بخشی از مقاله
چکیده:
ایران به عنوان دهمین کشور تولید کننده ی سیمان است که دارای معادن سنگ آهک زیادی می باشد. تولید و مصرف بی برنامه ی سیمان پرتلند یکی از دغدغه ها و نگرانی های دوستداران محیط زیست شده است. این چالش دوست داران محیط زیست را بر آن داشته است که به فکر چاره باشند.
جمع آوری دوده ای که از دودکش کارخانه های تولید فروسیلیسیم و سیلیسیم فلزی متصاعد می شود و جایگزین کردن آن به عنوان بخشی از سیمان یک راه حل مناسب است. مصرف این دوده که آن را به میکروسیلیس یا دوده سیلیس می شناسند، علاوه بر کاهش استخراج مواد اولیه از دل طبیعت، سبب بهبود خواص بلند مدت بتن می گردد که در واقع همان عامل دوام و بقای سازه است و در نهایت رضایت مندی جامعه و پیشرفت اقتصادی کشوری را به دنبال دارد.
در این مقاله سعی شده است، که با انتخاب صحیح مواد سیمانی در کنار طرح مخلوط بهینه، توجه ویژه ای به حفظ محیط زیست و توسعه پایداری ایران عزیزمان داشته باشیم.
مقدمه:
بشر از دیرباز بر آن بوده است که بتواند از کوه ها و معادن و دریاها و تمامی منابع موجود در اطرافش به نفع خود استفاده کند و یا از آنها کمک بگیرد تا مواد دیگری بسازد و استفاده نماید. از آن رو که جهان ما دستخوش تغییرات همگن و یا غیرهمگن است، طراحی های ما برای ثابت نگه داشتن این اوضاع بایستی علمی و پژوهشی باشد.
-1 میکروسیلیس:
موسسه ی بتن آمریکا - ACI - میکروسیلیس را به عنوان »سیلیس غیربلوری بسیار ریز تولیدی در کوره های قوس الکتریکی که محصول جانبی تولید آلیاژهای سیلیسیم یا سیلیسیم فلزی است« تعریف می کند
میکروسیلیس پودری خاکستری رنگ، تاحدی شبیه سیمان پرتلند یا خاکسترهای بادی است. این ماده ی پوزولانی دارای واکنش پذیری بالاست که در مقادیر نسبتاً کم برای افزایش خواص بتن به کار می رود.
معمولاً میکروسیلیس در رده ی مواد مکمل سیمانی 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:
سیمانی، پوزولانی، پوزولانی و سیمانی سایر نام های میکروسیلیس.میکروسیلیس چگال شده.دوده سیلیس.میکروسیلیس تبخیر شده، سیلیس ته نشینی شده . سیلیس بخار شده. ژل کلوئیدی.
مواد دیگری نیز وجود دارند که از نظر فیزیکی و شیمیایی کاملاً شبیه میکروسیلیس اند. این مواد ممکن است، محصول جانبی یا محصول اصلی کارخانه باشند. برخی از این مواد را می توان در بتن به کاربرد، اما معمولاً قیمت آنها از این نوع کاربرد ممانعت می کند.
-2 خواص میکروسیلیس:
میکروسیلیس بر خواص بتن تازه و سخت شده اثر می گذارد. این تاثیرات از خواص شیمیایی و فیزیکی میکروسیلیس ناشی می شود.
خواص شیمیایی:
خواص شیمیایی اصلی میکروسیلیس و عکس ذرات میکروسیلیس در جدول و شکل 1.2 آمده است.
خواص شیمیایی میکروسیلیس آمورف سیلیسم دی اکسید % 85 عناصر کمیاب
شکل - 1 .2 عکس میکرونی دانه های سیمان پرتلند - چپ - و ذرات میکروسیلیس - راست - با بزرگ نمایی یکسان. خط سفید بلندکنار میکروسیلیس 1میکرومتر است. توجه کنید که راهنمایی مصرف میکروسیلیس در بتنACI 234R تخمین می زند، به ازای %15 میکروسیلیس به جای سیمان حدوداً 000.000.2 ذره میکروسیلیس به ازای هر دانه سیمان وجود خواهد داشت.
* آمورف: این اصطلاح به زبان ساده بدین معنی است که میکروسیلیس یک ماده ی بلوری نیست. مواد بلورین در بتن حل نمی شوند. کلیه مواد قبل از واکنش دادن باید حل شوند. فراموش نکنید که یک ماده ی بلوری در بتن وجود دارد که از نظر شیمیایی مانند میکروسیلیس است. این ماده ماسه می باشد. اگرچه ماسه در اصل سیلیسم دی اکسید - Sio2 - است، اما به دلیل ماهیت بلوری اش واکنش نمی دهد.
* سیلیسم دی اکسید : - Sio2 - یک ترکیب واکنش پذیر در میکروسیلیس است.
مصرف میکروسیلیس باعث تغییرات مثبت در میکرو ساختار بتن می شود. این تغییرات به دو گونه مختلف اند، اما از اهمیت یکسانی برخوردارند.
تغییر اول مربوط به مشارکت فیزیکی میکروسیلیس و تغییر دوم مربوط به واکنش شیمیایی آن است، که در اینجا با نگاهی گذرا به هر دو تغییر می پردازیم:
الف - مشارکت فیزیکی: مصرف میکروسیلیس سبب اضافه شدن میلیون ها میلیون ذره بسیار ریز به مخلوط بتن می شود. همان طور که مصالح سنگی ریزدانه در فضاهای خالی بین ذرات مصالح سنگی درشت دانه قرار می گیرند، میکروسیلیس نیز در فضاهای خالی بین دان های سیمان قرار می گیرند. این پدیده را انباشتگی ذرات یا میکرو- پرشدگی می نامند.
ب - مشارکت شیمیایی: میکروسیلیس به دلیل مقدار بسیار بالای دی اکسید- سیلیسیم آمورف، یک ماده ی پوزولانی بسیار واکنش پذیر در بتن است. هنگامی که سیمان پرتلند در بتن واکنش می دهد، هیدروکسید کلسیم آزاد می کند. میکروسیلیس با این هیدروکسید کلسیم واکنش داده و یک ماده ی چسبیده دیگر به نام هیدرات سیلیکات کلسیم را تشکیل می دهد که بسیار شبیه هیدرات سیلیکات حاصل از سیمان پرتلند است.
این ماده ی چسبنده خواص بتن میکروسیلیس سخت شده را بهبود می دهد.
* 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 بر عملکرد میکروسیلیس در بتن ندارند.
