واکنش ‌زا هستند. با این ‌وجود، براساس ماده متشکله واکنش ‌زای اصلی موجود، یك طبقه ‌بندی می‌ تواند به ‌صورت شیشه ‌های آتشفشانی، توف ‌های آتشفشانی، رس ‌ها یا سنگ ‌های رسی تکلیس ‌شده، و خاك ‌های دیاتومه باشد.

 

شیشه های آتشفشانی (Volcanic Glasses)

 

مشخصه واکنش ‌زایی با آهك در آنها اساساً از شیشه آلومینوسیلیکات تغییر نیافته با ساختمان نامنظم، سرچشمه می گیرد. کانی ‌های متبلور غیر واکنش ‌زا مانند کوارتز، فلدسپار و میکا در ماتریس شیشه‌ ای محاط ‌شده، یافت می ‌شوند. خاك سانتورین یونان، پوزولان باکُلی ایتالیا و پوزولان شیراسو ژاپن، مثال ‌هایی از این مواد پوزولانی هستند.

 

توف های آتشفشانی (Volcanic Tuffs)

تغییر شیشه آتشفشانی تحت شرایط دمایی و رطوبتی خاص می ‌تواند منجر به تشکیل کانی ‌های زئولیتی (تراس زئولیتی) شود که دارای ترکیباتی از خانواده (Na2Ca)O.Al2O3 4SiO2 .XH2O می ‌باشند. این محصول، توف آتشفشانی نامیده می ‌شود و با یك بافت به ‌هم فشرده مشخص می ‌گردد.

توف ‌های زئولیتی با بافت بهم ‌فشرده ‌شان نسبتاً قوی هستند و مقاومت‌ های فشاری در حدود 100 تا 300kg/cm2 به ‌دست می ‌آورند. بعد از آنکه توده به‌ هم ‌فشرده به ‌اندازه ذرات نرم آسیاب‌ شود، کانی ‌های زئولیتی واکنش ‌زایی قابل ‌توجهی را با آهك نشان می ‌دهند و مشخصات سیمانی ‌کننده‌ ای مشابه با پوزولان ‌هایی که دارای شیشه آتشفشانی هستند، به ‌وجود می ‌آورند. توف‌ های منطقه‌ البرز ایران، پوزولان ‌های سینی لاتیوم (در ایتالیا) و تراس ‌های راین‌لند و باواریا (در آلمان)، نمایانگر توف‌ های آتشفشانی متعارف هستند.

 

رس های تکلیس شده یا شیل ها Calcined Clays or Shales

شیشه‌ ها و توف ‌های آتشفشانی نیازی به فرآوری حرارتی برای زیادتر کردن خاصیت پوزولانیشان ندارند. با‌ این ‌وجود، رس و شیل ‌ها، واکنش ‌زایی محسوسی با آهك از خود نشان نمی ‌دهند، مگر آنکه ساختمان ‌های بلوری موجود در کانی ‌های رسی به ‌وسیله فرآوری حرارتی از بین برده شود. دماهای در حدود 600 تا 900°c در کوره‌ های دوار با سوخت نفتی، گازی، یا زغال ‌سنگی برای این مقصود است. فعالیت پوزولانی این محصول، اساساً به ‌علت تشکیل یك ساختمان آلومینوسیلیکاتی آمورف یا نامنظم در نتیجه فرآوری حرارتی است.

 

خاک دیاتومه (Diatomaceous Earth)

این گروه از پوزولان‌ ها، به ‌وسیله مواد با منشأ آلی مشخص می‌ شوند. دیاتومه، سیلیس هیدراته‌ شده آمورف است که متشکل از اسکلت صدف ‌ها و از دیواره ‌های سلولی بسیاری از انواع جلبك ‌های آبی ذره ‌بینی می ‌باشد. دیاتومه‌ ها بسیار با آهك واکنش ‌زا هستند اما اسکلت ساختمان ذره ‌بینیشان باعث نیاز آن ها به آب زیاد می‌ گردد. علاوه ‌براین، معادن دیاتومه دارای مقادیر زیادی رس هستند و بنابراین باید قبل از استفاده، فرآوری حرارتی شوند تا واکنش ‌زایی پوزولانیشان زیادتر گردد. معادن شناخته ‌شده در کالیفرنیا، الجزایر، کانادا، آلمان، دانمارك و ایران

 

پوزولان های طبیعی در ایران

 

پوزولان در ایران در سال 1320 کشف شد. از پوزولان های طبیعی ایران می توان تراس جاجرود ، توف البرز و آبیك، پومیس خاش، خاك سرخ لومار ، پوکه بستان آباد، و زئولیت را نام برد. دامنه کوه های سبلان، سهند ، دماوند ، تفتان و استان کرمان نیز از جمله مکان های پوزولان های طبیعی ایران می باشند.

 

مواد جنبی یا زائدات صنعتی

  • خاکستر های حاصل از سوختن زغال‌ سنگ و بعضی از محصولاتباقی ‌مانده در آن
  • سیلیس ناپایدار حاصل از بعضی از عملیات متالورژی
  • روبارة دانه ‌ای حاصل از صنایع آهن‌ گدازی
  • خاکستر پوسته برنج
  • متاکائولین
  • خاکستر بادی (Fly Ash)

 

خاکستر بادی (Fly Ash)

در هنگام احتراق زغال ‌سنگ پودر شده، همراه با عبور زغال ‌سنگ از میان ناحیة با درجه حرارت زیاد کوره، کربن و مواد ناپایدار می ‌سوزند، در صورتی ‌که بیشتر کانی ‌های ناخالص مانند رس ‌ها، کوارتز و فلدسپارها در درجه حرارت زیادتر ذوب می ‌شوند. ماده گداخته‌ شده به ‌سرعت به نواحی‌ با درجه حرارت کمتر انتقال می ‌یابد که در آنجا به ‌صورت ذرات کروی شیشه‌ ای جامد می ‌شود. بعضی از کانی‌ ها، به ‌هم چسبیده و تشکیل خاکستر ته ‌مانده را می ‌دهند، اما بیشتر آن ها با جریان بخار گاز خارج می ‌شود و خاکستر بادی نامیده می ‌شود.

خاکستر های بادی از نقطه ‌نظر دو گروه، که اساساً در مقدار کلسیم با هم تفاوت دارند، تقسیم شوند.

خاکستر های گروه اول (کلاس F) دارای کمتر از 10درصد CaO تجزیه ‌ای بوده و به ‌طورکلی، محصول احتراق آنتراسیت و زغال ‌سنگ قیری هستند

خاکستر های گروه دوم (کلاس C) معمولاً دارای 15 تا 35درصد CaO تجزیه ‌ای هستند و به ‌طورکلی، محصول احتراق لیگنیت و زغال ‌سنگ نیمه قیری هستند.

خاکستر بادی کلاس F

 

خاکستر بادی کم ‌کلسیم، به ‌خاطر نسبت ‌های زیاد سیلیس و آلومین آن، اصولاً شامل شیشه‌ های آلومینوسیلیکات است. کانی‌ های متبلور اصلی در خاکستر های بادی کم ‌کلسیم، کوارتز، مولیت و هماتیت یا سنگ آهن مغناطیسی هستند. از آنجایی ‌که این کانی ‌های متبلور در دمای معمولی غیر واکنش ‌زا هستند، وجود آن ها در نسبت‌ های زیاد، به قیمت اجزای غیر متبلور یا شیشه ‌ای در خاکستر بادی، تمایل به کاهش واکنش ‌زایی خاکستر بادی دارد.

 

خاکستر بادی کلاس C

در مقایسه با خاکستر های بادی کم ‌کلسیم، انواع با کلسیم زیاد آن عموماً واکنش ‌زایی بیشتری دارند، زیرا اکثر حاوی کلسیم ‌های به‌ شکل ترکیبات واکنش ‌زای متبلور مانند C3A و CS هستند. همچنین ماده اصلی تشکیل‌ دهنده (یعنی فاز غیر متبلور) دارای یون ‌های کلسیم کافی برای زیادتر کردن واکنش‌ زایی شیشه آلومینوسیلیکاتی است.

 

اکثر خاکستر های بادی، چه کم ‌کلسیم و چه پرکلسیم، دارای تقریباً 60 تا 85 درصد شیشه، 10 تا 30 درصد ترکیبات متبلور تا حدود 10 درصد کربن نسوخته هستند. به‌طور کلی کربن، به ‌شکل ذرات متخلخل بزرگ‌ تر از 45 میکرون موجود است. خاکستر های بادی دارای بیشتر از 5 درصد کربن در بتن مضر شناخته می ‌شود، زیرا ذرات متخلخل کربن، تمایل دارند که هم نیازمندی آن را به آب برای روانی داده ‌شده، و هم نیازمندی آن را به مواد افزودنی برای هوازایی به‌ میزان حجم مفروض حباب‌ های هوا را افزایش دهند.

 

اکثر ذرات، در خاکستر بادی به صورت کره ‌های جامد شیشه ‌ای به ‌وجود می ‌آیند، اما گاهی اوقات تعداد کمی از کره ‌های توخالی که سنوسفر (کاملاً توخالی) نامیده می ‌شوند و کره ‌های دیگر که پلروسفر (پرشده با کره‌ های کوچك متعدد) نامیده می ‌شوند نیز ممکن است به ‌وجود آیند. اندازه قطر ذرات از کمتر از 1میکرون تا 100 میکرون متغیر می ‌باشند، به ‌طوری ‌که اندازة بیشتر از 50 درصد آن زیر 20 میکرون است. توزیع اندازه ذرات، شکل‌ شناسی و مشخصات سطحی خاکستر بادی مورد استفاده به ‌عنوان ماده افزودنی معدنی، تأثیر بسیار زیادی را بر روی نیازمندی آن به آب و نیز کارآیی بتن تازه ‌ساخته ‌شده و سرعت افزایش مقاومت بتن سخت ‌شده اعمال می ‌کنند.

 

روباره آهن گدازی (Blast-Furnace Slag)

اگر روباره مذاب با دمای زیاد، به‌ سرعت به ‌وسیله آب یا ترکیبی از آب و هوا سرد شود، بیشتر آهك، سیلیس و آلومین به ‌شکل غیر متبلور یا حالت شیشه‌ ای نگهداشته می ‌شوند.  محصول سرد شده با آب، به ‌خاطر ذرات هم ‌اندازه ماسه، روباره دانه ای نامیده می ‌شود. معمولاً روباره دانه ‌ای عمدتا دارای شیشه است که اگر به ‌میزان بین 400 تا 500 کیلوگرم بر متر مربع آسیاب گردد، خواص سیمانی ‌کننده رضایت ‌بخشی را به‌ دست می ‌آورد.

 

در مقایسه با خاکستر بادی کم‌ کلسیم، که معمولاً کمك مهمی به مقاومت بتن سیمان پرتلند تا بعد از حدود 4 هفته هیدراتاسیون نمی ‌کند، کمك مقاومت به‌ وسیله خاکستر بادی با کلسیم زیاد یا روباره آهن گدازی دانه ‌ای می ‌تواند به ‌زودی 7 روز بعد از هیدراتاسیون ملاحظه شود. ذرات روبارة کوچك ‌تر از 10 میکرون به مقاومت ‌های اولیه بتن تا 28 روز کمك می ‌کنند؛ ذرات 10 تا 45 میکرون به مقاومت ‌های بعدی کمك می ‌کنند، اما ذرات درشت ‌تر از 45 میکرون برای هیدراته ‌شدن مشکل دارند. مشخصات اندازه دانه، ترکیب شیشه، و مقدار شیشه عوامل اصلی تعیین‌ کنندة فعالیت خاکستر های بادی و روباره ‌ها هستند.

 

دوده سیلیسی (Silica Fume)

دوده سیلیسی متراکم، که با نام‌ های دیگری مانند سیلیس فرّار، میکروسیلیس، یا به ‌طور ساده دوده سیلیسی نیز شناخته می ‌شود، محصول زائد کوره ‌های قوس الکتریکی القایی در صنایع تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ فرو سیلیسیم است. تبدیل کوارتز به سیلیسیم در دما های تا °c 2000 ،تولید بخار SiO می ‌کند که در ناحیه دمای کم به ‌شکل ذرات کروی ‌شکل کوچك شامل سیلیس غیر متبلور، اکسیده و متراکم می ‌گردد. ماده جمع ‌آوری ‌شده به ‌وسیله فیلترهای کیسه ‌ای گازهای خروجی، دارای قطر متوسط حدود 0/1 میکرون و مساحت سطح در حدود 20 m2/kg تا 25 می ‌باشد.

در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی و خاکستر های بادی متعارف، نمونه ‌های دوده ‌سیلیسی متراکم توزیع اندازه ذراتی را نشان می ‌دهند که دو مرتبه، نرم ‌تر هستند. به همین جهت واکنش پذیری آن بالا بوده (پوزولان قوی) و به افزایش مقاومت اولیه کمك می نماید. از طرف ‌دیگر، مشکلات جابه‌جایی دارد و نیازمندی به آب را در بتن نیز به ‌طور محسوسی افزایش می ‌دهد، مگر آنکه همراه با آن مواد افزودنی کاهنده آب بکار برده شوند.

 

خاکستر پوسته برنج (Rice Husk Ash)

پوسته برنج، پوسته‌ های به ‌دست ‌آمده در خلال عملیات جداسازی برنج از شلتوك برنج می ‌باشد. از آنجا که این پوسته ‌ها حجیم هستند، مشکلات دفع بسیار زیادی برای آسیاهای متمرکز برنج به ‌همراه می ‌آورند.هر تن شلتوك برنج حدود 200 کیلوگرم پوسته تولید می ‌کند که پس از احتراق تقریباً 40 کیلوگرم خاکستر حاصل می ‌کند. خاکستر حاصل ‌شده، در زمان سوزاندن در فضای آزاد یا در احتراق کنترل ‌نشده کوره ‌های صنعتی، به ‌طور کلی دارای نسبت زیادی از کانی ‌های سیلیس غیر واکنش ‌زا می ‌باشد.

به ‌منظور افزایش خاصیت پوزولانی این خاکستر باید به ‌اندازه ذرات بسیار ریز آسیاب گردد. از طرف ‌دیگر، می ‌توان به ‌وسیله احتراق کنترل ‌شده که سیلیس به ‌شکل غیر متبلور و ساختار لانه ‌زنبوری نگهداشته می ‌گردد، خاکستر پوزولانی تولید نمود.

نمونه ‌های تولید صنعتی این ماده مساحت سطحی در حد 50 m2/g تا 60، اندازه ‌گیری ‌شده به ‌روش جذب سطحی نیتروژن را نشان می ‌دهند.

 

متاکائولین (Metakaolin)

متاکائولین بواسطه تکلیس کائولین خالص (رس معدنی) طی عملیات حرارتی کنترل شده ای در درجه حرارت 650-800 درجه سانتی گراد بدست می آید. این حرارت، آب شیمیایی کائولین را خارج نموده و ساختار کریستالی آن را از بین می برد و محصول به سیلیکات آلومینیوم آمورف تبدیل می گردد. سپس محصول تا بدست آوردن ذراتی با اندازه ریزتر از 2 میکرون آسیاب می شود. متاکائولین یك پوزولان بسیار فعال با سطح ویژه زیاد و رنگ سفید است.

 

مزیت های افزودنی های معدنی بتن

از بین بردن هیدروکسید کلسیم

چگال سازی

بهبود دوام

کاهش ترك خوردگی حرارتی

بهبود کارآیی و چسبندگی

کاهش آب انداختگی و جداشدگی

افزایش مقاومت نهایی

مکانیزم عمل افزودنی های معدنی بتن

ذرات ریز افزودنی های معدنی بتن باعث سد راه منافذ حرکت مولکول های آب شده و موجب کاهش آب انداختگی می شوند.  کاربرد افزودنی های معدنی باعث از بین رفتن کریستال های نسبتا بزرگ هیدروکسید کلسیم شده و ساختار دانه ها را ریزتر می نماید. همچنین با ریزتر کردن ساختار منافذ موجب کاهش تخلخل و نفوذپذیری می شوند.

 

 

بهبود کارآیی افزودنی های معدنی بتن

در مخلوط ‌های بتنی تازه ‌ای که تمایل به آب ‌انداختگی و جدا شدگی از خود نشان می ‌دهند، اضافه کردن ذرات از هم جدا به ‌طور کلی کارآیی را به ‌وسیله کاهش اندازه و حجم فضا های خالی بهبود می ‌دهد. هرچه ماده افزودنی معدنی نرم ‌تر باشد، مقدار کمتری از آن برای زیادتر کردن چسبندگی و بنابراین کارآیی بتن تازه مخلوط شده لازم خواهد بود. اندازه کوچك و بافت شیشه ‌ای خاکستر های بادی و روباره ‌ها، کاهش مقدار آب لازم برای روانی داده ‌شده را امکان ‌پذیر می ‌سازد.

باید توجه نمود که اگرچه همه افزودنی های معدنی بتن تمایل به بهبود چسبندگی و کارآیی بتن تازه را دارند، ولی بسیاری قابلیت کاهش آب خاکستر های بادی و روباره‌ ها را ندارد. برای یك روانی داده ‌شدة بتن، استفاده از مصالح با مساحت سطح خیلی زیاد مانند پومیس، خاکستر پوسته برنج و دود سیلیسی متراکم، نیاز به آب را افزایش می دهد. همچنین اغلب پوزولان ‌های طبیعی به ‌علت غیر کروی بودن ذرات و تمایل به جذب آب زیاد در شرایط یکسان طرح اختلاط سبب کاهش کارآیی می ‌گردند.

 

دوام در برابر ترک خوردگی حرارتی

با فرض بر اینکه به‌ علت حرارت هیدراتاسیون، حداکثر دمای یك سازه حجیم در عرض یك هفته پس از جا دادن بتن به ‌دست می ‌آید، استفاده از ماده افزودنی معدنی امکان کاهش افزایش دما را تقریباً به نسبت مستقیم با مقدار سیمان پرتلند جایگزین ‌شده به ‌وسیله مواد افزودنی، به ‌وجود می ‌آورد. این امر به ‌دلیل آن است که تحت شرایط معمولی، این مواد افزودنی به ‌مقدار زیادی برای چندین روز واکنش انجام نمی ‌دهند. به ‌عنوان قانون تجربی، کل حرارت هیدراتاسیون تولید شده توسط واکنش‌ های پوزولانی مشتمل بر مواد افزودنی معدنی، نصف متوسط حرارت تولید ‌شده توسط هیدراتاسیون سیمان پرتلند در نظر گرفته می ‌شود.

 

دوام در برابر حملات شیمیایی

نفوذپذیری بتن از منظر ارزیابی نرخ خرابی در اثر واکنش های شیمیایی مخرب مانند واکنش قلیایی سنگدانه و حملاتی اسیدی و سولفاتی از اهمیت اساسی برخوردار است. از آنجا که واکنش پوزولانی مواد افزودنی معدنی قابلیت اصلاح شرایط منفذی را داشته و نفوذپذیری را کاهش می ‌دهد، مطالعات کارگاهی

و آزمایشگاهی بهبود قابل ‌توجهی را در دوام شیمیایی بتن‌ های حاوی مواد افزودنی معدنی نشان داده ‌اند. مقالات علمی انتشار یافته حاوی شواهد کافی است که به ‌طورکلی نشان ‌دهنده بهبود مقاومت مصالح با افزودن مواد افزودنی معدنی به بتن در مقابل آب اسیدی، آب سولفاتی و آب دریا می ‌باشد. این امر اساساً به ‌خاطر واکنش پوزولانی است که همراه با کاهش نفوذپذیری، و نیز کاهش مقدار هیدروکسید کلسیم محصول هیدراته ‌شده است.

در خمیر های سیمان دارای 10 تا 30 درصد خاکستر بادی کم ‌کلسیم در خلال مدت زمان 28 تا 90 روز عمل ‌آوری اصلاح وضعیت منفذی، به‌ میزان زیادی انجام می ‌گیرد که این امر باعث کاهش تراوایی می ‌شود. درمورد خمیر های سیمان دارای 10 تا 30 درصد خاکستر پوسته برنج یا دوده سیلیسی متراکم، یا 70 درصد روباره آهن گدازی دانه ‌ای، حتی در 28 روز بعد از هیدراتاسیون؛ سیستم تقریباً نفوذ ناپذیر یافته شد.

بسته به مشخصات جداگانه مواد افزودنی معدنی مصرفی، معمولاً ترکیب‌ هایی از سیمان پرتلند پرقلیا با 40 تا 65 درصد روباره آهن گدازی دانه ‌ای، یا 30 تا 40 درصد خاکستر بادی کم ‌کلسیم، یا 20 تا 30 درصد پوزولان طبیعی، در محدود کردن انبساط قلیایی سنگدانه و رسانیدن آن به میزان قابل قبول خیلی مؤثر شناخته شده ‌اند. مطالعات بر روی بتن ‌های دارای 30 درصد خاکستر بادی کم ‌کلسیم و یا مقادیر 30 تا 60 درصد روباره، بهبود زیادی را در مقاومت سولفاتی نشان دادند.

 

ساخت بتن توانمند (HPC)

در سال‌ های اخیر، کاربرد پوزولان ‌ها و مواد افزودنی مرغوب، نقش عمده ‌ای در تولید بتن ‌های توانمند داشته است. بتن توانمند، در حقیقت بتنی است که حداقل یك خاصیت غیر معمول را نسبت به بتن معمولی داراست. این بتن‌ ها علاوه ‌بر داشتن مقاومت زیاد،‌ می ‌توانند عملکرد بسیار خوبی در محیط ‌های خورنده داشته و دوام بالایی را نشان دهند.

 

کاربرد پوزولان ‌های خاص به ‌همراه فوق ‌روان ‌کننده ‌ها می ‌تواند ضمن تولید بتن ‌های با مقاومت بیش از 50MPa دوام قابل‌ ملاحظه‌ ای نیز ایجاد نماید. در حال ‌حاضر، با کاربرد 400 کیلوگرم سیمان و 100 کیلوگرم خاکستر بادی و با نسبت آب به سیمان ‌های 0/32 ، مقاومت فشاری بیش از 70MPa در 56 روز به ‌دست‌آمده است. همچنین با استفاده از طرح اختلاط مناسب و ایجاد کمترین فضای خالی بین سنگدانه ‌ها و با استفاده از دوده سیلیس و دانه ‌های ریز کوارتزی و فوق ‌روان ‌کننده بتن ‌های با مقاومت 180MPa با روانی زیاد تولید و در صنعت بتن بکار گرفته شده است.

 

 

افزودنی های معدنی بتن به علت خوصیات پوزولانی تاثیر زیادی در دوام سازه های بتنی دارند. از جمله افزودنی های معدنی پوزولانی بتن میکروسیلیس یا میکروسیلیکا می باشد. میکروسیلیس عملکرد بالایی در افزایش کیفیت بتن تازه و بتن سخت شده از منظر مقاومتی ، نفوذپذیری و دوام دارد. میکروسیلیس به علت تولید آن در ایران پر مصرف ترین پوزلان در پروژه های ایران می باشد.

میکروسیلیس به سه صورت پودر ، دوغاب و ژل در ایران مورد استفاده قرار می گیرد. هر کی با توجه به محدودیت ها و مزایای طرفداران و منتقدان خود را دارا می باشد.

شما می توانید برای مشاوره ، دریافت مشخصات فنی میکروسیلیس ، دوغاب میکروسیلیس و ژل میکروسیلیس در گرید های استاندارد ، اخذ لیست قیمت و خرید انواع افزودنی های بتن از جمله میکروسیلیس یا سایر مشتقات آن با بخش بازرگانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 44618462 – 44618379 – 09120916271 ) تماس حاصل فرمائید.

 

 

Microsilica

افزودنی معدنی میکرسیلیکا ( دوده سیلیسی )

شرح :

استفاده از میکروسیلیس در بتن ریزی های مجاور سواحل دریاها به طور جدیدی مورد توجه مهندسین ساختمان قرار گرفته است . به دلیل خصوصیات بارز پوزولانی میکروسیلیس ، استفاده از آن جهت بهبود خواص مکانیکی و افزایش دوام بتن در کشورهای پیشرفته رو به افزایش است .

میکروسیلیس یک محصول فرعی از کوره های قوس الکتریکی در جریان تولید آلیاژهای فروسیلیس می باشد . این ماده با داشتن بیش از 90 درصد سیلیس با حالت غیر کریستالی و به شکل ذرات بی نهایت ریز با قطر متورسط 0.1 متوسط میکرون شدیدا پوزولانی است و برای استفاده به عنوان یک ماده سیمانی در بتن بسیار مناسب است و با استاندارد ASTM C1240  مطابقت دارد .

 

مزایای مصرف :

افزودن میکروسیلیس به مخلوط بتن باعث می گردد Sio2 فعال آن با محلول هیدروکسیدکلسیم Ca(OH)2  آزاد موجود در منافذ موئین بتن ترکیب گردد و کریستال سیلیکات کلسیم نامحلول تولید نماید و در نهایت باعث تراکم ساختار خمیر سیمان و کاهش نفوذپذیری و افزایش مقاومت فشاری ، الکتریکی، خمشی و کششی بتن ، افزایش مقاومت بتن در برابر فرسایش ، کاهش قابل توجه نفوذپذیری ، جلوگیری از نفوذ یون کلر ، سولفات ها و سایر مواد شیمیایی مخرب به داخل بتن گردد .

 

 

موارد مصرف :

  • اجرای بتن در سواحل دریا ، اسکله ها و پلها
  • ساخت بتن های با مقاومت بالا
  • یاخت بتن سدها ، کانالها ، تونلها ، مخازن و منبع آب
  • کف سازی و نماسازی
  • ساخت بتنهای در معرض خوردگی

 

میزان مصرف :

میکروسیلیس را می توان به نسبت 5 تا 10 درصد وزن سیمان به بتن افزود ( با توجه به اینکه باعث افزایش مقاومت بتن می گردد جایگزین همان مقدار سیمان گردد ) با توجه به اینکه میکروسیلیس خاصیت کاهندگی آب دارد حتما می بایست به همراه یکی از فوق روان کننده ها استفاده گردد . در غیر این صورت باعث ترک خوردن بتن و کاهش کارائی و عدم تراکم بتن گردد .

.

طریقه مصرف :

به میزان لازم در زمان ساخت بتن با اجزای خشک مخلوط کرده و سپس آب و فوق روان ساز به آن افزوده شود .

 

مشخصات فنی :

  • حالت فیزیکی : پودر پوزولان
  • رنگ : خاکستری روشن
  • وزن مخصوص : 250 گرم در سانتیمترمکعب
  • شکل ذرات : کروی و غیرکریستاله ( آمورف )

 

انبار داری :

میکروسیلیس  را  به دور از سرما ، گرما و روطبت به مدت یکسال می توان نگهداری کرد. عدم توجه به روش انبارداری مناسب باعث آسیب دیدن محصول و یا کیسه آن می شود.

 

آنالیز :

0.08  درصد

H2O

0.5 درصد

Sic

0.3 درصد

C

96.4 درصد

Sio2

0.87 درصد

Fe2O3

1.32 درصد

Al2O3

0.49 درصد

CaO

0.97 درصد

MgO

0.31 درصد

Na2O

1.01 درصد

K2O

0.16 درصد

P2O5

0.10 درصد

SO3

0.04 درصد

CL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نکات ایمنی :

همانند تمامی محصولات شیمیایی دقت شود تا از تماس با چشمها ، دهان ، پوست و مواد غذایی پرهیز گردد .در صورت تماس با پوست و چشمها  بلافاصله آن را به مدت 15 دقیقه با آب شستشو داده و به پزشک مراجعه نمایدد. اگر به طور اتفاقی بلعیده شد ، می بایست اقدامات پزشکی انجام شود . در ظرف ها را پس از استفاده ببندید و برای اطلاع از انبار داری ویژه یا انهدام باقیمانده مواد به برشور ایمنی محصول مراجعه نمایید.

 

بسته بندی :

در کیسه های 25 و 40 کیلوگرمی و یا به صورت جامبوبک 1 تنی.

 

تاییدیه کیفیت :

تمام محصولاتی که توسط شرکت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران عرضه می گردند مطابق با استانداردهای کیفی بین المللی می باشد.

 

 

میکروسیلیس چیست ؟

میکروسیلیس (Silica Dume) یا دوده سیلیسی یا پودر میکروسیلیکا (Microsilica) عبارت است از سیلیس غیر بلوری (آمورف) از دی اکسید سیلیکون هست که در کوره های قوس الکتریکی به عنوان محصول جانبی تولید عنصر سیلیسیم، یا آلیاژهای حاوی سیلیسیم تولید می شود.

 

کوره قوس الکتریکی

این ماده محصول فرعی کارخانه های تولید سیلیسیم و آلیاژ های آن می باشد.این ماده در دیگر صنایع نیز مورداستفاده قرار گرفته است اما به یک پوزولان ممتاز (سوپر پوزولان) برای بهبود خواص بتن معروف می باشد.

 

دوده سیلیسی ( پودر میکروسیلیس )

تاریخچه میکروسیلیس

اولین بار میکروسیلیس در نروژ در اوایل دهه ۱۹۵۰ (سال ۱۹۵۲) در بتن مورد آزمایش قرار گرفت. برای بتن های حاوی دوده سیلیسی، مقاومت بالاتری به دست آمد.

 

به طور کلی عملکرد بتن های حاوی میکروسیلیس در محیط سولفاتی نیز بهتر از بتن های سیمان پرتلند معمولی بود.

 

کارخانه فیسکا در نروژ

پس از ۲۰ سال و براثر محدودیت های زیست محیطی برای صنعت ذوب در نروژ، مقدار زیادی از دوده سیلیسی در فرآیند فیلتر نمودن تولید گردید.فعالیت های پژوهشی وسیعی به منظور یافتن کاربردهای گوناگون این ماده صورت پذیرفت.

 

بهبود دوام بتن های حاوی این پودر موجب افزایش استفاده از آن در صنعت بتن گردید.

 

روش تولید میکروسیلیس

مراحل گام به گام تولید پودر میکروسیلیس به ترتیب بر شرح زیر است:

گام اول ) کوارتز با خلوص بالا معمولا تا ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد در یک کوره قوس الکتریکی حرارت داده می شود.

گام دوم ) به آن زغال سنگ، کک و خرده های چوب جهت حذف اکسیژن از دی اکسید کربن افزوده می گردد.

گام سوم ) آلیاژ در پایین کوره الکتریکی جمع میشود.

گام چهارم ) بخار دی اکسید سیلیسیم که از کوارتز خارج می شود، اکسید شده و به صورت کره های ریزی در بخش های بالایی کوره تغلیظ می گردد.

گام پنجم ) سپس این دوده ها از کوره توسط باد شدید حاصل از پروانه های قدرتمند بیرون رانده می شود.

گام ششم ) در این فرآیند، ذرات درشت تر چوب یا کربن نسوخته حذف شده و دوده ها به داخل یک سری کیسه های فیلتری ویژه در محفظه کیسه ها رانده میشوند.

 

جزییات واکنش های شیمیایی مراحل فوق در زیر مشاهده می کنید:

در دماهای بالاتر و بیش از ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد در کوره، دی اکسید سیلیکون با کربن واکنش داده و SiC تولید می شود.

SiO2+3C -->  SiC+2CO

 

در دماهای بالاتر از SiC ، ۱۸۰۰°C با دی اکسید سیلیسیم واکنش داده و Si را نتیجه می دهد.

۳SiO2+2SiC --> Si+4SiO+2CO

 

کوره با اکسیژن واکنش داده و دی اکسید سیلیسیم یا دوده سرانجام گاز ناپایدار در بالای سیلیس تولید می شود.

۴SiO+2O2 --> 4SiO2

 

ذرات کوچک دی اکسید سیلیسیم با افت دما در دودکش متراکم میشوند.

نکته : متوسط قطر دوده سیلیسی در حدود ۰٫۲ تا ۰٫۳ میکرون می باشد. ذرات بزرگتر از ۰٫۳ میکرون ممکن است براثر کلوخه شدن ذرات کوچکتر مشاهده شوند.

 

اشکال مختلف میکروسیلیس

میکروسیلیس به شکل های متفاوتی تولید و عرضه می شود. این محصول می تواند به صورت غیر متراکم، متراکم، گلوله شده و دوغابی مورداستفاده قرار گیرد. ۴ شکل از میکروسیلیس بدین صورت است :

 

میکروسیلیس غیر متراکم : چگالی حجمی این ماده غیرمتراکم در حدود ۲۰۰kg/m3 تا ۳۰۰kg/m3 بوده و استفاده از آن در صنعت بتن دشوار می باشد.

میکروسیلیس متراکم : میکروسیلیس متراکم دارای چگالی حجمی بیشتری بوده (بیش از ۵۰۰kg/m3 ) که این امر به کارگیری آن را آسان تر و حمل ونقل آن را نسبت به پودر غیر متراکم ارزان تر می کند.

میکروسیلیس گلوله شده : فرآیند گلوله شدن شامل تبدیل میکروسیلیس به گلوله هایی با قطر حدود ۰٫۷mm تا ۱mm بر روی یک میز گلوله سازی می باشد. چگالی حجمی دوده سیلیسی گلوله شده بیشتر از ۶۰۰kg/m3 می باشد. استفاده از  میکروسیلیس به حالت گلوله شده برای ساخت بتن مناسب نمی باشد.

میکروسیلیس دوغابی (دوغاب میکروسیلیس) : حالت دوغابی این ماده دارای چگالی مخصوص ۱۴۰۰kg/m3 بوده و از طریق اختلاط این ماده غیر متراکم با مقدار آب یکسان از نظر وزنی، تولید میشود. پخش بهتر ذرات کوچک دوده سیلیسی در مخلوط بتن باحالت دوغابی به دست می آید که این شرایط منجر به مخلوط همگن تری می گردد.

 

بتن های پر مقاومت

کاربرد میکروسیلیس در ملات ها و بتن ها از اواخر دهه ۱۹۷۰ آغاز گردید. این کار اولین بار برای تولید بتن پر مقاومت صورت گرفت. مقدار قابل ملاحظه ای از دوده سیلیسی با موفقیت در بتن سازه ای از طریق صنعت بتن آماده مورد استفاده قرار گرفت.

بتن های با مقاومت بسیار بالا در محدوده ۱۲۰MPa تا ۱۸۰MPa یک طرح مخلوط ویژه با استفاده از سنگدانه های ویژه،میکروسیلیس و عامل کاهنده آب (روان کننده بتن) به میزان کافی تولید شده است.

 

بتن پر مقاومت

احداث پل نیوجارن در سوئد در سال ۱۹۸۱ گفته می شود که اولین استفاده صنعتی دوده سیلیسی برای دستیابی به مقاومت فشاری در حدود ۵۰MPa می باشد.

احداث یک آسمان خراش ۶۵ طبقه در شماره ۳۱۱ واکر درایو جنوبی در شیکاگو در سال ۱۹۹۰ نمونه دیگری از به کار گیری میکروسیلیس در بتن برای دستیابی به مقاومت تا ۸۳MPa می باشد.

در برج بتروناس در کوالالامپور مالزی بلندترین ساختمان بتنی در زمان تکمیل در ۱۹۹۷، بتن حاوی میکروسیلیس با  مقاومت فشاری ۸۰MPa برای ستون ها در پایین ترین سطح مورد استفاده قرار گرفت.

[irp posts=”7077″ name=”بتن پرمقاومت | طرح اختلاط، روش ساخت و کاربرد های بتن با مقاومت بالا”]

بتن های بادوام

همان گونه که قبلا بیان شد، بتن های حاوی میکروسیلیس دارای نفوذپذیری کمتری بوده و در محیط های مهاجم بادوام می باشند.

به دلیل این مزیت در مخلوط های بتن، اغلب توصیه می گردد در جایی که دوام بالاتر موردنیاز است، از این ماده در بتن ها استفاده شود. این تنها اغلب با عنوان بتن توانمند (HPC) نامیده می شوند.

تعداد پروژه هایی که در آنها بتن توانمند حاوی این ماده در محیطهای دریایی شدید طراحی شده و مورد استفاده قرار گرفته است در حال افزایش می باشد.

[irp posts=”7933″ name=”7 حمله شیمیایی مخرب به بتن + روش محافظت”]

اولین پروژه معروف استفاده از دوده سیلیسی در بتن که در آن دوام در برابر خوردگی دارای اهمیت بود، به ترمیم حوضچه های آرامش سد کینزو در ایالات متحده مربوط می شد.

در منطقه خاورمیانه و خلیج فارس، استفاده از میکروسیلیس یکی از راهکارهای پیشنهادی برای جلوگیری از حمله سولفاتی و کلریدی در سازه های بتنی می باشد.

بتن توانمند حاوی دوده سیلیسی در احداث برج بینونا در ابوذبی، هتل ساحلی شیکاگوبیچ، امتداد فرودگاه دوبی و چندین پروژه در عربستان سعودی مورداستفاده قرار گرفته است.  دوده سیلیسی برای احداث سازه های بتنی در مقررات ملی دوام بتن در خلیج فارس و دریای عمان ایران توصیه شده است.

بتن حاوی دوده سیلیسی در چندین پروژه در این نواحی اطراف خلیج فارسی و دریای عمان استفاده شده است. سازه های بتنی در پالایشگاه گاز عسلویه، مجتمع بندرعباس، مجتمع بندر امام، مجتمع بندر نوشهر در شمال و برخی سدها شامل کرخه و ستارخان  و مجتمع بندر بوشهر از آن جمله می باشند.

به تازگی در ساخت پل بزرگ خلیج فارس که بندرعباس را به جزیره قشم وصل می کند از بتن های دارای میکروسیلیس استفاده شده است.

شکل زیر تصویری از یک پروژه بزرگ در بندر بوشهر که با بتن حاوی دوده سیلیسی در دست ساخت می باشد را نشان میدهد.

[irp posts=”1392″ name=”دوام بتن چیست : عوامل موثر بر دوام و روش های بهبود دوام در بتن”]

 

بتن پاششی ( شاتکریت )

کاربرد دیگری از این ماده در پروژه هایی است که در آنها ملات یا بتن پاشیده می شود. دوده سیلیسیچسبندگی بتن تازه را افزایش داده و پیوستگی آن را بهبود می بخشد.بنابراین، ماده بسیار مفیدی برای هر دو بتن پاششی خشک و تر برای کاهش بازگشت مصالح بتن می باشد.واکنش پذیری و چسبندگی بالای بتن پاششی حاوی دوده سیلیسی همچنین مقدار تسریع کننده ها برای گیرش اولیه بتن را کاهش داده و یا نیاز به آنها را برطرف می سازد.

 

 بتن های آب بند

استفاده از میکروسیلیس در سازه های بتنی که آب بندی در آن ها حائز اهمیت است، می تواند به آب بندی این سازه ها کمک کند.

 

در سازه هایی مانند سد ها، پل ها، تونلها،کانال ها و مخازن آب برای آب بندی مناسب بتن میتوان از دوده سیلیسی و بهتر از آن از ژل میکروسیلیس استفاده کرد.

 

ریزساختار بتن، تحت تأثیر افزودن این ماده به مخلوط قرار می گیرد. تأثیر اصلی عبارت است از کوچک سازی ساختار حفرهای خمیر سیمان.

تخلخل کل ممکن است با افزودن این پودر تغییر نکند اما حفرات بزرگ به حفرات کوچکتر تقسیم شده و در نتیجه ریزساختار خمیر سیمان تغییر می نماید و این امر باعث آب بندی و کاهش نفوذپذیری بتن می شود.

 

بتن آب بند با میکروسیلیس

افزودن  میکروسیلیس به مخلوط بتن همچنین ناحیه انتقال (ITZ) بین خمیر سیمان و سنگدانه ها را بهبود می بخشد. مقدار هیدروکسید کلسیم در ITZ براثر واکنش پوزولانی  میکروسیلیس کاهش می یابد.

این امر موجب کاهش تخلخل و نفوذپذیری بتن ها در ناحیه انتقال شده و پیوستگی خمیر و سنگدانه ها را افزایش میدهد.

نفوذپذیری بتن همچنین تحت تأثیر افزودن ابن ماده به مخلوطهای بتن قرار دارد. این تأثیر حتی از تأثیر بر مقاومت فشاری نیز مهم تر می باشد.

 

در یک کار پژوهشی، یک مخلوط بتن حاوی ۱۰۰kg/m3 سیمان پرتلند، ۲۰٪  میکروسیلیس و یک فوق روان کننده، نفوذپذیری تقریبا مشابه بتن معمولی حاوی ۲۵۰kg / m3 سیمان پرتلند را نشان داده است.عمق نفوذ آب در بتن حاوی میکروسیلیس در حدود ۶ برابر کمتر از بتن معمولی می باشد.

 

 بتن های کفسازی

استفاده از میکروسیلیس از چند جهت میتواند به کیفیت و بهره وری بتن های مورد استفاده در کفسازی کمک کند.معمولا کفسازی ها باید نفوذپذیری کمی داشته باشند تا دوام بیشتری داشته باشند و قطعا این(آب بندی) یکی از کاربردهای این ماده در بتن می باشد.

در کف سازی ها مخصوصا کفسازی فرودگاه ها و جاهایی که ماشین آلات سنگین در آن تردد دارند، سایش و فرسایش بتن مورد توجه می باشد، که استفاده از دوده سیلیسی میتواند مقاومت سایشی و ضربه ای بتن های مورد استفاده در کف سازی را افزایش دهد.

 

تاثیر میکروسیلیس در بتن

تاثیر میکروسیلیس در بتن تازه

میکروسیلیس در بتن تازه بر کارایی تاثیر میگذارد. به این صورت که چسبندگی بتن را افزایش میدهد و در نتیجه اسلامپ کاهش پیدا میکند. (برای همین بهتر است همزمان با استفاده از میکروسیلیس از افزودنی های کاهنده آب نیز در بتن استفاده گردد). البته نکته ی قابل توجه این است که گرچه اسلامپ بتن کاهش میابد، ولی خاصیت پرکنندگی بتن در قالب توسط وبیره افزایش میابد یعنی کارایی بتن افزایش یافته میابد به همین دلیل آزمایش اسلامپ، آزمایش مناسبی برای اندازه گیری کارایی بتن حاوی میکروسیلیس نمیباشد.

استفاده از میکروسیلیس در بتن تازه باعث جلوگیری از آب انداختگی و جداشدگی می شود و قوام بتن را بالا میبرد. طبیعتا مواد پودری ریزدانه -فیلر- باعث افزایش قوام در بتن می شود.

میکروسیلیس در بتن تازه باعث افزایش زمان گیرش می شود، که این امر در تابستان و هوای گرم بسیار مفید خواهد بود.

تاثیر میکروسیلیس در بتن سخت شده

میکروسیلیس اثرات زیادی روی بتن سخت شده دارد که تیتر وار به چند عدد از آن ها اشاره میکنیم:

 

  • افزایش مقاومت بتن و ملات
  • افزایش ضریب ارتجاعی بتن
  • کاهش خزش بتن
  • کاهش نفوذپذیری بتن
  • افزایش دوام بتن
  • و …

 

میزان و روش مصرف میکروسیلیس در بتن

میزان مصرف دوده سیلیسی در بتن بستگی به این دارد که چه بتنی قرار است ساخته شود.

کلا مصرف این ماده در بتن بهتر است بین ۳ تا ۱۵ درصد وزن سیمان باشد ( که باید به همان اندازه از وزن سیمان کم شود).

مقدار استفاده این ماده  برای دستیابی به دوام و آب بندی در بتن از ۳ تا ۱۰ درصد وزن سیمان می باشد. مثلا ۷ درصد عدد نسبتا خوبی هست.

مقدار استفاده این ماده برای دستیابی به مقاومت در بتن از ۵ تا ۱۷ درصد وزن سیمان می باشد. مثلا ۱۲ درصد عدد مناسبی است.

به هر حال برای رسیدن به اهداف خاص در بتن با استفاده از  دوده سیلیسی باید حتما تست آزمایشگاهی و کارگاهی انجام شود و سپس عدد دقیق استفاده از این ماده در بتن تعیین گردد.

در برخی موارد گزارش شده که استفاده از میکروسیلیس بیش از ۲۰ درصد وزن سیمان باعث کاهش مقاومت می شود!

 

روش مصرف میکروسیلیس

قبل از اینکه روش مصرف رو توضیح بدم اینو بگم که در تمامی روش های مصرفی باید حتما از ماسک، عینک و دستکش جهت حفظ سلامتی افراد، استفاده گردد. (در ادامه عوارض میکروسیلیس رو بهتون خواهم گفت)

 

میکروسیلیس میتواند به روش های مختلفی به بتن اضافه شود:

اولین روش اینه که میشه خیلی ساده دوده سیلیسی رو به مواد خشک بتن در حال اختلاط افزود! که طبیعتا در این روش مشکلاتی از جمله پخش شدن میکروسیلیس در هوا، خوب ترکیب نشدن و کلوخه کلوخه شدن میکروسیلیس و … وجود داره. (البته استفاده از میکسر و همزن قوی برای ساخت بتن میتونه این مشکل رو حل کنه تا حدودی)

 دومین روش اینه که این ماده به بتن تولید شده (بتن آماده) اضافه گردد، یا در تراک میکسر یا در بچینگ بعد از اختلاط کامل تمام مواد. در این روش هم به این مشکل بر میخوریم که میکروسیلیس به خوبی با بتن ترکیب نمیشه و در هوا هم پخش میشه !

راه دیگه اینه که دوده سیلیسی رو با قسمتی از آب بتن مخلوط کنیم و بعد به بتن اضافه کنیم، در واقع یه جورایی دوغاب میکروسیلیس تولید کنیم و بعد اونو به بتن اضافه کنیم که بهترین روش هم همین هست. دوغاب آماده میکروسیلیس رامکا را می توانید به راحتی به بتن اضافه کنید

یه نکته ای که میکروسیلیس داره اینه که آب بتن رو جذب میکنه و باعث میشه بتن ترک بخوره و کارایی بتن کم بشه، این مشکل تو تمام روش های بالا ایجاد میشه! حالا راهکار چیه به نظرتون؟

 

بله راهکار استفاده از فوق روان کننده در کنار پودر میکروسیلیسه که هم به پخش بهتره میکروسیلیس کمک میکنه و هم کارایی بتن رو بالا نگه میداره و نمیذاره بتن افت اسلامپ داشته باشه. مجموعه رامکا برای حل این مشکل محصولاتی رو تحت عنوان ژل میکروسیلیس تولید کرده که میتونه راهگشا باشه. در .واقع استفاده ژل میکروسیلیس که میکروسیلیس و روان کننده رو همزمان در خودش داره، بهترین روش استفاده از میکروسیلیس در بتن هست. (کاتالوگ ژل میکروسیلیس ژلیکس | GELIX 8000)

مشخصات فنی میکروسیلیس (آنالیز میکروسیلیس)

خواص فیزیکی میکروسیلیس

ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک بوده و بیش از ۹۵٪ ذرات آن کوچک تر از ۱micron می باشند. اغلب ذرات کروی شکل با یک قطر متوسط ۰٫۲۲micron می باشند. شکل زیر تفاوت میان اندازه های ذرات سیمان و  میکروسیلیس را نشان میدهد.

توزیع اندازه ذرات معمول دوده سیلیسی در شکل زیر نشان داده شده است. این شکل اندازه کلوخه های اولیه را نشان می دهد. از آنجاکه ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک هستند، مساحت سطح بسیار بزرگ می باشد.

مساحت سطح مخصوص ذرات دوده سیلیسی بین ۱۵۰۰۰m /kg و ۳۰۰۰۰m /kg متغیر می باشد. مساحت سطح بالای دوده سیلیسی عامل مهمی است که بر واکنش پذیری ذرات اثر می گذارد.

 

توزیع اندازه ذرات معمول میکروسیلیس های مختلف

این ماده دارای چگالی مخصوص حدود ۲٫۲ است که کمتر از سیمان پرتلند می باشد. بنابراین افزودن آن به یک مخلوط بتن چگالی آن را افزایش نمی دهد.

 

خواص شیمیایی و معدنی میکروسیلیس

ترکیب شیمیایی میکروسیلیس به ترکیب مواد خام مورداستفاده در کوره مربوط می شود. این ترکیب همچنین به طرح کوره بستگی دارد که ممکن است افت ناشی از سرخ شدن کمتر یا بیشتری را متناظر با مقدار کربن کمتر یا بیشتر در محصول نهایی موجب گردد.

 

ترکیب شیمیایی معمول دوده سیلیس های مختلف مقدار دوره

مقدار سیلیس دوده سیلیسی عموما بالاتر از ۸۰٪ می باشد. به جز برای دوده های به دست آمده از آلیاژهای دیگر مانند Ca – Si و Si – Mn که مواد مناسبی برای استفاده به عنوان پوزولان نمی باشند.اکسیدهای دیگر مانند Fe2O3 Al203 ، Ca0 و مقادیر قلیایی میکروسیلیس نسبتا پایین می باشد.

اکسید منیزیم نیز در اغلب مواد خام پایین است اما در دوده Fe – Cr – Si که ممکن است برای بتن مضر نباشد، به طور جزئی بالا می باشد.مقدار کربن بین ۰٫۵% و ۱٫۵٪ متغیر بوده و معمولا کمتر از ۲٪ می باشد.

 

ترکیب شیمیایی  دوده سیلیسی حاصل از یک منبع از یک روز به روز دیگر تغییر نمی کند.این موضوع اساسأ ناشی از مواد خام خالصی است که معمولا برای تولید فلز سیلیسم با پوزولان های طبیعی متفاوت می باشد.

این ماده پودری اساسا از یک ساختار سیلیسی نامنظم (غیر بلوری) با ذرات بلوری بسیار کوچک تشکیل شده است.

ترکیب معدنی  میکروسیلیس های مختلف را با استفاده از تحلیل پراش پرتو ایکس نشان میدهد. مرکز یک اوج عریض در حدود ۲۲°C برای انواع مختلف  میکروسیلیس ها مشاهده میشود.

عوارض میکروسیلیس

گرد و غبار دوده سیلیسی هنگام استنشاق برای ریه ها مضر است. از آنجا که ذرات دوده سیلیسی بسیار ریز هستند، بدون اینکه بفمهمید از آن تنفس می کنید و آن را وارد ریه میکنید!

 

عوارض میکروسیلیس

استفاده از دستکش حین کار با میکروسیلیس

دوده سیلیسی بسیار ریز است و ممکن است از راه پوست و از راه چشم وارد بدن شود و عوارضی را برای سلامتی به بار آورد.

تخمین زده می شود سالانه ۲۳۰ نفر به دلیل قرار گرفتن در معرض گرد و غبار میکروسیلیس در محل کار ، به بیماری مبتلا می شوند.

البته همه کارگران در معرض بیماری نیستند و اگر به مدت طولانی و به صورت مستمر در معرض دوده سیلیسی قرار بگیرند و نکات ایمنی مثل استفاده از ماسک، عینک و دستکش را رعایت نکنند ممکن است در معرض خطر ابتلا به بیماری قرار بگیرند.

نکته ی قابل توجه اینه که عوارض سیلیس آمورف (میکروسیلیس غیر بلوری) خیلی بالا نیست و سیلیس بلوری ریزدانه هست که باعث ایجاد بیماری ها مختلف ریوی میشه.

به نظر میرسه میکروسیلیس خطر سرطانزایی کمی داشته باشه(چون سیلیس آمورفه) و این یک باور نه چندان درست در جامعه هست که رواج پیدا کرده! که البته باید بررسی بیشتری در این رابطه صورت گیرد که به علم پزشکی مرتبط می شود و در اینجا به همین مقدار بسنده میکنیم.

 

بسته بندی میکروسیلیس

این ماده در بازار ایران معمولا به چهار شکل و در ۴ بسته بندی ارائه می شود و به فروش میرسد:

کیسه های ۲۰ کیلوگرمی : معمولا برای استفاده های خرد و سریع در این کیسه ۲۰ کیلویی بسته بندی میشه.

کیسه های ۴۰ کیلوگرمی : معمولا برای استفاده های راحت تر و سریع تر در این کیسه ها هم عرضه میشه.

بیگ بگ (جامبو) ۱۰۰۰ کیلوگرمی : جامبو های ۱ تنی که تقریبا به حجم ۱ متر مکعب می باشد.

جامبو 1 تنی میکروسیلیس

فله ای : در بونکر های حمل سیمان که حدودا ۷ تن میکروسیلیس میشه بار زد برعکس سیمان که بعضا تا ۲۴ تن هم بار میزنن ( این به خاطر اختلاف چگالی و سبک بودن دوده سیلیسی نیست! این به خاطر تراکم ناپذیری دوده سیلیسی هست)

بونکر سیمان

نکته قابل توجه در بسته بندی های موجود اینه که هیچ کدوم از بسته بندی ها وزن دقیقی ندارن! مثلا کیسه ها معمولا ۴۰ کیلو دقیق نیستن و جامبو ها هم معمولا زیر ۱ تن پُر میشن، دلیلشم اینه که میکروسیلیس به خاطر ریز بودن و فشرده نشدن روی هم، به راحتی داخل بسته بندی جایگیری نمیکنه و  حجم خیلی زیادی رو اشغال میکنه به نسبت وزنش.