میکروسیلیس ماده ای با واکنش پذیری بالا می باشد که در مقادیر نسبتا کم به منظور بالا بردن خواص بتن کاربرد دارد. این ماده محصول جانبی تولیدات فلزات خاص در کوره های قوس الکتریکی می باشد. ما، در این متن به تعریف و شیوه تولید میکروسیلیس خواهیم پرداخت، پس با ما همراه بمانید.
درباره ی میکروسیلیس چه می دانید؟
موسسه بتن آمریکا (ACI) میکروسیلیس را به عنوان سیلیس غیر بلوری بسیار ریز تولیدی در کوره های قوس الکتریکی که محصول جانبی تولید آلیاژهای سیلیسیم یا سیلیسیم فلزی می باشد، تعریف می نماید.
میکروسیلیس پودری خاکستری رنگ، تا اندازه ای شبیه سیمان پرتلند یا خاکسترهای بادی می باشد.
به طور معمول میکروسیلیس در رده مواد مکمل سیمانی رده بندی می گردد. این اصطلاح به موادی اطلاق می شود که همراه سیمان پرتلند در بتن مصرف خواهند شد. این مواد، خواص زیر را از خود نشان می دهند:
اول، پوزولانی:
مواد دارای این خاصیت زمانی که با آب ترکیب می شوند، مقاومت کسب نمی کنند. میکروسیلیس و خاکستر بادی کم کلسیم از این مواد هستند که میکروسیلیس باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد میکروسیلیس مصرفی در ترکیب سیمانی ASTM C 1240 و خاکستر بادی کم کلسیم باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد خاکستر ذغال سنگ و پوزالان های طبیعی خام و کلسینه شده رده F مصرفی در بتن ACTM C 618 تطابق داشته باشد.
دوم، سیمانی:
مواد داری این خاصیت زمانی که با آب ترکیب می شوند، مقاومت کسب خواهند کرد. سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده و خاکستر بادی پرکلسیم از این مواد هستند که سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد سرباره کوره آهن گدازی آسیاب شده مصرفی در بتن و ملات ها ASTM C 989، و خاکستربادی پرکلسیم باید با ملزومات خاکستربادی رده C یعنی ASTM C 618 تطابق داشته باشد.
سوم، پوزولانی و سیمانی:
ترکیبی از هر دو خاصیت بالا. بعضی از خاکسترهای بادی از جمله این مواد هستند. میکروسیلیس با عناوین دیگر نیز مشهور است. در این راهنما اصطلاح میکروسیلیس بر اساس تعریف موسسه بتن آمریکا به کار می رود. دیگر عناوین میکروسیلیس:
- اول، میکروسیلیس چگال شده.
- دوم، دوده سیلیس.
- سوم، میکروسیلیس تبخیر شده.
مواد دیگری نیز هستند که از نظر فیزیکی و شیمیایی کاملا به میکروسیلیس شباهت دارند. این مواد امکان دارد محصول جانبی یا محصول اصلی یک کارخانه باشند. بعضی از این مواد را می توان در بتن استفاده نمود، اما به طور معمول قیمت آنها از این مدل کاربرد ممانعت می نماید.
- اول، سیلیس ته نشین شده.
- دوم، سیلیس بخار شده.
- سوم، ژل سیلیس.
- چهارم، ژل کلوئیدی.
- پنجم، گرد سیلیس و خاک سیلیس. سیلیس بلوری اند اما مانند میکروسیلیس در بتن به کار نمی روند.
تولید:
میکروسیلیس محصول جانبی تولید فلز سیلیسیم یا آلیاژهای فروسیلیسیم در گدازه خانه های کوره های قوس الکتریکی می باشد. این فلزات در اغلب صنایع از قبیل تولید آلومینیوم و آهن، تولید چیپ ها کامپیوتری و تولید سیلیسیم ها که به صورت گسترده در روغن ها و درزگیرها مصرف می گردند، به کار می روند. اگرچه این مواد بسیار مفید هستند، اما کاربرد محصول جانبی میکروسیلیس بیشتر در صنعت بتن می باشد.
دودی که از کارخانه خارج می شود، همان میکروسیلیس می باشد. امروزه در ایالات متحده آمریکا اجازه نمی دهند که هیچ میکروسیلیسی در جو آزاد گردد.
خواص میکروسیلیس و واکنش ها در بتن:
میکروسیلیس بر خواص بتن تازه و سخت شده تاثیر دارد. این تاثیرات از خواص فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس ناشی می گردند. این قسمت به خواص و چگونگی اثر میکروسیلیس بر بهبود بتن تازه و سخت شده می پردازد.
خواص شیمیایی:
خواص شیمیایی میکروسیلیس در جدول زیر نشان داده شده است.
در ادامه هر کدام از این خواص را شرح خواهیم داد.
آمورف:
این اصطلاح به زبان ساده معنای این را می دهد که میکروسیلیس یک ماده بلوری نمی باشد. مواد بلورین در بتن حل نمی شوند. تمام مواد پیش از واکنش دادن باید حل گردند. فراموش نکنید که یک ماده بلوری در بتن وجود دارد که از نظر شیمیایی مثل میکروسیلیس می باشد. این ماده ماسه است. اگرچه ماسه در اصل سیلیسیم دی اکسید (SiO2) می باشد، اما به علت ماهیت بلوری اش واکنش نخواهد داد. سیلیسیم دی اکسید (SiO2) یک ترکیب واکنش پذیر در میکروسیلیس می باشد.
عناصر کمیاب:
امکان دارد مواد دیگری نیز در میکروسیلیس باشند که این امر به دوده باقی مانده از فلز تولید شده در گدازه خانه وابسته است. به طور معمول این مواد تاثیری بر عملکرد میکروسیلیس در بتن ندارند. مشخصات فنی استاندارد محدودیت هایی را برای بعضی از مواد که در این رده می باشند مشخص نموده اند.
اندازه ذره:
ذرات میکروسیلیس بی نهایت کوچک هستند. به صورتی که بیش از ۹۵ درصد ذرات از µm1 (یک میکرومتر) کوچکتر هستند. اندازه ذرات اهمیت زیادی در مشارکت فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس در بتن دارد.
چگالی انبوهی:
اصطلاح دیگری برای وزن مخصوص می باشد. چگالی انبوهی میکروسیلیس به فلزی که در کوره ساخته می گردد و چگونگی طرز کار کوره بسته است. از آن جا که به طور معمول چگالی انبوهی میکروسیلیس بعد از تولید بسیار پایین می باشد، این ماده به منظور حمل در مسافت های طولانی مناسب نمی باشد.
| خواص فیزیکی میکروسیلیس |
| اندازه ذره (متداول) : > µm 1 |
| چگالی انبوهی : (پس از تولید) : 130 تا kg/m3430 (چگال شده) : 480 تا kg/m2720 |
| چگالی ویژه : 2/2 |
| سطح ویژه : 15.000 تا m2/kg 30.000 |
چگالی ویژه:
یک عدد نسبی می باشد که نسبت میکروسیلیس به آب (که چگالی ویژه آن ۱/۰۰ است) را بیان می نماید. چگالی ویژه میکروسیلیس حدود ۲/۲ است که تا حدی از سیمان پرتلند (که چگالی ویژه آن 15/3 است) سبکتر می باشد. درنتیجه اضافه کردن میکروسیلیس به بتن، چگالی بتن را بالا نخواهد برد.
سطح ویژه:
سطح ویژه عبارت از کل سطح جانبی جرم معینی از یک ماده می باشد. از آنجا که ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک هستند، سطح ویژه آن ها بسیار زیاد می باشد. می دانیم هرچه ذرات ماسه کوچکتر، میزان آب بیشتری نیاز است، این مورد برای میکروسیلیس نیز صدق می کند و به همین جهت است که زمان مصرف میکروسیلیس در بتن از ترکیب آب با یک ماده افزودنی کاهنده یا فوق روان کننده استفاده خواهد شد. سطح جانبی میکروسیلیس را باید با آزمایش ویژه ای با عنوان «روش BET» یا «روش جذب نیتروژن» مشخص می شود. سطح جانبی که بر طبق روش الک یا نفوذپذیری هوا تعیین می گردد، برای میکروسیلیس بی معناست.