آزمایش مقاومت فشاری بتن چگونه انجام می گیرد؟
31 شهریور 1400
عایق سفید (ایزوگام سفید) چیست و چه کاربردی دارد؟
31 شهریور 1400در تکنولوژی های جدید بتن، توجه خاصی به مواد جایگزین سیمان در بتن میشود. این مواد علاوه بر کاهش هزینه تولید بتن، کیفیت و کارایی بتن را نیز افزایش میدهد. از مهمترین موادی که در این گروه قرار میگیرند، میتوان پوزولان ها را نام برد. پوزولان ها، موادی هستند که بخودی خود، خاصیت چسبندگی ندارند. اما بر اثر ترکیب با آهک در دمای معمولی و در حضور آب، بصورت موادی پایدار که خاصیت چسبندگی از خود نشان میدهند، تبدیل می شوند.
به عبارت دیگر، پوزولان ها، مواد سیلیسی و سیلیسی آلومیناتی هستند که حاوی سیلیس فعال میباشند. هنگامیکه تا حد بسیار ریزی آسیاب شوند، بدون خاصیت چسبندگی، وارد محیطی میشوند که دارای آب و هیدروکسید کلسیم است. سپس تبدیل به سیلیکاتهای کلسیم پایدار که خاصیت چسبندگی دارند میگردند. در صورتیکه این مواد در کارخانه های سیمان، آسیاب شده و به سیمان اضافه می شوند. محصول بدست آمده، سیمان پوزولانی نامیده میشود. میزان اضافه شدن این مواد به سیمان و یا جایگزینی آنها بدین ترتیب مشخص میشود که مقاومت نهایی این جایگزینی با مواد پوزولانی، نباید کمتر از سیمان پرتلند خالص باشد. سیمان پوزولانی به سیمان سیلیسی هم معروف است.
طبقه بندی پوزولان ها
پوزولان ها با توجه به منشاء آنها، دارای ترکیبات مختلفی هستند. اما به طور کلی منشا آذرین و آتشفشانی دارن. بطور کلی تمام آنها دارای درصد نسبتاً بالایی از سیلیس میباشند که میزان آن بین ۵۰ تا ۸۰ درصد است. پوزولان ها را میتوان بر اساس منشاء تشکیل آنها به دو گروه تقسیم می کنند:
- پوزولان های طبیعی
- پوزولان های مصنوعی
البته وجود سیلیس را نمیتوان به تنهایی علت واکنش شیمیایی دانست. زیرا کوارتز دارای ۹۵ درصد (Sio2) است. ولی در شرایط معمولی با آهک به هیچ وجه ترکیب نمیشود. علت این امر آن است که در کوارتز و سنگهای مشابه آن، سیلیس بصورت کریستال است و فقط در دمای بالا امکان دارد نظم کریستالی آن بهم بخورد (مثلاً در اتو کلاو) و با آهک ترکیب شود. اما سیلیس موجود در پوزولان ها بصورت آمورف است و به همین دلیل دارای میل ترکیبی با اسیدها و بازها است. بر اثر این واکنش هیدروسیلیکات کلسیم تشکیل میشود که ترکیب آن مشابه ترکیب موجود در سیمان است و در روند کسب مقاومت و چسبندگی تاثیر زیادی دارد.
انواع پوزولان ها
پوزولان های طبیعی
پوزولان های طبیعی شامل خاکهای دیاتمه، چرتهای اپالینی، شیلها، توفها، خاکستر آتشفشانی و پومیس ها میباشند.
پوزولان های مصنوعی
پوزولان های مصنوعی نیز شامل سرباره کوره های آهن گدازی، میکروسیلیس، خاکستر بادی و خاکستر پوسته برنج میباشند. واکنش پوزولانیک خاکستر شلتوک برنج Rice Husk Ash (RHA) و خاکستر باگاس چغندر قند Sugare Cane Bagasse Ash (SCBA) در پر کردن منافذ بتن و کاهش حفرات داخلی ماتریس سیمان نقش قابل ملاحظه ای دارد.
خواص بتن با مواد پوزولانی
بسیاری از خواص بتن بر اثر استفاده از سیمانهای پوزولانی تغییر می نماید. برخی از این خصوصیات ناشی از عوامل فیزیکی، مانند ریزی ذرات پوزولان و شکل آنها است. بقیه از فعل و انفعالات شیمیایی پوزولان ها با سیمان نشات میگیرد.
رفتار بتن تازه
نرمی سیمان پرتلند از خواص فیزیکی هستند که اصولاً به اندازه ذرات پوزولان وابسته اند.
مقاومت و نفوذ پذیری بتن
مقاومت در مقابل بروز ترکهای حرارتی، واکنش قلیایی سنگدانه ها و مقاومت در برابر خرابی های سولفاتی و کلروری از خواص بسیار مهمی هستند که بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی پوزولان ها با سیمان بدست می آیند.
حرارت هیدراتاسیون
امتیاز عمده استفاده از سیمان پوزولانی در بتن، در کند نمودن روند توسعه گرمای هیدراسیون است. علت این امر را باید از اثر کند شدن هیدراسيون سه اکلسیم و تترا کلسیم آلومینو فریت دانست. کاهش حرارت هیدراسیون برای بتن ریزیهای پر حجم مثلاً در سد سازی دارای اهمیت زیادی است.
اثر پوزولان ها بر روی مقاومت بتن
مقاومت های اولیه سیمان های پوزولانی کمتر از سیمان پرتلند معمولی است. علت این امر آن است که توسعه مقاومت تابعی از روند پر شدن منافذ توسط محصولات ایجاد شده بر اثر هیدراتاسیون است. به همین دلیل مقاومت بتن با مواد پوزولانی در سنین اولیه از مقاومت بتن معمولی کمتر است. تحقیقات انجام شده در مورد تائیر پوزولان های طبیعی بر روی مقاومت فشاری ملاتها در مقایسه با ملات سیمان معمولی نشان میدهد که در سنین پایین، مقاومت نمونه ها کاهش جزیی دارد ولی در بعضی مواقع، مقاومت نهایی آنها بیش از ملات معمولی است.
خاکستر بادی
خاکستر بادی یکی از محصولات جانبی نیروگاه های برق و سایر کارخانه هایی است که سوخت آنها زغال سنگ است.
عوامل موثر در تغییر ویژگی های خاکستر بادی، عبارتند از:
- منبع زغال سنگ
- بازده پودر کردن
- روش جداسازی خاکستر از گازهای ناشی از احتراق
- مهمتر از همه، نوع کوره ای که زغال سنگ در آن سوزانده میشود.
در عمل کوره به عنوان جدا کننده ذرات عمل می کند. حدود ۲۰ درصد از ذرات خاکستر با همدیگر ترکیب شده و یا به شکل کلینکر در می آیند که از قسمت تحتانی کوره خارج میشوند. پس از آسیاب کردن میتوان از آنها به عنوان سنگدانه سبک استفاده کرد. ۸۰ درصد مابقی خاکستر بادی است که توسط گازها به بالای کوره منتقل میشوند. این مواد به عنوان پوزولان مصنوعی در صنعت مصرف میگردد. در شرایط کنترل شده، هنگامی که همراه با دیگر مصالح به بتن افزوده شوند، بتنی مقاوم در برابر حملات شیمیایی و با نفوذ پذیری کمتر بدست می آید.
نحوه ترکیب خاکستر بادی و آهک آزاد شده از پدیده هیدراتاسیون با نحوه ترکیب سرباره و آهک متفاوت است. سرباره از آهک، تنها به عنوان یک کاتالیزور استفاده میکند. در حالیکه خاکستر بادی با آهک ترکیب میشود. به این دلیل خاکستر بادی در مقایسه با سرباره نیاز به آهک بیشتری دارد. بنابراین میتوان انتظار داشت که مقدار جایگزینی این مواد در بتن کمتر از سرباره باشد. معمولاً خاکستر بادی تا حدود ۴۰% جایگزین سیمان میگردد.
خصوصیات مهم خاکستر بادی که در عملکرد بتن نقش دارند
دانه بندی
مطابق استاندارد (2892-BS) خاکستر بادی، ذرات باقیمانده بر روی الک ۴۵ میکرون هستند که نباید مقدار آنها بیشتر از ۱۲ درصد باشد.
افت سرخ شدن در ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد
این پارامتر نمایانگر مقدار احتراق است و با میزان کربن خاکستر بادی نسبت مستقیم دارد. نباید میزان آن از ۷ درصد تجاوز نماید.
رطوبت
حداکثر مجاز رطوبت در خاکستر بادی ۰/۵ درصد است.
انواع خاکستر بادی
استاندارد ASTM C618 خاکستر بادی را به دو دسته تقسیم کرده است
- گروه F: خاکستر بادی با فعالیت پوزولانی
- گروه C: خاکستر بادی با فعالیت پوزولانی همراه با آهک بیش از ۱۰ درصد.
خصوصیات فیزیکی خاکستر بادی
خصوصیات بتن تازه و سخت شده با تغییر شکل، نرمی، دانه بندی، وزن مخصوص و ترکیبات شیمیایی خاکستر بادی تغییر میکند.
رنگ
رنگ خاکستر بادی حائز اهمیت نیست ولی اگر رنگ این مواد که از یک منبع مشخص بدست می آید، مرتب تغییر کند، میتواند بیانگر وجود تغییراتی در میزان آهن، افت سرخ شدن و یا شرایط سوختن این مواد باشد.
شکل دانه ها
دانه بندی و خصوصیات ظاهری خاکستر بادی به منبع این مواد، ناخالصی های زغال سنگ، شرایط سوزاندن و … بستگی دارد. خاکستر بادی غالباً شیشه ای، توپر و یا توخالی بوده و به شکل کروی هستند. خاصیت مقاومت دهی با آسیاب کردن همزمان خاکستر بادی و سیمان افزایش میابد.
نرمی
اندازه ذرات خاکستر بادی از یک میلیمتر تا یک میکرون تغییر می کند. این ذرات که از الک ۴۵ میکرون عبور میکنند، برای استفاده به عنوان پوزولان، مناسب اند. نرمی خاکستر بادی تاثیر زیادی روی عملکرد بتن دارد. مقاومت بتن، مقاومت سایش و مقاومت در مقابل سیکلهای یخبندان و آب شدن با درصد خاکستر بادی (رد شده از الک ۴۵ میکرون) نسبت مستقیم خواهد داشت. بطور کلی نرمی ذرات خاکستر بادی اثر مستقیمی بر روی عملکرد آنها داشته و با افزایش نرمی، بازده این مواد افزایش می یابد.
وزن مخصوص
هر چه وزن مخصوص خاکستر بادی بیشتر باشد، نرمی ذرات آن بیشتر است. وزن مخصوص خاکستر بادی معمولاً حدود ۲/۲ تا ۲/۸ است. خاکسترهای بادی که دارای مقدار زیادی آهن هستند، دارای وزن مخصوص بیشتر و آنهایی که دارای کربن زیاد هستند، وزن مخصوص کمتری هستند.
فعالیت شیمیایی خاکستر بادی در بتن
وجود خاکستر بادی در بتن نه تنها باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون میشود بلکه زمان ایجاد حداکثر حرارت نیز طولانی تر میگردد.
خصوصیات بتن تازه دارای خاکستر بادی
آب افتادگی
خاکستر بادی در مخلوطهای بتنی مقدار آب افتادگی را کاهش میده. زیرا میزان ریز دانه ها در بتن افزایش می یابد.
زمان گیرش
معمولاً خاکستر بادی گروه (F) زمان گیرش را به تاخیر میاندازد. اما خاکستر بادی گروه (C) ممکن است گیرش را کند، تسریع کرده و یا تغییر ندهد.
پرداخت
اگر بدلیل وجود خاکستر بادی زمان گیرش بتاخیر بیافتد، عمل پرداخت میتواند در زمان طولانی تری صورت گیرد. گرچه این عامل خطر ایجاد ترکهای ناشی از جمع شدگی پلاستیک را افزایش میدهد.
قابلیت پمپاژ
وجود خاکستر بادی ریز دانه سبب سهولت در پمپاژ میشود. بخصوص در مقایسه با مخلوطهایی که فاقد ریز دانه کافی هستند، سبب سهولت در پمپاژ میشود. خاکستر بادی ضمن ایجاد چسبندگی و کارآیی خوب، مخلوط را برای پمپاژ نیز مناسب میسازد.
خصوصیات بتن سخت شده دارای خاکستر بادی
مقاومت فشاری و سرعت کسب مقاومت
معمولاً سرعت کسب مقاومت در بتن های دارای خاکستر بادی کندتر از بتن معمولی است. از آنجا که فعالیت پوزولانی خاکستر بادی حتی پس از هیدراسیون سیمان نیز اثر دارد، بنابراین ممکن است در بتنهای دارای خاکستر بادی در سنین اولیه مقاومت آن از بتن معمولی کمتر باشد لیکن در دراز مدت مقاومتی معادل و یا حتی بیشتر خواهد داشت. خاکستر بادی نوع C در مقایسه با نوع F در سنین اولیه فعالیت بیشتری دارد.
ضریب ارتجاعی
ضریب ارتجاعی همانند مقاومت فشاری در بتن های دارای خاکستر بادی در سنین اولیه نسبت به بتن معمولی کمتر است لیکن در دراز مدت کمی افزایش میابد.
خزش
مقدار خزش در بتن تابعی از عوامل مختلفی نظیر، دمای محیط، رطوبت، مقاومت بتن، ضریب ارتجاعی، میزان سنگدانه ها و زمان بارگذاری است. بتن دارای خاکستر بادی در مقایسه با بتن معمولی، دارای کرنش خزشی بیشتری است، زیرا کسب مقاومت کندتر است. اما در شرایطی که نمونه ها مقاومت فشاری یکسانی داشته باشند، تغییر محسوسی دیده نمی شود.
پیوستگی بتن و فولاد
استفاده از خاکستر بادی با افزایش مواد خمیری و کاهش آب افتادگی بتن همراه است. در نتیجه، پیوستگی بین بتن و فولاد افزایش میابد.
مقاومت سایشی
عوامل موثر در مقاومت سایشی بتن عبارتند از مقاومت فشاری، عمل آوری، پرداخت و خصوصیات سنگدانه ها، در شرایط یکسان عملکرد بتن های دارا و بدون خاکستر بادی یکسان است.
نفوذ پذیری
عوامل موثر در نفوذ پذیری بتن عبارتند از: مواد سیمانی، مقدار آب، دانه بندی سنگدانه ها، تراکم، بعمل آوری. در بتن حلال هیدروکسید کلسیم ممکن است به بیرون تراوش کرده و حفره هایی در بتن ایجاد نماید. خاکستر بادی با هیدروکسید های کلسیم، پتاسيم و هیدروکسید سدیم ترکیب شده و با تشکیل ژل داده و از خروج هیدروکسید کلسیم جلوگیری میکند و در نتیجه نفوذ پذیری کاهش میابد.
مقاومت در برابر خوردگی
در مورد خوردگی، گرچه خاکستر بادی PH بتن را کاهش میدهد، لیکن تحقیقات نشان داده است، محیط قلیایی در حضور خاکستر بادی همانند بتن معمولی عمل کرده و در نتیجه لایه محافظ میلگرد آسیب نمی بیند.
واکنش قلیایی – سیلیسی
استفاده از مقادیر کافی خاکستر بادی می تواند از تورم نامطلوب ناشی از این واکنش به مقدار زیادی جلوگیری کند.
مقاومت در برابر سولفاتها
به عنوان یک قاعده کلی، خاکستر بادی گروه (F) در بتن، مقاومت در برابر حمله سولفاتها را بهبود می بخشد. در مورد نوع (C) موضوع پیچیده تر است و تحقیقات نشان داده که وجود این مواد در بتن های در معرض حمله سولفاته اثر سوء دارند.
جمع شدگی
انتظار می رود در بتن های دارای خاکستر بادی جمع شدگی افزایش یابد. چنانچه در صورت استفاده از این مواد، میزان آب مصرفی کاهش یابد، جمع شدگی این بتن در مقایسه با بتن معمولی تفاوتی ندارد.
سرباره کوره های آهن گدازی
سرباره کوره های آهنگدازی محصولی از فرآیند ذوب آهن و تفاله های مذاب آن است که هنگام تولید آهن خام در کوره های آهنگدازی، ناخالصی های موجود در سنگ آهن را به کمک یک ماده گداز آور، از آهن خام جدا میکنند. ترکیب شیمیایی سرباره، مانند سیمان است یعنی از سیلیس، آلومین و آهک تشکیل شده با این تفاوت که فاقد اکسید آهن (Fe2O3) و یا به مقدار کمی از آن است.
سرباره ها کاربرد های متنوعی دارند که اهم آنها عبارتند از: سیمانهای سرباره ای، مواد نسوز، پشم سرباره، بالاست راه آهن، مصالح زیر سازی راه، مصالح سنگی و آسفالت.
روش های سرد کردن سرباره
برای سرد کردن سرباره، از دو روش شناخته شده استفاده میشود:
- سرد کردن در هوا که به آهستگی انجام میگیرد. در این روش سرباره پس از سرد شدن به شکل کریستال سخت در می آید
- در این روش، تفاله های مذاب را سریعاً در استخرهای آب سرد خالی میکنند در همین حال به کمک جریان شدید آب، آن را بصورت دانه دانه در می آورند.
خواص شیمیایی سرباره
معمولاً اجزای اصلی تشکیل دهنده سرباره، آهک، سیلیس و آلومین است یعنی همان اکسیدهای تشکیل دهنده سیمان، با این تفاوت که سرباره تقریباً فاقد اکسید آهن است. بطور کلی، ترکیب شیمیایی سرباره ها با توجه به روش سرد شدن آنها متفاوت است فقط سرباره ای که با سرعت سرد شده و حالت غیر کریستالی دارد، میتواند در اثر ترکیب با اجزای سیمان بصورت فعال در آید.
تاثیر سرباره بر خواص بتن تازه
کارآیی
در عمل اثر سرباره در کارآیی بتن چندان واضح نیست.
زمان گیرش
میزان واکنش شیمیایی بتن سرباره ای آهسته تر از بتن سیمانی است. در نتیجه زمان گیرش بتن سرباره افزایش می یابد. تحقیقات نشان میدهد، زمان گیرش بتن سرباره ای در دمای کم محیط نسبت به بتن سیمانی بیشتر است ولی در دمای زیاد تفاوت قابل ملاحظه ای مشاهده نمیشود.
تاثیر سرباره بر روی بتن سخت شده
مقاومت فشاری
معمولاً مقاومت فشاری ۲۸ روزه بتن به عنوان مقاومت استاندارد جهت پذیرش محسوب میگردد. در این صورت لازم است که مقاومت ۲۸ روزه بتن سرباره ای برابر با مقاومت بتن ساخته شده با سیمان معمولی باشد. بنابراین در هنگام طراحی اختلاط بتن سرباره ای باید مقدار سیمان را افزایش داد. در غیر اینصورت باید زمان مقاومت استاندارد برای بتن سرباره ای افزایش یابد. مثلاً میتوان سن ۴۳ روز را برای سنجش مقاومت استاندارد برای بتن سرباره ای در نظر گرفت.
ضریب ارتجاعی
رابطه بین مدول الاستیک با سن بتن مانند مقاومت فشاری با سن بتن است. در دمای معمولی روند افزایش مدول الاستیک بتن سرباره ای کندتر از بتن سیمانی است. در دمای زیاد، روند افزایش مدول الاستیک بتن سرباره ای سریعتر از بتن سیمانی میباشد. بنابراین در دراز مدت، ضریب ارتجاعی بتن سرباره ای بیشتر از بتن سیمانی است.
خزش
از آنجا که خواص خمیر سیمان هیدراته شده بیشترین نقش را در مقدار خزش دارد، در نتیجه نوع سیمان در خزش بسیار موثر است. برای مقایسه خزش بین بتن سرباره ای و بتن سیمانی باید عوامل مختلفی از قبیل مقدار تنش اعمال شده، مقاومت فشاری، سن بارگذاری و شرایط محیط را در نظر گرفت. بطور کلی اکثر محققان توافق دارند که در شرایطی که افت رطوبت وجود ندارد مقدار خزش بتن سرباره ای کمتر از بتن سیمانی است.
مقاومت کششی
تحقیقات نشان میدهد که چنانچه مقاومت فشاری بتن سرباره ای و بتن سیمانی پرتلند مساوی باشد، مقاومت کششی بتن سرباره ای ۲۰ درصد بیشتر از بتن ساخته شده با سیمان پرتلند خواهد بود.
جمع شدگی
تحقیقات نشان میدهد که در بعضی موارد جمع شدگی بتن سرباره ای بیش از بتن با سیمان پرتلند بوده و در موارد دیگر نتیجه معکوس نشان داده شده است. بطور کلی میتوان اذعان داشت که مقدار جمع شدگی بتن سرباره ای در دراز مدت چندان تفاوتی با بتن ساخته شده با سیمان پرتلند ندارد.
مقاومت در مقابل سولفات ها و آب دریا
بطور کلی مقاومت بتن سرباره ای در مقابل سولفاتها و آب دریا بیشتر از بتن سیمانی است.
مقاومت در برابر خوردگی
در مورد نفوذ کلر و ایجاد خوردگی، بتن سرباره ای مقاومت قابل ملاحظه ای در مقابل نفوذ یون های کلر از خود نشان میدهد. دلیل این امر نیز صرفاً نفوذ پذیری کم بتن سرباره ای نیست، بلکه اجزای خمیر سرباره ای با یونهای کلر واکنش شیمیایی انجام میدهد. در نتیجه از فعال بودن کلرید جلوگیری مینماید.
مقاومت در مقابل یون های کلر با افزایش مقدار سرباره و دمای عمل آوری، افزایش میابد. در مواردی که سولفات و کلرید با هم در محیط وجود دارند، بتن سرباره ای به بتن معمولی مزیت خواهد داشت.
بخبندان
مقاومت بتن سرباره ای در مقابل سیکل های یخ زدن و آب شدگی مانند بتن با سیمان پرتلند میباشد. ولی مقدار مواد افزودنی مورد نیاز برای حجم معینی از حباب هوا برای بتن سرباره ای بیش از بتن ساخته شده با سیمان پرتلند است.
واکنش قلیایی – سیلیسی
تحقیقات نشان میدهد که با افزایش مقدار سرباره، انبساط ناشی از واکنش قلیایی – سیلیسی کاهش میابد. بر اساس توصیه استاندارد (BS) در مواردی که بتن در معرض خطر واکنش قلیایی – سیلیسی است، استفاده از حداقل %۵۰ سرباره مزیت خواهد داشت.
میکروسیلیس و کاربردهای آن در بتن
امروزه با شناخت ویژگیهای میکروسیلیس به عنوان یک سو پر پوزولان، تحقیقات وسیعی در زمینه بکارگیری آن در جهت افزایش دوام، مقاومت و عمر سازه ها و همچنین کاهش آثار خرابی ناشی از مواد شیمیایی خصوصاً در مناطقی که عوامل محیطی باعث خرابی سازه های بتن آرمه میگردند، انجام گرفته است. نتایج حاصله مبین این حقیقت است که علاوه بر صرفه جویی در انرژی، استفاده از میکروسیلیس نه تنها باعث حفاظت از تخریب و جلوگیری از آلودگی محیط زیست میگردد، بلکه در بتن منشاء اثرات مطلوب عمده ای خواهد بود. بگونه ای که علاوه بر تامین هدف اولیه یعنی استفاده آن به عنوان ماده جایگزین که میتواند در کاهش هزینه سیمان مصرفی نقش داشته باشد، بدلیل بهبود بخشیدن به خواص مکانیکی بتن از جنبه های گوناگون، بویژه افزایش عمر مفید، دوام، مقاومت سایشی بتن، جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است.
اثرات میکروسیلیس بر روی حرارت زائی بتن
اثرات میکروسیلیس بر روی حرارت زائی بتن باعث شده تا در پروژه هایی با بتن ریزی حجیم از این ماده در سطح وسیعی استفاده شود. همچنین استفاده از بتن حاوی میکروسیلیس در تعمیر سازه های بتنی که در معرض سایش و فرسایش قرار دارند، بسیار مناسب گزارش شده است. لذا با توجه به تولید این ماده در کشور شناخت خواص و کاربردهای آن در بتن بسیار و ضروری است.
افزایش عمر مفید و دوام بتن
با توسعه فزاینده امر ساختمان و همچنین ابداع و تولید مصالح جدید استفاده از مواد افزودنی بتن جهت بهبود خواص مکانیکی و بویژه افزایش عمر مفید و دوام بتن گسترش زیادی یافته و میکروسیلیس بدلیل خصوصیات بارز خود جایگاه ویژه ای را بخود اختصاص داده است. در ابتدا میکروسیلیس به عنوان یک محصول زائد و فرعی از کارخانجات فرو آلیاژ تلقی می شد که موجب آلودگی محیط زیست میگردد، لیکن با شناخت برخی از خصوصیات آن به عنوان ماده جایگزین که میتواند در کاهش هزینه سیمان مصرفی نقش داشته باشد، مطرح و به مرور با انجام تحقیقات اساسی پیرامون آن، استفاده از میکروسیلیس در مخلوط بتن به عنوان ماده ای جهت بهبود خواص بتن گردید.
قبل از بکارگیری میکرو سیلیس مشکلات فراوانی در خصوص تهیه بتن با مقاومت بالا و همچنین بتن مقاوم در برابر سایش، خوردگی و عوامل شیمیایی وجود داشت. امروزه با شناخت ویژگیهای میکروسیلیس تحقیقات وسیعی در زمینه
- بکارگیری میکرو سیلیس در جهت افزایش دوام
- مقاومت و عمر سازه ها
- کاهش آثار خرابی ناشی از مواد شیمیایی، خصوصاً در مناطقی که عوامل محیطی باعث خرابی سازه های بتن آرمه می گردند
انجام گرفته است.
نتایج استفاده از میکرو سیلیس در بتن
- صرفه جویی در انرژی
- حفاظت از تخریب
- جلوگیری از آلودگی محیط زیست
- افزایش خواص مقاومتی و دوام بتن
- اثرات میکروسیلیس بر روی حرارت زائی بتن باعث شده تا در پروژه های با بتن ریزی حجیم، از این ماده در سطح وسیعی استفاده شود.
تاریخچه استفاده از میکرو سیلیس
استفاده از میکرو سیلیس به عنوان ماده ای پوزولانی به اوایل سال ۱۹۵۰ برمیگردد. لیکن بررسی و کار جامع بر روی میکروسیلیس و استفاده از آن در مخلوط بتن و سیمان پرتلند در دهه ۱۹۷۰ انجام گرفت. علت عمده گرایش به انجام تحقیقات در این دوره را میتوان بالا بودن هزینه انرژی برای تولید سیمان پرتلند دانست. لذا محققین در صددند تا با جایگزین کردن مواد و مصالحی (همچون پوزولانها) در جهت تقلیل انرژی و بالطبع هزینهها گام بردارند. در سال ۱۹۸۰ بررسی خواص میکروسیلیس به عنوان یک ماده پوزولانی در صنعت و بویژه دانشگاه ها مطرح گردید. تحقیقات اساسی پیرامون بررسی خواص و اثرات آن در بهبود ویژگیهای بتن در حالت تازه و همچنین بتن سخت شده بویژه در دراز مدت آغاز گردید.
امروزه مراکز علمی و تحقیقاتی بسیاری در جهان در جریان بررسی خواص میکرو سیلیس و کاربردهای آن میباشند. مقالات علمی فراوانی در این زمینه انتشار یافته است. میکرو سیلیس در ابتدا به عنوان یک ماده ارزان قیمت و فرعی تلقی می گردید. اکنون با روشن شدن کاربردهای فراوان و مثبت آن قیمت آن نیز افزایش یافته است.
کیفیت تولید میکرو سیلیس
میکرو سیلیس یا دوده سیلیسی یک محصول فرعی است. در جریان تولید سیلیسم یا آلیاژ های مخصوص فرو سیلیس از کورههای الکتریکی از نوع قوسی غوطهور به دست میآید. کوره های الکتریکی فوقالذکر که دوده سیلیس در آن تولید میشود در کیفیت میکروسیلیس حاصله نقش مهمی را ایفاد مینمایند.
در صورتیکه کوره دارای سیستم بازیافت حرارتی باشد دمای گازهای خروجی حدوداً ۸۰۰ درجه سانتیگراد خواهد بود. رنگ میکروسیلیس حاصله به رنگ روشن میباشد. چنانچه این کوره ها فاقد سیستم بازیافت حرارتی باشند، بدلیل کاهش دمای گازهای خروجی (حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد) و وجود مقداری کربن ( به شکل سوخته نشده) میکرو سیلیس حاصله به رنگ خاکستری تولید میگردد.
میکرو سیلیس را به 3 صورت مورد استفاده قرار می دهند:
- به صورت جامد با وزن مخصوص ۳۰۰-۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب
- بصورت متراکم شده (Compacted) و با وزن مخصوص ۷۰۰-۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب
- مخلوط شده در آب
- بصورت مخلوط شده با سیمان پرتلن
