میکروسیلیس یا میکروسیلیکا

میکروسیلیس چیست؟

میکروسیلیس (نام علمی میکروسیلیکا یا سیلیس دود) در بخش ذوب فروسیلیکون و سیلیکون صنعتی، از طریق اکسیداسیون بخار اگزوز دودکش، جمع آوری گرد و غبار سیلیس مخصوص برای جمع آوری پودر آمورف SiO2 طراحی شده است. اندازه متوسط ذرات پودر میکروسیلیکون 0.15-0.20 میکرون است، سطح ویژه 15000-20000 m2/kg است که فعالیت سطحی بسیار قوی دارد. تعداد زیادی میکروسیلیس عمدتاً در افزودنی سیمان یا بتن، به منظور بهبود عملکرد سیمان یا بتن، آماده سازی با مقاومت بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر فرسایش، مقاومت در برابر خوردگی، ضد نفوذپذیری و مقاومت در برابر یخ زدگی استفاده می شود. میکروسیلیس یکی از جدیدترین مصالح ساختمانی است که اغلب توسط مهندسان و طراحان ساختمان استفاده می شود.

این یک افزودنی بتن پودر میکرو سیلیس است که تطبیق پذیری و پارامترهای شاخص را به بتن سیمانی پرتلند اضافه می کند و امکان استفاده از آن را به روش های بی سابقه ای می دهد. این فناوری جدید می تواند مقاومت، دوام و نفوذ ناپذیری بتن را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. بتن ویژه با استحکام اولیه، برای سدهای بزرگ، مخازن، نیروگاه های آبی، اسکله، پل های راه آهن، بزرگراه فرودگاه، باند، تونل و مهندسی ساختمان های بلند استفاده می شود. میکروسیلیس کاهش محصول جانبی است که توسط کوارتز خالص بالا در کوره، کک و خاک اره در فرآیند تولید فروسیلیکون و فلز سیلیکون ایجاد می شود، ماده اصلی SiO2 است، رنگ میکروسیلیس بین خاکستری روشن و خاکستری تیره است. SiO2 خود بی رنگ است، رنگ آن عمدتاً به محتوای کربن و اکسید آهن بستگی دارد، هر چه محتوای کربن بالاتر باشد، رنگ تیره است.

علاوه بر این، رنگ دود سیلیس رمزگذاری تیره از پودر سیلیس طبیعی است. پودر میکروسیلیکون اندازه متوسط ذرات 0.15-0.20μm است، 1/100 قطر ذرات سیمان است، بنابراین دود سیلیکون می تواند به شدت روی بتن پراکنده شود، ذرات سیمان را پر کرده و چگالی را بهبود بخشد، در حالی که میکروسیلیس دارای بالا است. فعالیت، می تواند سریعتر و به طور کامل واکنش اکسیژن و هیدروژن با سیمان رخ دهد. دود سیلیس دارای دو شکل اصلی عرضه می باشد، یعنی حالت اولیه میکروسیلیس و پودر سیلیکون چگالی.

حالت اصلی میکروسیلیس، مستقیماً از طریق جمع کننده گرد و غبار جمع آوری می شود، حجم شل حدود 150-300 کیلوگرم بر متر مکعب است، حالت اولیه استفاده عمومی کیسه ای است، زیرا چگالی کوچک است، راندمان حمل و نقل از راه دور کم است، زمانی که استفاده کنید، کیسه های شکسته دستی را هدایت کنید و میکروسیلیس را در میکسر بتن بریزید، گرد و غبار زیاد محیط کار، راندمان کار پایین آید. پودر میکروسیلیس متراکم، به منظور حل این مشکل که پودر میکروسیلیس اصلی برای حمل و نقل طولانی و راندمان کم مناسب نیست، چگالی شل میکروسیلیس را بهبود می بخشد، فناوری افزایش میکروسیلیکون را توسعه می دهد. افزایش حجم شل دوده سیلیس به 350 تا 700 کیلوگرم بر متر مکعب، استفاده راحت، ذرات دوده سیلیس متراکم شده چسبندگی ضعیفی دارد، بنابراین در فرآیند اختلاط بتن به راحتی پراکنده می شود، بنابراین پس از تغذیه سنگدانه، ذرات میکروسیلیس را در میکسر بریزید. به منظور اطمینان از تراکم ذرات میکروسیلیکون پراکنده و پراکندگی خوب.

در طی فرآیند تشکیل دوده سیلیس، ذرات کروی آمورف با عمل کشش سطحی به دلیل ایجاد تغییر فاز تشکیل شده و سطح صاف است. برخی از آنها سنگدانه هایی با ذرات کروی متعدد هستند که به هم چسبیده اند. این سطح ویژه بزرگ و خاکستر آتشفشانی بسیار فعال است. با دوده سیلیس می توان کروی های ریز را روغن کاری کرد.

مکانیسم واکنش پوزولانی دوده سیلیس در یک سیستم سیمانی:

دود سیلیس در تماس با آب در عرض یک ساعت به محلول می رود. سیلیس موجود در محلول، یک ژل سیلیس آمورف غنی، فقیر از کلسیم را روی سطح ذرات و آگلومراهای دوده سیلیس تشکیل می دهد. پس از گذشت زمان، پوشش غنی از سیلیس، کلسیم فقیر، حل می‌شود و آگلومره‌های دود سیلیس با آهک آزاد (CaOH2) واکنش می‌دهند تا هیدرات‌های سیلیکات کلسیم (CSH) را تشکیل دهند. این واکنش واکنش پوزولانی نامیده می شود.

مزایای میکروسیلیس:

افزایش ماندگاری، نفوذپذیری بتن را کاهش می دهد، مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد، شاتکریت، ریباند پایین تر، ظرافت فوق العاده میکروسیلیس به آن اجازه می دهد تا فضای خالی میکروسکوپی بین ذرات سیمان را پر کند. اثر میکرو فیلر باعث کاهش بسیار زیاد نفوذپذیری و بهبود پیوند خمیر به سنگدانه بتن میکروسیلیس در مقایسه با بتن معمولی می شود. به دلیل ماهیت پوزولانی و ظرافت فوق العاده دود میکروسیلیس استفاده در بتن می تواند بسیاری از خواص آن را بهبود بخشد و طیف وسیعی از کاربردها را باز کند. همچینین باعث افزایش چشمگیر قدرت، مقاومت فشاری بتن آماده یا 70 تا 140 مگاپاسکال، استحکام خمشی 10 تا 14 مگاپاسکال، به طور قابل توجهی کاهش نفوذپذیری / افزایش مقاومت، نتایج آزمایش نفوذپذیری سریع کلرید زیر 1000 کولن، کاهش نفوذ آب و گاز، مقاومت بالا که محافظت در برابر خوردگی را فراهم می کند، دوام بهبود یافته، مقاومت بالاتر در برابر حمله شیمیایی تهاجمی، مقاومت بهتر در برابر حمله سولفات، بهبود مقاومت در برابر سایش و فرسایش هیدرولیک، مقاومت بهتر در برابر واکنش نامطلوب سنگدانه های قلیایی را باعث می شود.

کاربرد میکروسیلیس:

دارای طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله سازه های پیش ساخته با مقاومت بالا، سکوهای پارکینگ با نفوذپذیری کم و پروژه های حفاظت از آب مقاوم در برابر سایش است. در این جلسه توضیح داده می شود که میکروسیلیکون چیست و چگونه در بتن کار می کند، و همچنین برخی از مسائل کاربردی که سازندگان دارند. مورد استفاده در بتن با عملکرد فوق العاده بالا، مورد استفاده در بتن مقاوم در برابر مواد شیمیایی، مورد استفاده در کفپوش های صنعتی تجاری مقاوم در برابر سایش، مورد استفاده در بتن دریایی، مورد استفاده در بتن ضد آب، مورد استفاده در شاتکریت، مورد استفاده در بتن پودر راکتیو، مورد استفاده در بلوک فوم بتن؛مورد استفاده در بتن با عملکرد فوق العاده بالا، مورد استفاده در بتن مقاوم در برابر مواد شیمیایی، مورد استفاده در کفپوش های صنعتی تجاری مقاوم در برابر سایش، مورد استفاده در بتن دریایی، مورد استفاده در بتن ضد آب، مورد استفاده در شاتکریت، مورد استفاده در بتن پودر راکتیو مورد استفاده در بلوک فوم بتن؛ هنگامی که در بتن استفاده می شود، به عنوان پرکننده و به عنوان یک ماده سیمانی عمل می کند.

ذرات میکروسیلیس کوچک فضاهای بین ذرات سیمان و بین ماتریس سیمان گذشته و ذرات سنگدانه را پر می کنند. میکروسیلیکا همچنین با هیدروکسید کلسیم ترکیب می شود تا هیدرات کلسیم اضافی را از طریق واکنش پوزولانی تشکیل دهد. هر دوی این اقدامات منجر به یک ماده متراکم تر، قوی تر و کمتر نفوذپذیر می شود. همچنین بتن میکروسیلیس را برای تعدادی از کاربردها، از تیرها و ستون‌های سازه‌ای، پارکینگ و سازه‌های دریایی، دال‌های کارخانه‌های شیمیایی و سرریز سدها، مناسب می‌سازد.

میزان مصرف میکروسیلیس:

میکروسیلیس به عنوان افزودنی به بتن تا 15 درصد وزن سیمان استفاده شده است، اگرچه نسبت نرمال آن 7 تا 10 درصد است. با اضافه شدن 15 درصد، پتانسیل برای بتن بسیار قوی و شکننده وجود دارد. تقاضای آب در مخلوط بتن را افزایش می دهد. با این حال، میزان دوز کمتر از 5 درصد معمولاً نیازی به کاهش دهنده آب ندارد. نرخ تعویض بالا مستلزم استفاده از یک کاهنده آب با برد بالا است.

نحوه عملکرد میکروسیلیس در بتن:

میکروسیلیس بتن را از طریق دو مکانیسم اصلی - واکنش پوزولانی پایه و اثر میکروپرکننده - بهبود می بخشد.

هنگامی که آب به سیمان پرتلند اضافه می شود هیدراتاسیون رخ می دهد و دو محصول تشکیل می دهد که در زیر نشان داده شده است:

سیمان + آب ———–> هیدرات سیلیکات کلسیم + هیدروکسید کلسیم

هیدرات سیلیکات کلسیم تشکیل شده، چسب یا بایندر است که سیستم را کنار هم نگه می دارد. هیدروکسید کلسیم ضعیف تر به عنوان یک اتصال دهنده کمک نمی کند و می تواند تا یک چهارم حجم محصولات هیدراتاسیون را اشغال کند. علاوه بر این، هیدروکسید کلسیم می تواند با دی اکسید کربن ترکیب شود و نمک محلولی را تشکیل دهد که از طریق بتن شسته می شود و می تواند باعث شکوفه، یک مشکل معماری آشنا شود. هنگامی که مقادیر زیادی هیدروکسید کلسیم وجود دارد، بتن ممکن است در برابر حمله سولفات، حمله شیمیایی و واکنش های نامطلوب سنگدانه های قلیایی آسیب پذیرتر باشد.

میکروسیلیس پوزولانی با هیدروکسید کلسیم و آب واکنش می دهد تا ژل سیلیکات کلسیم متصل شونده بیشتری تولید کند، در حالی که به طور همزمان محتوای هیدروکسید کلسیم را کاهش می دهد، همانطور که در واکنش شیمیایی زیر نشان داده شده است:

هیدروکسید کلسیم + میکروسیلیس + آب ———–> کلسیم سیلیکات هیدرات

Ca(OH)2 + SiO2 + H2O ———–> CSH

این چسب اضافی باعث بهبود اتصال درون ماتریس بتن می شود و به کاهش نفوذپذیری کمک می کند، در حالی که کاهش هیدروکسید کلسیم دوام بتن را بهبود می بخشد. کار با بتن میکروسیلیسی کار سختی نیست، اما از آنجایی که برای کاربردهای خاص استفاده می شود، باید مراقب بود که روش های بتن ریزی با کیفیت خوب رعایت شود.

هنگامی که میکروسیلیس به مخلوط اضافه می شود، نیاز آب بتن می تواند افزایش یابد. درست مانند سنگدانه ها، ذرات بخار سیلیس با اندازه کوچکتر دارای سطح افزایش یافته و در نتیجه تقاضای آب افزایش می یابد. یکی از روش های جبران این اثر، افزایش محتوای آب است. با این حال، این منجر به بتن با کیفیت پایین تر می شود. استفاده از یک فوق روان کننده، یا کاهش دهنده آب با برد بالا، در ارتباط با میکرو سیلیس تقریباً به طور جهانی توصیه می شود.

بسته به دوز میکروسیلیس، بتن تازه ممکن است چسبندگی و چسبندگی بیشتری نسبت به بتن معمولی داشته باشد. به دلیل این انسجام، برای انواع مشابه باید از اسلامپ های 25 تا 50 میلی متری (1 تا 2 اینچ) بالاتر از حد معمول استفاده شود. برای سهولت در قرار دادن، بالاترین اسلامپ عملی (که از طریق استفاده از فوق روان کننده ها حاصل می شود) باید مشخص شود. علیرغم افزایش چسبندگی، بتن دوده میکروسیلیس خمیری بسیار خامه ای تولید می کند و بسیار قابل پمپاژ است.

یکی از بزرگترین تفاوت‌ها در استفاده از میکروسیلیس در بتن در حین پرداخت رخ می‌دهد. افزودن میکروسیلیس عملاً آب شرگی را از بین می برد و آن را نسبت به بتن معمولی در برابر ترک خوردگی انقباض پلاستیک حساس تر می کند. اقداماتی که در راهنمای ساخت کف و دال بتنی و بتن ریزی در هوای گرم ذکر شده است، باید برای ایجاد یک سطح خوب دنبال شود.