بخشی از مقاله
بررسی تاثیرات میکروسیلیس ها بر روی بتن مقاومت بالا
چکیده:
امروزه مواد افزودنی معدنی جایگاه وسیعی در صنعت بتن پیدا کرده اند و در برخی از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک ماده افزودنی ساخته نمی شود. کاربرد این مواد علاوه بر مزیت صرفه جویی در مصرف سیمان و در نتیجه کاهش مصرف انرژی و هزینه های ساخت، امکان ارتقاء کیفیت بتن و دستیابی به خواص مورد نظر را نیز فراهم می آورد. مهمترین مواد افزودنی معدنی، پوزولانها و سرباره ها می باشند. پوزولانها موادی سیلیسی یا سیلیسی آلومینی غیر بلوری هستند که در حضور رطوبت با هیدروکسید کلسیم واکنش انجام داده و تولید ترکیباتی می کنند که از خواص سیمانی برخوردارند. پوزولانها شامل پوزولانهای طبیعی (مواد آتشفشانی، دیاتومه، ...) و پوزولانهای مصنوعی (خاکستر بادی، دوده سیلیسی و...) می باشند. سرباره آهن گدازی علاوه بر خاصیت پوزولانی دارای خاصیت سیمانی نیز بوده و در صورت استفاده در درصدهای جایگزینی بالا عملکرد مطلوبی از نقطه نظر دوام بتن دارا می باشد. هدف از این پژوهش بررسی عملکرد میکروسیلیس در بتن مقاومت بالا و تاثیر گذاری آن بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی (مقاومت کششی غیر مستقیم، مدول الاستیسیته و مقاومت فشاری) بتن می باشد.
واژگان کلیدی: مواد افزورنی، میکروسیلیس، پوزولان، بتن مقاومت بالا.
0
مقدمه:
با توجه به نیاز انسان ها به ساخت سازه های مقاوم جهت کاربری های گوناگون مصالح زیادی به کار برده می شوند که هر یک دارای ویژگی های و کاربردهای خاص خود می باشند. امروزه بتن یکی از پرکاربردترین مصالح استفاده شده توسط انسان در صنعت ساختمان سازی می باشد. جهت شناخت بتن ابتدا باید مصالح تشکیل دهنده آن یعنی آب، سیمان، سنگدانه و ماده چهارمی به عنوان افزودنی را شناخت. بررسی ریز ساختار و امروز در مقیاس نانو در فناوری تشکیل دهنده سیمان به ویژه در خمیر سیمان و ناحیه انتقال سنگدانه و سیمان می تواند قدم های مؤثری در راه این شناخت تلقی شود. ساخت مدل های ریاضی، نظری، فیزیکی و تجربی همگی می توانند در راه شناخت بیشتر این ماده زنده کمک نمایند. لیکن باید توجه داشت که مدل ها به هیچ وجه نمی توانند شبیه سازی واقعی از آنچه که در محیط اتفاق می افتد را فراهم سازند و محدودیت های فراوانی دارند. باتوجه به این کاستی ها و محدودیت ها در مدل ها، از آنها می توان تنها برای درک بیشتر از خواص آن هم به صورت محدودیت بهره برد.[1]
میکروسیلیس که به نام سیلیکافیوم نیز شناخته شده است، دارای مشتقات مختلف، ویژگی های فنی و کاربردی مختلفی میباشد. در حقیقت میکروسیلیس یک پوزولان فوق العاده است که اثر پرکنندگی و واکنش پوزولانی بسیار مناسبی در بتن دارد و موجب بهبود وافزایش مقاومت و دوام در بتن میشود.
تاریخ استفاده از میکروسیلیس یا همان سیلیکافیوم نسبتا کوتاه میباشد، اولین تست ثبت شده از میکروسیلیس در بتن مبتنی بر سیمان پرتلند در سال1952 توسط شوروی سابق بود و تا سال1970 استفاده از بتن های حاوی میکروسیلیس رایج نبود. بزرگترین نقطه ضعف کشف خواص منحصر به فرد میکروسیلیس عدم وجود سیلیکافیوم برای آزمایش بود، با اجرای قوانین سخت تر زیست محیطی در سالهای 1970 سیلیکون در تاسیسات ذوب شروع جمع آوری سیلیکافیوم کردن و به جای ارسال آن به هوا به محل دفن زباله یا انبار ها انتقال یافت. از آن زمان به بعد استفاده از میکروسیلیس توسعه یافت و آن را به یکی از با ارزش ترین و متنوع ترین مواد افزودنی برای ساخت بتن درجهان تبدیل کرد. شکل فیزیکی میکروسیلیس سیلیکافیوم متشکل از ذرات ریز شیشه ای با سطح (0,2Kg/m2) 280.215lb/ft2 میباشد که حدود یک صدم اندازه متوسط ذرات سیمان است.[2]
تولید میکروسیلیس یک محصول جانبی در کاهش کوارتز با خلوص بالا را با کک در کوره های قوس الکتریکی در تولید آلیاژهای سیلیکون و فروسیلیکن است. اضافه شدن میکروسیلیس به بتن به موجب بهبود خواص آن در مقاومت به مقاومت فشاری استحکام باند، و سایش خاص میشود. علاوه بر این میکروسیلیس نفوذپذیری در بتن را کاهش می دهد و در نتیجه کمک می کند تا خوردگی در آرماتور فولادی را بهبود ببخشد میکروسیلیس در حرارت زایی بتن ناشی از مکانیزمی می باشد که موجب افزایش دوام و مقاومت بتن میگردند، یعنی اثر پرکنندگی و واکنش پوزولانی . اولین استاندارد ملی برای استفاده از میکروسیلیس در بتن شده توسط در سال 1990 تعیین به تصویب رسید . اشتو میکروسیلیس در بتن تا 15 درصد وزن سیمان مورد استفاده قرار می گیرد، هر چند نسبت عادی 7 تا 10 درصد است. میکروسیلیس یک پوزولان بسیار واکنش پذیر است .
میکروسیلیس هنگامی که به سیمان اضافه میشود. خواص زیر را دارد: -1 افزایش مقاومت فشاری
1
-2 کاهش نفوذ آب
-3 بهبود مقاومت در برابر سایش
-4 بهبود مقاومت در برابر حملات شیمیایی
-5 بهبود ثبات در محیط های گرم
-6 کاهش شوره هدف از این پژوهش بررسی و ارزیابی عملکرد میکروسیلیس در بتن مقاومت بالا است که شامل خواص فیزیکی و
مکانیکی بتن مقاومت بالا حاوی روان کننده و میکروسیلیس می باشد. خواص مکانیکی عبارتند از:
- مقاومت فشاری بتن1
- مقاومت کششی غیر مستقیم2
- مدول الاستیسیته3
[4]
یافته ها:
مواد افزودنی از نظر ترکیب از تاثیر کننده های سطحی و نمک ها و پلیمرهای قابل حل، تا کانی های غیر قابل حل، متغیر می باشند، اهدافی که مواد افزودنی برای آنها در بتن مورد مصرف قرار می گیرند، بطور کلی شامل: بهبود کارآیی، تسریع یا تعویق زمان گیرش، کنترل افزایش مقاومت، و زیادتر کردن مقاومت در مقابل: عمل یخ زدگی، ترک خوردگی حرارتی، انبساط قلیایی سنگدانه و محلول های اسیدی و سولفاتی، می شود.
ASTM C125 ماده افزودنی را ماده ای غیر آب، سنگدانه، سیمان هیدرولیکی و الیاف تقویتی تعریف می کند که به عنوان ماده متشکله بتن یا ملات مورد استفاده قرار می گیرد و بلافاصله قبل یا هنگام مخلوط کردن به پیمانه اضافه می گردد. کمیته ACI212 اهداف مهمی را که به علت آنها مواد افزودنی مورد استفاده قرار می گیرند، فهرست کرده است. مثلاً افزایش حالت خمیری بتن بدون افزایش مقدار آب، کاهش آب انداختگی و جداشدگی، تعویق یا تسریع زمان گیرش، تسریع افزایش مقاومت در سنین اولیه، کاهش میزان حرارت زدایی، و افزایش دوام بتن در شرایط محیطی مشخص، از جمله این اهداف هستند درک اینکه خواص مهم بتن، هم در حالت تازه ساخته شده و هم در حالت سخت شده، می تواند به خوبی به وسیله کاربرد مواد افزودنی اصلاح شود چنان قوه محرکه ای به صنعت مواد افزودنی بخشید که عرض 20 سال بعد از آغاز توسعه این صنعت در دهه 1940،تقریباً 275 محصول مختلف در بازار انگلستان و 340 محصول مختلف در آلمان عرضه شد. امروزه، اکثر بتن های تولیدشده در کشورهای مختلف، دارای یک یا چند ماده افزودنی می باشند؛ گزارش می شود که مواد افزودنی شیمیایی به 90 درصد بتن های ساخته شده در کانادا، 85 درصد آنها در استرالیا و 75 درصد آنها در ایالات متحده افزوده می شود. به هر حال، امروزه مواد افزودنی جای خود را به عنوان ماده چهارم تشکیل دهنده بتن در صنعت بتن باز نموده است.
پوزولان ها
2
مواد افزودنی پوزولانی یا پوزولان ها، دارای سیلیس فعال (sio2) ودربعضی موارد آلومین فعال (Al2o3) هستند که درحضور آب با آهک (Ca واکنش داده و ژل سیلیکات کلسیم هیدراته شده (ژل(C-S-H تولید می گردد. معمولاً سیلیس موجود در پوزولان بی شکل است. به همین دلیل پوزولان ها، موادی فعال می باشند. براساس مهمترین واکنش یعنی شکل C-S-H می توان مقایسه ای بین سیمان پرتلند و پوزولان به عمل آورد تا بدین وسیله رفتار پوزولان ها بهتر درک گردد، شکل 1 واکنش حاصل از سیمان پرتلند و پزولانی را مقایسه می کند:
واکنش بین پوزولان و هیدروکسید کلسیم، واکنش یا فعالیت پوزولانی نامیده می شود. اهمیت پوزولان ها بر سه اصل استوار است، اول واکنش به آهستگی انجام می گردد و بنابراین سرعت تولید دما وکسب مقاومت کند می باشد (به غیر از میکروسلیس). دوم واکنش پوزولانی یا مصرف آهک (محصول هیدرتاسیون سیمان پرتلند) به جای تولید آهک همراه است که ازنظر دوام بتن، در محیط های اسیدی بسیار حایزاهمیت است. سوم محصولات واکنش پوزولانی در پرکردن منافذ بزرگ مویینه در بتن، نقش موثر دارد و سبب بهبود مقاومت و نفوذ پذیری سیستم می شود.
تقسیم بندی دیگری غیرازآنچه اشاره شد نیز وجود دارد که بر این اساس، مواد افزودنی معدنی به دو گروه مواد طبیعی ومواد مصنوعی تقسیم می شوند:
- مواد طبیعی
موادی هستند که از معادن به دست می آیند. و فرآیند آسیاب جهت دستیابی به دانه بندی نرم تر برروی آنها انجام می گردد ودر بعضی از انواع آن نیاز به حرارت دادن نیز هست تا ماده فعال گردد.
- مواد زاید یا جانبی صنعتی (مصنوعی)
موادی هستندکه از محصولات اصلی صنعت محسوب نمی شوند. این محصولات جنبی ممکن است قبل از مصرف آنها به عنوان افزودنی معدنی نیاز به فرآیندهای خاص، مانند خشک و خردکردن داشته باشند و یا مستقیماً مورد استفاده قرار داده شوند.
پوزولانهای طبیعی
پوزولانهای طبیعی کاربرد گسترده ای در صنعت بتن داشتهخصوصاً، در نیمه اول قرن حاضر این مواد به مقیاس زیاد در ساخت سدها و سازه های آبی در کشورهای صنعتی به کار رفته اند. با وارد شدن مواد جانبی صنایع که دارای خواص
3
پوزولانی هستند، مانند خاکستربادی و سرباره و باتوجه به یکنواختی بیشتر این فرآورده های جنبی صنعتی، این مواد کاربرد وسیعتری نسبت به پوزولانهای طبیعی پیدا کرده اند و استفاده از پوزولانهای طبیعی محدود شده است. در عین حال بایستی توجه داشت که در کشورهای در حال توسعه که دارای منابع پوزولان طبیعی هستند این مواد به عنوان مکمل تولیدات سیمان به کار می روند.
تمام پوزولانهای طبیعی غیراز دیاتومه از سنگ ها وکانیهای آذرین به دست می آیند. سیلیکاتهای مذاب حاصل از آتشفشان عمدتاً از سیلیکات آلومینیوم تشکیل شده که بر اثر سرد شدن سریع آن، فاز شیشه ای تولید می گردد. این فازشیشه ای در حضور هیدروکسید کلسیم در بتن، از خود فعالیت پوزولانی نشان می دهد.
خصوصیات بعضی از پوزولان های طبیعی به صورت خلاصه به شرح زیر است: - دیاتومه
دیاتومه، سنگ رسوبی با رنگ روشن، سبک وزن و شکننده است که ازتجمع پوسته سیلیس گیاهانی موسوم به دیاتومه ها حاصل می گردد. هردیاتومه نیز از یک ذره کوچک پروتوپلاسم که در داخل یک صدف و یا یک پوسته سیلیسی یا اوپالین محصور شده تشکیل می شود. دیاتومه ها در اواخر کرتاسه بشدت رشد کردند و تا امروز نیز به مقدار فراوان باقی مانده اند.
همان طور که اشاره شد، دیاتومه از سیلیس بی شکل هیدراته شده (اسکلت صدف ها) تشکیل یافته که در حضور آهک بسیار فعال است ولی به دلیل ریز ساختار اسکلت صدف ها، مخلوط بتن نیاز به آب فراوان دارد تا کارآیی مورد نظر به دست آید، در نتیجه به علت بالا رفتن نسبت آب به سیمان، بتن حاوی این پوزولان از نظر مقاومت ودوام درحد مطلوب نخواهد بود مگر آنکه از مواد روان کننده بتن جهت جبران آب اختلاط مورد نیاز استفاده گردد. همچنین بعضی ازمعادن دیاتومه آلوده به مقدار زیاد خاک رس هستند، بنابراین قبل از استفاده باید توسط حرارت، فعالیت پوزولانی آنها بهبود یابد.
- مواد شیشه ای آذرین میل ترکیبی این مواد با هیدروکسید کلسیم به خاطر وجود مواد شیشه ای آلومینوسیلیکاتی تغییر نیافته است و دارای بافت
متخلخل هستند. پومیس را می توان در زمره این مواد پوزولانی دانست. - توف های آذرین
تراس درگروه توف های آذرین جای دارد. اگر توف آذرین به ذرات ریز آسیاب گردد، خاصیت پوزولانی مطلوب می یابد.
- رس و شیل تکلیس شده برای آنکه توف آذرین خاصیت پوزولانی پیدا کند نیاز به حرارت دادن نیست ولی رس و شیل با آهک واکنش نشان
نمی دهند، مگر آنکه ساختار بلوری کانیهای رسی با حرارت دادن تخریب گردد. معمولاً حرارت بین 600 تا 900 درجه سانتیگراد برای تکلیس شدن رس نیاز است. فعالیت پوولانیز این محصول عمدتاً به دلیل تشکیل ساختار سیلیکات آلومینیوم بی شکل است که حاصل حرارت دادن می باشد. باید خاطر نشان کرد که حرارت دادن رس ها و شیل هایی که مقدار زیادی کوارتر و فلدسپات دارند، سبب تولید پوزولان مناسب نمی گردد.
[4,5]
پوزولانها ومواد افزودنی مصنوعی
4
ازمهمترین مواد جنبی یا مصنوعی، سرباره، میکروسیلیس، خاکستر پوسته برنج، خاکستر بادی1 می باشند.
میکروسیلیس یا دوده سیلیس
در هنگام تولید آلیاژ فروسیلیسیم و فلز سیلیسیم، از کوره الکتریکی توسط جمع کننده های دوده بازیافت می شود. بنابراین از محصولات جنبی صنعت آلیاژ فروسیلیسم و فلزسیلیسم محسوب می گردد.
به طور کلی فلزسیلیسیم با احیای کوارتز توسط زغال سنگ در دمای 2000 درجه سانتیگراد به دست می آید. در هنگام احیا مقداری گاز SiO حاصل می شود، قسمتی از این گاز با هوا ترکیب و اکسیده شده وبا Si تشکیل می گردد.
این ماده عمدتاًاز ذرات سیلیس بی شکل یا آ مورف تشکیل شده که فوق العاده ریز هستند، اندازه میانگین ذرات حدود 0/1 است، در نتیجه نرمی میکروسیلیس به 20000 می رسد، که حدود 50 تا 60 برابر نرمی سیمان پرتلند است. به طور نمونه، در تولید هر تن فلز سیلیسیم و آلیاژفروسیلیسیم به ترتیب مقدار 550 و 350 میکروسیلیس به
دست می آید.
خصوصیات میکروسیلیس
به سه شکل پودر، فشرده و دوغاب تولید می شود. در نوع دوغابقبلاً، با افزودنی های شیمایی مخلوط می گردد و سپس به مخلوط بتن اضافه می شود. برای تولید دوده سیلیس فشرده، فشار زیاد به پودر سیلیس اعمال می گردد. به طور کلی دوده سیلیس شامل 90درصد Si است. هرچند مقدار Si و درجه بی شکل بودن آن متفاوت بوده و بستگی به روش تولید دارد. رنگ میکروسیلیس خاکستری است اما در رنگ های سفید تا سیاه نیز یافت می شود که بستگی به مقدار کربن دارد. چگالی واقعی آن 2/1تا2/2 و وزن مخصوص ظاهری آن 250 تا 300 kg /m2 است. همان طورکه اشاره گردید، مهمترین خصوصیات فیزیکی میکروسیلیس اندازه فوق العاده ریز ذرات است که حدود یک صدم اندازه ذرات سیمان پرتلند 0/1) درمقابل (10 می باشد.
خواص بتن دارای میکروسیلیس
بتن تازه: از آنجایی که میکروسیلیس فوق العاده ریزدانه است، وقتی که با بتن مخلوط می گردد، ویسکوزیته بتن افزایش یافته و از کارآیی آن کاسته می شود، در نتیجه افت بتن کاهش می یابد. بنابراین بر مقدار آب مورد نیاز برای کسب کارآیی معین افزوده می گردد. برای جلوگیری از این پدیده می توان از ماده افزودنی فوق روان کننده استفاده نمود. به عبارت دیگر، استفاده از میکروسیلیس امکان پذیر نیست مگر آنکه فوق روان کننده به کار برده شود.
استفاده از میکروسیلیس سبب می گردد که تمایل بتن به جداشدن دانه ها کاهش یابد. وقتی که مقدار مکروسیلیس در بتن حدود 10 درصد یا بیشتر باشد، جداشدن دانه ها و آب انداختن ایجاد نمی گردد حتی اگرافت 15 تا 20 سانتیمتر باشد.
بتن دارای میکروسیلیس مساعد ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک است. بنابراین باید پس از بتن ریزی در حداقل زمان ممکن با پوشش مناسب اقدام به عمل آوری آن گردد.
حرارت زایی میکروسیلیس در بتن بستگی به نسبت آب به سیمان و مقدار جایگزینی داشته و حرارت زایی 1 گرم میکروسیلیس در بتن از حدود 0/3 تا 2 برابر حرارت زایی 1 گرم سیمان است. بایستی توجه داشت که با توجه به افزایش
5
مقاومت بتن، به علت استفاده از میکروسیلیس امکان کاهش مقدار مواد سیمانی در بتن وکاهش حرارت کل تولید شده فراهم می آید.
کسب مقاومت: میکروسیلیس از پوزولان های بسیار فعال است و در کسب مقاومت بتن حتی در سنین اولیه نقش مهمی دارد. کسب مقاومت با بتن حاوی میکروسیلیس به مقدار60 تا 80 مگاپاسکال به آسانی امکان پذیر است و این مقاومت بستگی به نوع میکروسیلیس و سیمان، مقدار آن و روش عمل آوری دارد. این خاصیت به دلیل کاهش حجم منافذ بزرگ است که سبب ایجاد بافت و ساختار متراکم بتن می شود. امروزه ثابت شده است که با کنترل کمیت وکیفیت اجرای بتن دارای میکروسیلیس (مانند دانه بندی سنگدانه ها، نوع ومقدار روان کننده و غیره) می توان مقاومتی حدود 200 مگاپاسکال نیز به دست آورد. باید یاد آوری کرد که دمای محیط و روش عمل آوری در کسب مقاومت بتن دارای میکروسیلیس نقش عمده ای دارندخصوص.ب در دمای بیشتر (مثلاً (30 کسب مقاومت بتن دارای میکروسیلیس سریعتر از بتن معمولی است.
مقاومت درمقابل تهاجم سولفات: بتن میکروسیلیس نسبت به بتن معمولی در مقابل تهاجم سولفات از مقاومت بیشتری برخودار استمهمترین. دلیل آن احتمالاً کاهش هیدروکسیدکلسیم یا آهک (Ca(OH)2) در بتن دارای میکروسیلیس است که مقدار تشکیل گچ را کاهش می دهد و در نتیجه مقاومت در مقابل سولفات افزایش می یابد.
مقاومت در مقابل خوردگی: نفوذ پذیری کلر و شدت خوردگی آرماتور در بتن دارای میکروسیلیس کمتر از بتن معمولی استاحتمالاً. دو فرآیند در رفتار بتن میکروسیلیس در مقابل خوردگی آرماتور نقش دارند، کاهش منافذ بزرگ (بزرگتر از (0/1 وهمچنین کاهش سرعت حرکت یون های کلر در بتن میکروسیلیس سبب مقاومت بتن، در مقابل نفوذ کلر و خوردگی آرماتور می گردد.
هر دو فرآیند اشاره شده در مقاومت الکتریکی بتن بسیار مؤثرند. به همین دلیل است که مقاومت الکتریکی بتن میکروسیلیس بسیار بیشتر از بتن معمولی است.
خواص دیگر: درباره اثر میکروسیلیس در مقابل واکنش قلیای – سیلیسی، نظریات متفاوتی ارائه شده است، به طور کلی می توان نتیجه گرفت که اثر میکروسیلیس در کنترل واکنش تابع نوع و مقدار استفاده از میکروسیلیس و پخش مناسب آن در مخلوط و نوع سنگدانه های فعال است.
همچنین در مورد اثر میکروسیلیس در خزش و مدول الاستیسیته تا حدی اختلاف نظر وجود دارد ولی به طور کلی می توان نتیجه گرفت که در مقاومت های یکسان، بتن دارای میکروسیلیس با بتن معمولی در خزش ومدول الاستیسیته تفاوت چندانی ندارند.
میکروسیلیس در بتن مقاومت بالا
میکروسیلیس ماده ای با واکنش پذیری بالاست که در مقادیر نسبتاً کم برای افزایش خواص بتن به کار می رود. این ماده محصول جانبی تولید فلزات خاص در کوره های قوس الکتریکی است.
موسسه بتن آمریکا1 میکروسیلیس را به عنوان "سیلیس غیر بلوری بسیار ریز تولیدی درکوره های قوس الکتریکی که محصول جانبی تولید آلیاژهای سیلیسیم یا سیلیسیم فلزی است" تعریف می کند. میکروسیلیس پودری خاکستری رنگ، تا حدی شبیه سیمان پرتلند یا خاکسترهای بادی است. شکل 2 میکروسیلیس تولیدی را نمایش می دهد.
معمولاً، میکروسیلیس در رده مواد مکمل رده بندی می شود. این اصطلاح به موادی اطلاق می شود که همراه سیمان پرتلند در بتن مصرف می شوند. این مواد خواص زیر را از خود نشان می دهند:
پوزولانی: مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط می شوند، مقاومت کسب نمی کنند، میکروسیلیس و خکستر بادی کم کلسیم از جمله این موادند.
سیمانی: مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط می شوند، مقاومت کسب می کنند. سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده و خاکستربادی پرکلسیم از جمله این موادند که سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده مصرفی در بتن و ملات ها 989ASTM C ، و خاکستری بادی پر کلسیم باید با ملزومات خاکستر بادی رده C یعنی 618ASTM C مطابق باشد.
پوزولانی و سیمانی: ترکیبی از هر دو خاصیت بالا. برخی از خاکسترهای بادی از جمله این موادند. میکروسیلیس را به نام های دیگری می شناسند.
میکروسیلیس چگال شده دوده سیلیس میکروسیلیس تبخیر شده
مواد دیگری نیز وجود دارند که از نظر فیزیکی و شیمیاییکاملاًشبیه میکروسیلیس اند . این مواد ممکن است، محصول جانبی یا محصول یک کارخانه باشند. برخی از این مواد را می توان در بتن به کار برد، امامعمولاًقیمت آنها از این نوع کاربرد ممانعت می کند.
سیلیس ته نشین شده سیلیس بخار شده ژل سیلیس ژل کلوئیدی
گرد سلیس و خاک سیلیس: سیلیس بلوری اند، اما مانند میکروسیلیس در بتن کاربرد ندارد.
7
خواص میکروسیلیس و واکنش ها در بتن
میکروسیلیس بر خواص بتن تازه و سخت شده اثر می گذارد. این تأثیرات از خواص فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس ناشی می شوند.
- خواص شیمیایی
آمورف: این اصطلاح به زبان ساده بدین معنی است که میکروسیلیس یک ماده بلوری نیست. مواد بلورین در بتن حل نمی شوند. کلیه مواد قبل از واکنش دادن باید حل شوند. فراموش نکنید که یک ماده بلوری در بتن وجود دارد که از نظر شیمیایی مانند میکروسیلیس است. این ماده ماسه می باشد. اگر چه ماسه در اصل سیلیسیم دی اکسید (SiO2) است، اما به دلیل ماهیت بلوری اش واکنش نمی دهد. سیلیسیم دی اکسید :(SiO2) یک ترکیب واکنش پذیر در میکروسیلیس است.
عناصر کمیاب: ممکن است، مواد دیگری نیز در میکروسیلیس وجود داشته باشند که این امر به دوده باقی مانده از فلز تولید شده در گدازه خانه بستگی دارد. معمولاً، این مواد تأثیری در عملکرد میکروسیلیس در بتن ندارد.
- خواص فیزیکی
اندازه ذره: ذرات میکروسیلیس بی تهایت کوچک اند. به طوری که بیش از 95 درصد ذرات از 1 µm (یک میکرومتر) کوچک ترند. اندازه ذرات اهمیت بسزایی درمشارکت فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس در بتن دارد.
چگالی انبوهی: اصطلاح دیگری برای وزن مخصوص است. چگالی انبوهی میکروسیلیس به فلزی که در کوره ساخته می شود و چگونگی طرز کار کوره بستگی دارد. از آناجکه معمولاً چگالی انبوهی میکروسیلیس پس از تولید بسیار پایین است، این ماده برای حمل در مسافت های طولانی اقتصادی نیست.
چگالی ویژه: چگالی ویژه یک عدد نسبی است که نسبت میکروسیلیس به آب (که چگالی ویژه آن 1/00 است) را بیان می کند. چگالی ویژه میکروسیلیس حدود 2/2 است که تا حدی از سیمان پرتلند (که چگالی ویژه آن 3/15 است) سبک تر می باشد. بنابراین، اضافه کردن میکروسیلیس به بتن، چگالی بتن را افزایش نمی دهد.
سطح ویژه: سطح ویژه عبارتند از کل سطح جانبی جرم معینی از یک ماده است. از آنجا که ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک اند، سطح ویژه آنها بسیار زیاد است. می دانیم هر چه ذرات ماسه کوچک تر باشند، به میزان آب بیشتری نیاز دارند، چنین موردی برای میکروسیلیس نیز صادق است و به همین دلیل است که هنگام مصرف میکروسیلیس در بتن از ترکیب آب با یک ماده افزودنی کاهنده یا فوق روان کننده استفاده می شود. عکس میکرونی دانه های سیمان پرتلند و ذرات میکروسیلیس در شکل 3 نمایش داده شده است.
