میکروسیلیس چیست و چه کاربردی دارد؟

میکروسیلیس ماده‌ای است که واکنش پذیری بسیار بالایی دارد که در مقدار کم، برای بیشتر کردن خواص بتن استفاده می‌شود. پودری است که به رنگ خاکستری می‌باشد و شبیه به خاکسترهای بادی یا سیمان پرتلند است. میکروسیلیس معمولاً به عنوان مواد مکمل سیمان تقسیم بندی می‌گردد و به موادی گفته می‌شود که به همراه سیمان پرتلند در بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بتن به تنهایی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و کارآمد می‌باشد، اما در برخی مواقع می‌توان از موادی مانند میکروسیلیس استفاده کرد و خواص آن را بهبود بخشید.

میکروسیلیس در شکل‌های گوناگون به حالت ژل یا پودر در بازار وجود دارد که هر کدام در موارد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. خاکسترهای بادی با درصد کلسیم پایین و میکروسیلیس در گروه مواد پوزولانی قرار می‌گیرند و علت آن مقاومت کم این مواد در هنگام مخلوط شدن با آب می‌باشد.

کاربرد میکروسیلیس

میکروسیلیس در خمیر بتن و سیمان به حالت‌های ژل، سیمانی و پودری وجود دارد که وقتی با بتن و سیمان ترکیب می‌شود، ترکیبات جدیدی به وجود می‌آید که مقاومت بافت جدید افزایش پیدا می‌کند. چون میکروسیلیس نرم است و با مواد به راحتی ترکیب می‌شود حفره‌های میکروسکوپی که در خمیر سیمان وجود دارد را نیز پر کرده و بتن را با دوام بیشتر و به شکل توپر در می‌آورد.

میکروسیلیس کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد که می‌توان به استفاده از آن در سیلوهای ذخیره، سازه‌های آبی و سدها، انواع تأسیسات و سازه‌های فرودگاهی، ساخت بتن‌ها با مقاومت بیشتر برای ساختمان‌های مرتفع و کف‌های صنعتی اشاره کرد.

استفاده از میکروسیلیس در مقاومت و دوام بتن تأثیرات محسوسی دارد. از دیگر تاثیرات این ماده می‌توان به تأثیر در تأخیر در واکنش قلیایی دانه‌ها، فرسایش کمتر آب، کاهش خصوصیت نفوذ پذیری، مقاومت سیمان و بتن در برابر سولفات و افزایش پیوستگی اشاره کرد.

میزان مصرف میکروسیلیس در بتن

مقدار استفاده از میکروسیلیس در خمیر سیمان و بتن به هدف نهایی بستگی دارد. به این صورت که اگر برای دوام بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید تقریباً ۷ الی ۸ درصد اضافه شود. در صورتی که می‌خواهید مقاومت ماده را بالاتر ببرید، باید از این ماده در حدود ۱۰ درصد و یا بیشتر استفاده نمایید. در صورتی که پس از افزودن احساس کردید که محصول نامناسب است، می‌توانید از ژل میکروسیلیس و یا روان کننده‌های مناسب برای کم کردن انرژی استفاده کنید.

ژل میکروسیلیس

همانطور که گفته شد استفاده از ژل میکروسیلیس برای بیشتر کردن دوام و مقاومت بتن و ملات سیمان بسیار گسترده شده است. این ژل یکی از مواد افزودنی به بتن است که بر پایه روان سازی بتن و از نوع پیشرفته، الیاف پلی پروپیلن، میکروسیلیس و سیلیس می‌باشد. استفاده از ژل میکروسیلیس برای ساخت بتن نفوذ ناپذیر و توانمند انجام می‌شود. در شرایط آب و هوایی نامناسب مانند آب و هوای مرطوب ساحلی و خشک کویری نیاز به استفاده و ساخت بتن‌های مقاوم و قدرتمند می‌باشد تا در مقابل آسیب‌های محیطی دوام بسیار بیشتری داشته باشند.

ژل میکروسیلیس در ترکیبات خود دارای مقدار زیادی روان کننده می‌باشد و باید به این نکته توجه شود که به خاطر این خصوصیت، از مصرف دوباره روان کننده بعد از استفاده از میکروسیلیس جلوگیری گردد. استفاده از ژل میکروسیلیس در مقایسه با استفاده از پودر میکروسیلیس راحت‌تر می‌باشد و بسیاری از آلودگی‌ها و مشکلات استفاده از پودر در آن وجود ندارد.

اگر از میکروسیلیس به اندازه استاندارد استفاده شود موجب ساخت ترکیب سیمانی و بتنی خواهد شد که دارای استانداردهای لازم برای استفاده در سازه‌های گوناگون است و در برابر ساییدگی و خوردگی و عوامل دیگر مخرب دوام بسیار بالایی خواهد داشت.

تأثیرات و کاربردهای میکروسیلیس در بتن

در مواقعی که از میکروسیلیس بتن استفاده می‌شود، روی پایداری و مقاومت ساختمان تأثیر بسیار زیادی خواهد داشت. بنابراین در اکثر ساخت و سازهای امروزی از آنها استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای میکروسیلیس می‌توان به این موارد اشاره نمود:

1. افزایش مقاومت و دوام
2. فرسایش کمتر آب
3. کم شدن حرارت هیدراتاسیون
4. ایجاد تأخیر در واکنش‌های قلیایی دانه‌ها
5. تأثیر کمتر سیکل ذوب و یخ آب
6. بیشتر شدن مقاومت در مقابل سولفات
7. بیشتر شدن مقاومت در مقابل یون کلرید
8. بیشتر شدن پیوستگی
9. کم شدن نفوذ پذیری
10. کم شدن جدا شدگی
11. کم شدن آب انداختگی

کاربرد میکروسیلیس در ساختمان سازی

با توجه به اینکه این ماده گرد و غبار زیادی تولید می‌کند، امکان دارد که مشکلات تنفسی ایجاد کند و دارای مضرات زیادی خواهد بود. بنابراین به کارگران توصیه می‌شود مراقبت‌ها و احتیاط‌های لازم را به صورت کامل انجام دهند. افرادی که سنگ تراشی می‌کنند، بیشتر در معرض خطر خواهند بود. مصالح که در آنها میکروسیلیس وجود دارد، عبارت هستند از بلوک‌های بتنی، آجرهای نسوز، گرانیت، بتن، تخته سنگ و ماسه.

کاهش نفوذ پذیری بتن با میکروسیلیس

وقتی میکروسیلیس با کلسیم هیدروکسید واکنش می‌دهد، ژل کلسیم سیلیکات آلومینات تولید می‌شود که می‌تواند در بتن خلل و فرج را کاهش داده و موجب کمتر شدن نفوذ پذیری و تخلل گردد. تحقیقات نشان می‌دهد که استفاده از میکروسیلیس به مقدار ۱۵ درصد موجب کاهش چشمگیر در تخلخل می‌گردد. میزان کاهش تخلخل در مواقعی بیشتر است که مقدار جایگزینی از ده درصد بیشتر باشد.

بیشتر شدن مقاومت بتن با میکروسیلیس

چون میکروسیلیس در ساختار خود دارای sio۲ زیادی است، در صورتی که به جای سیمان مورد استفاده قرار بگیرد، مقاومت فشاری بتن افزایش پیدا کرده و بهبود می‌یابد. این موضوع در ساخت بتن‌های توانمند، پرمقاومت و فوق توانمند بسیار اهمیت دارد.

کاهش درجه حرارت بتن

در پروژه‌های حجیم که میزان سیمان و نسبت حجم به سطح بیشتر است، می‌توان بخشی از سیمان را با میکروسیلیس جایگزین کرد و حرارت ناشی از هیدراسیون را کمتر کرد. چون مواد پوزولانی دیرتر واکنش نشان می‌دهند، در کمتر شدن ترک‌های حرارتی تأثیر زیادی خواهند داشت.

مقاومت مقابل سیکل‌های یخ و ذوب

تحقیقاتی که انجام شده است نشان می‌دهد که وقتی ده درصد از سیمان مصرفی با میکروسیلیس جایگزین گردد، می‌تواند مقاومت بتن در مقابل سیکل‌های یخ و ذوب را بسیار بیشتر کند. دلیل اصلی این مورد کمتر شدن نفوذ پذیری است که از وارد شدن آب به درون فرج و خلل جلوگیری می‌کند. البته باید توجه شود که برای مقاومت مناسب در مقابل سیکل‌های یخ و ذوب باید از نسبت آب به سیمان کم، مواد حباب‌ساز و الیاف بهره گرفت.

واکنش قلیایی سنگدانه

واکنش قلیایی سنگدانه به دلیل واکنش قلیایی‌های سیمان و سنگدانه دارای سیلیس فعال می‌باشد که به حالت ترک در سطح بتن دیده می‌شود. جایگزین کردن میکروسیلیس موجب می‌گردد که قلیایی‌های سیمان کاهش پیدا کرده و نفوذ پذیری بتن نیز کمتر شود. در این حالت موجب کنترل واکنش قلیایی سنگدانه خواهد شد.

مقاومت در مقابل حمله یون‌های کلراید

نتایجی که از پژوهش‌های اخیر به دست آمده است، نشان می‌دهد که با کمتر کردن نسبت آب به مواد سیمان می‌تواند نفوذ پذیری و نفوذ یون‌های کلراید را به طور چشمگیر کاهش داد. همچنین در تحقیقات دیگری جایگزینی دوده سلیس به مقدار ده درصد وزن سیمان منجر به مقاومت بیشتر و کاهش خوردگی می‌شود. حتی بعد از مدت طولانی که بتن در برابر یون‌های کلراید قرار داشتند این مقادیر پایین مانده بودند.

مقاومت در مقابل محیط سولفاتی

وقتی به بتن، میکروسیلیس افزوده می‌شود موجب کاهش حمله سولفاتی در بتن می‌گردد و بدین ترتیب دوام آن در این محیط‌ها بیشتر خواهد شد. مورد یکی از ویژگی‌های مهم میکروسیلیس می‌باشد.

معایب استفاده از میکروسیلیس

از جمله معایبی که در استفاده از میکروسیلیس می‌توان به آن اشاره کرد اسلامپ بتن و افت کارایی آن می‌باشد. در نتیجه نیاز بیشتری به استفاده از روان کننده برای جبران کاهش کارایی می‌باشد. در طرح‌هایی که حاوی میکروسیلیس است، پیشنهاد می‌گردد که از فوق روان کننده یا روان کننده مناسب استفاده گردد تا روانی لازم تأمین گردد. همچنین در هنگام استفاده از میکروسیلیس در بتن موجب جمع شدگی بتن خواهد شد و می‌تواند منجر به ترک‌هایی در سطح بتن گردد.

پیشنهاد می‌گردد که میکروسیلیس به حالت ژل آمده تهیه شده و مورد استفاده قرار بگیرد. چون استفاده از میکروسیلیس به حالت پودری موجب کاهش دوام بتن و کارآمدی میکروسیلیس می‌گردد.

سخن تکمیلی

میکروسیلیس از جمله مواد پوزلانی بسیار فعال می‌باشد که ذرات کروی شکل دارد که قطر هر کدام از آنها از یک نانومتر کمتر است و می‌توان گفت که قطر آنها به صورت متوسط صد برابر از ذرات سیمان کوچکتر می‌باشند. به میکروسیلیس دوده سیلیس هم می‌گویند و با توجه به ساختار شیمیایی که دارد، دارای خاصیت پوزولانی بسیار بالایی است. چگالی میکروسیلیس در حدود ۲.۲ است، در حالی که چگالی سیمان ۳.۱۵ می‌باشد.

به حالت کلی میکروسیلیس به سه شکل پودر میکروسیلیس، ژل میکروسیلیس و دوغاب مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله تأثیرات استفاده از میکروسیلیس بر خواص بتن می‌توان به کاهش نفوذ پذیری بتن، مقاومت فشاری بتن، کاهش درجه حرارت بتن، مقاومت در مقابل سیکل‌های یخ و ذوب، واکنش قلیایی سنگدانه، مقاومت در مقابل یون‌های کلراید و مقاومت در برابر محیط سولفاتی اشاره کرد.

از موارد استفاده میکروسیلیس می‌توان به بتن‌های توانمند، بتن‌های پرمقاومت، بتن فوق توانمند، بتن خود تراکم، ‌بتن‌های سبک سازه‌ای و بتن ژئوپلیمری اشاره کرد.

همواره توصیه می‌شود که میکروسیلیس به حالت ژل مورد استفاده قرار بگیرد. چون در مواقعی که به حالت پودری استفاده می‌شود موجب کمتر شدن کارآمدی میکروسیلیس می‌گردد و در نتیجه دوام بتن کاهش پیدا خواهد کرد. در این حالت نیاز به استفاده از روان کننده بیشتر خواهد بود تا افت کارایی جبران شود.