پودر میکروسیلیس

میکروسیلیس ماده‌ای با واکنش پذیری بالاست که در مقادیر نسبتاً کم برای افزایش خواص بتن به کار می‌رود. این ماده محصول جانبی تولید فلزات خاص در کوره‌های قوس الکتریکی است. موسسۀ بتن آمریکا (ACI) میکروسیلیس را به عنوان “سیلیس غیربلوری بسیار ریز تولیدی در کوره‌های قوس الکتریکی که محصول جانبی تولید آلیاژهای سیلیسیم یا سیلیسیم فلزی است.” تعریف می‌کند (ACI 116R). میکروسیلیس پودری خاکستری رنگ، تا حدی شبیه سیمان پرتلند یا خاکسترهای بادی است. معمولاً، میکروسیلیس در ردۀ مواد مکمل سیمانی رده بندی می‌شود. این اصطلاح به موادی اطلاق می‌شود که همراه سیمان پرتلند در بتن مصرف می‌شوند. این مواد خواص زیر را از خودشان نشان می‌دهند:

• پوزولانی : مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط ‌می‌شوند، مقاومت کسب نمی‌کنند. میکروسیلیس و خاکستر بادی کم کلسیم از جمله این موادند که میکروسیلیس باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد میکروسیلیس در مخلوط‌های سیمانی ASTM C1240، و خاکستر بادی کم کلسیم باید با ملزومات فنی استاندارد خاکستر ذغال سنگ و پوزولان‌های طبیعی خام و کلسینه شده ردۀ F مصرفی در بتن ASTM C618، مطابق باشد.
• سیمانی : مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط می‌شوند، مقاومت کسب می‌کنند. سربارۀ کورۀ آهن گدازی آسیاب شده و خاکستر بادی پرکلسیم از جمله این موادند که سربارۀ کورۀ آهن گدازی آسیاب شده باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد سربارۀ کورۀ آهن گدازی آسیاب شده مصرفی در بتن و ملات‌ها ASTM C989، و خاکستر بادی پرکلسیم باید با ملزومات خاکستر بادی ردۀ C یعنی ASTM C618 مطابق باشد.
• پوزولانی و سیمانی : ترکیبی از هر دو خاصیت بالا. برخی از خاکسترهای بادی از جمله این موادند.

میکروسیلیس را به نام‌های دیگری نیز می‌شناسند که عبارتند از:

• میکروسیلیس چگال شده
• دوده سیلیس
• میکروسیلیس تبخیر شده

مواد دیگری نیز وجود دارند که از نظر فیزیکی و شیمیایی کاملاً شبیه میکروسیلیس‌اند. این مواد ممکن است، محصول جانبی یا محصول اصلی یک کارخانه باشند. برخی از این مواد را می‌توان در بتن به کار برد:

• سیلیس ته‌نشین شده
• سیلیس بخار شده
• ژل سیلیس
• ژل کلوئیدی

میکروسیلیس به دلیل بهبود قابل توجه خواص بتن تازه و سخت شده در بتن مصرف می‌شود. اگر چه پتانسیل مصرف میکروسیلیس در بتن در اواخر دهه 1940 شناخته شد، اما این ماده تا زمانی که تکنولوژی دیگری در بتن توسعه نیافته بود، به طور گسترده مصرف نمی‌شد. این تکنولوژی عبارت از مصرف پراکنده سازهای قوی بود که با نام مواد افزودنی کاهنده قوی آب یا فوق روان کننده‌ها شناخته می‌شوند. مصرف و توسعه میکروسیلیس از زمانی در بتن امکان پذیر شد که این مواد افزودنی شیمیایی در بازار معرفی و پذیرفته شدند. به خاطر داشته باشید که میکروسیلیس یک بهبود دهنده خواص ماده است و ماده جایگزینی برای سیمان نیست. خاکستر بادی یا سربارۀ آسیاب شده کورۀ آهن گدازی را می‌توان به جای سیمان به کار برد. توجه کنید که این مواد به وفور همراه سیمان و میکروسیلیس به کار می‌روند.

از اثرات میکروسیلیس بر بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش چسبندگی : بتن ساخته شده از میکروسیلیس چسبنده‌تر از بتن بدون میکروسیلیس است و در نتیجه احتمال جداشدگی آن کمتر است. معمولاً در هنگام بتن ریزی، برای جبران این چسبندگی بیشتر، از بتن میکروسیلیسی با اسلامپ 40 تا 50 میلیمتر بیشتر از بتن بدون میکروسیلیس استفاده می‌شود. مزیت اصلی افزایش چسبنگی را می‌توان در شاتکریت سازه‌های جدید، تعمیر سازه‌های موجود، یا ساخت تکیه‌گاه در عملیات تونل سازی اشاره کرد. مصرف میکروسلیس در شاتکریت امکان پاشیدن لایه‌های ضخیم‌تر به خصوص هنگامی که عمل پاشیدن بالای سر انجام می‌شود، را فراهم می‌سازد و مقدار مصالح بازگشتی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. معمولاً برای افزایش مقاومت خمشی شاتکریت میکروسیلیسی از الیاف فولادی استفاده می‌شود. میکروسیلیس با تمام تسریع کننده‌هایی که به طور معمول در شاتکریت مصرف می‌شوند، سازگار است. هنگامی که شاتکریت پاشیده می‌شود، تمام مزایای میکروسیلیس در بتن سخت شده مشاهده می‌شوند. یک مزیت دیگر، افزایش مقاومت اتصال شاتکریت میکروسیلیسی به مصالح زیر ساخت و مقاومت اتصال بین لایه‌ها در شاتکریت‌هایی است که در چند لایه پاشیده می‌شوند.

• کاهش آب انداختگی : از آنجا که سطح جانبی میکروسیلیس بسیار بالا و معمولاً مقدار آب بتن میکروسیلیسی بسیار کم است، مقدار آب انداختگی این نوع بتن، در صورت وجود، بسیار کم است. در اغلب بتن‌ها وقتی مقدار میکروسیلیس حدوداً به 5 درصد می‌رسد، آب انداختگی اتفاق نمی‌افتد. هنگامی که اجزای تشکیل دهنده سنگین‌تر بتن (سیمان و مصالح سنگی) قبل از سفت شدن آن، تحت اثر نیروی گرانش نشست می‌کنند، بتن دچار آب انداختگی می‌شود. هنگامی که اجزای سنگین‌تر نشست می‌کنند، آب که سبک‌تر است به سمت بالا حرکت می‌کند. مقداری از ابن آب زیر ذرات مصالح سنگی یا فولادهای مسلح کننده محبوس شده و مقداری به سطح بتن می‌رسد. این حرکت آب در کانال‌هایی موسوم به کانال‌های موئینه انجام می‌شود. هنگامی که آب تبخیر می‌شود، این کانال‌ها به مثابه راه‌‍‌های میان‌بر برای ورود عوامل خورنده از قبیل یون‌های کلرید نمک‌های ضد یخ یا آب دریا به درون بتن عمل می‌کنند. بنابراین کاهش یا حذف این کانال‌ها دوام بتن را بهبود می‌دهد. عدم آب انداختگی علاوه بر بهبود دوام، سبب پرداخت کاری مؤثرتر کف سازی‌های بتنی میکروسیلیسی می‌شود. در مورد بتن معمولی الزامی است که عملیات پرداخت کاری تا زمانی که آب انداختگی به طور کامل متوقف نشده و تمام آب حاصل از آب انداختگی از سطح بخار شود، به تعویق بیفتد. در نتیجه یک دوره انتظار چند ساعته پس از بتن ریزی و پرداخت کاری اولیه وجود دارد. پس از اینکه آب حاصل از آب انداختگی ناپدید شد و بتن مقاومت کافی را کسب کرد، پرداخت نهایی شروع می‌شود.

• افزایش خواص مکانیکی بتن : میکروسیلیس به دلیل قابلیت تولید بتنی با مقاومت فشاری بالا در صنعت بتن مورد توجه قرار گرفته است. بهبودهایی نیز در سایر خواص مکانیکی همانند مدول الاستیسیته یا مقاومت خمشی مشاهده شده است. اگرچه میکروسیلیس این خواص را بهبود می‌دهد، اما خاصیت اصلی که سبب توجه به میکروسیلیس شده، مقاومت فشاری آن است.
• کاهش نفوذ پذیری بتن : در بسیاری از موارد، دوام بتن با نفوذ پذیری آن رابطه مستقیم دارد. میکروسیلیس در کاهش نفوذپذیری بتن نقش دارد. با کاهش نفوذپذیری، مدت زمان لازم برای ورود مواد شیمیایی خورنده به بتن که می‌توانند به بتن آسیب برسانند، کاهش می‌یابد.