میکروسیلیس چیست ؟

میکروسیلیس چیست ؟

میکروسیلیس ماده ای با واکنش پذیری بالاست که در مقادیر نسبتا کم برای افزایش خواص بتن به کار می رود.این ماده محصول جانبی تولید فلزات خاص در کوره های قوس الکتریکی است.

تعریف میکروسیلیس

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 است " تعریف می کند (ACI 116R).میکروسیلیس پودری خاکستری رنگ ، تا حدی شبیه سیمان پرتلند یا خاکستر های بادی است.

معمولا ، میکروسیلیس در رده مواد مکمل سیمانی رده بندی می شود.این اصطلاح به موادی اطلاق می شود که همراه سیمان پرتلند در بتن مصرف می شوند.این مواد خواص زیر را از خود نشان می دهند:

1. پوزولانی .مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط می شوند، مقاومت کسب نمی کنند.میکروسیلیس و خاکستر بادی کم کلسیم از جمله این موادند که میکروسیلیس باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد میکروسیلیس مصرفی در مخلوط های سیمانی ASTM C 1240، و خاکستر بادی کم کلسیم از جمله این موادند که میکروسیلیس باید با ملزومات مشخصات فنی استاندارد خاکستر ذغال سنگ و پوزولان های طبیعی خام و کلسینه شده رده F  مصرفی در بتن ASTM C 618 ، مطابق باشد.
2. سیمانی.مواد دارای این خاصیت هنگامی که با آب مخلوط می شوند ، مقاومت کسب می کنند.سرباره کوره آهن گذاری آسیاب شده و خاکستر بادی پر کلسیم از جمله این موادند که سرباره کوره آهن گذاری آسیاب شده مصرفی در بتن و ملات ASTM C 618   ، و خاکستر بادی پر کلسیم باید با ملزومات خاکستر بادی رده C  یعنی ASTM C 618 ,  مطابق باشد.
3. پوزولانی و سیمانی.ترکیبی از هر دو خاصیت بالا ، برخی از خاکسترهای بادی از جمله این موادند.میکروسیلیس را به نام های دیگری نیز می شناسند.در این راهنما اصطلاح میکروسیلیس طبق تعریف موسسه بتن آمریکا به کار برده شده است.سایر نام های میکروسیلیس عبارت اند از :

• میکروسیلیس چگال شده.
• دوده سیلیس .
• میکروسیلیس تبخیر شده.

مواد دیگری نیز وجود دارند که از نظر فیزیکی و شیمیایی کاملا شبیه میکروسیلیس اند.این مواد ممکن است ، محصول جانبی یا محصول اصلی یک کارخانه باشند.برخی از این مواد را می توان در بتن به کار برده ، اما معمولا قیمت آنها از این نوع کاربرد ممانعت می کند.

• سیلیس ته نشین شده.
• سیلیس بخار شده.
• ژل سیلیس .
• ژل کلوئیدی.
• گرد سیلیس و خاک سیلیس.سیلیس بلوری اند، اما مانند میکروسیلیس در بتن کاربرد ندارند.

میکرو سیلیس محصول جانبی تولید فلز سیلیسیم یا آلیاژهای فروسیلیسیم در گدازه خانه های کوره های قوس الکتریکی است.این فلزات در بسیاری از صنایع از قبیل تولید آلومینیوم و آهن ، ساخت چیپ های کامپیوتری ، و تولید سیلیسیم ها که به طورر گسترده در روغن ها و درزگیرها مصرف می شوند، کاربرد دارند.اگرچه این مواد بسیار مفیدند، اما کاربرد محصول جانبی میکروسیلیس بیشتر صنعت بتن است.

یک گدازه خانه را پیش از آنکه میکروسیلیس متصاعد شده از آن برای مصرف در بتن و سایر کاربرد ها جمع آوری شود."دودی"  که از کارخانه خارج می شود ، همان میکروسیلیس است.امروزه ، در ایالات متحده اجازه داده نمی شود که هیچ میکروسیلیسی در جو آزاد شود.میکروسیلیس در فیلترخانه های کیسه ای بسیار بزرگ جمع آوری شده و سپس به طور مستقیم یا پس از فرآوری های بیشتر که ، برای مصرف در بتن توزیع می شود.

خواص میکروسیلیس و واکنش در بتن

میکروسیلیس بر خواص بتن تازه و سخت شده اثر می گذارد.این تاثیرات از خواص فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس ناشی می شوند.

خواص شیمیایی :

• آمورف.این اصطلاح به زبان ساده بدین  معنی است که میکروسیلیس یک ماده بلوری نیست.مواد بلورین در بتن حل نمی شوند.کلیه مواد قبل از واکنش دادن باید حل شوند.فراموش نکنید که یک ماده بوری در بتن وجود دارد که از نظر شیمیایی مانند میکروسیلیس است.این ماده ماسه می باشد.اگر چه ماسه در اصل سیلیسم دی اکسید (SiO2) است ، اما به دلیل ماهیت بلوری اش واکنش نمی دهد.
• سیلیسم دی اکسید (sio2) .یک ترکیب واکنش پذیر در میکروسیلیس است.چگونگی واکنش میکروسیلیس در بتن : 1- آمورف 2- سیلیسم دی اکسید 85% 3- عناصر کمیاب بسته به نوع دوده
• عناصر کمیاب.ممکن است ، مواد دیگری نیز در میکروسیلیس وجود داشته باشند که این امر به دوده باقی مانده از فلز تولید شده در گذاره خانه بستگی دارد.معمولا ، این مواد تاثیری بر عملکرد میکروسیلیس در بتن ندارند.مشخصات فنی استاندارد محدودیت هایی را برای برخی از مواد که در این رده هستند ، مشخص کرده اند.

خواص فیزیکی :

خواص فیزیکی اصلی میکروسیلیس به شرح زیر می باشد :

• اندازه ذره .ذرات میکروسیلیس بی نهایت کوچک اند، به طوری که بیش از 95 درصد ذرات از یک میکرومتر کوچک ترند.اندازه ذرات اهمیت به سزایی در مشارکت فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس در بتن دارد.
• چگالی انبوهی.اصطلاح دیگری برای وزن مخصوص است.چگالی انبوهی میکروسیلیس به فلزی که در کوره ساخته می شد و چگونگی طرز کار کوره بستگی دارد.از آنجا که معمولا چگالی انبوهی میکروسیلیس پس از تولید بسیار پایین است ، این ماده برای حمل در مسافت های طولانی اقتصادی نیست.
• چگالی ویژه .چگالی ویژه یک عدد نسبی است که نسبت میکروسیلیس به آب (که چگالی وژه آن 1.00 است) را بیان می کند.این عدد در نسبت بندی بتن ، کاربرد دارد.چگالی ویژه میکروسیلیس حدود 2.2 است که تا حدی از سیمان پرتلند (که چگالی ویژع آن 3.15 است) سبک تر می باشد.بنابراین ، اضافه کردن میکروسیلیس به بتن ، چگالی بتن را افزایش نمی دهد.
• سطح ویژه.سطح ویژه عبارت از کل سطح جانبی جرم معینی از یک ماده است.از آنجا که ذرات میکروسیلیس بسیار کوچک اند، سطح ویژه آنها بسیار زیاد است.می دانیم هر چه ذرات ماسه کوچک تر باشند، به میزان آب بیشتری نیاز دارند، چنین موردی برای میکروسیلیس نیز صادق است و به همین دلیل است که هنگام مصرف میکروسیلیس در بتن از ترکیب آب با یک ماده افزودنی کاهنده یا فوق روان کننده استفاده می شود.سطح جانبی میکروسیلیس را باید با آزمایشی ویژه ای به نام "روش BET" یا "روش جذب نیتروژن" تعیین کرد.سطح جانبی که به بر اساس روش الک یا نفوذ پذیری هوا تعیین می شود، برای میکروسیلیس بی معنی است.

واکنش ها در بتن

مصرف میکروسیلیس باعث تغییرات مثبت در میکروساختار بتن می شود.این تغییرات به دو گونه مختلف مشاهده می شوند، اما از اهمیت یکسان برخوردارند.تغییر اول مربوط به مشارکت فیزیکی  میکروسیلیس و تغییر مربوط به واکنش شیمیایی آن است.در اینجا هر دو تغییر به طور مختصر شرح داده شده است :

• مشارکت فیزیکی.مصرف میکروسیلیس سبب اضافه شدن میلیون ها میلیون ذره بسیار ریز به مخلوط بتن می شود.همان طور که مصالح سنگی ریزدانه در مکاهای خالی بین ذرات مصالح سنگی درشت  دانه قرار می گیرند، میکروسیلیس نیز در فضاهای خالی بین دانه های سیمان قرار می گیرد.این پدیده را از انباشتگی ذرات یا میکرو – پر شدگی می نامند.حتی اگر میکروسیلیس به طور شیمیایی واکنش ندهد، نیز اثر میکرو سبب بهبودهای به سزایی در ماهیت بتن می شود.
• مشارکت شیمیایی.میکروسیلیس به دلیل مقدار بسیار بالای دی اکسید سیلیسم آمورف ، یک ماده پوزولانی بسیار واکنش پذیر در بتن است.هنگامی که سیمان پرتلند در بتن واکنش می دهد، هیدروکسید کلسیم آزاد می کند.میکروسیلیس با این هیدروکسیدکلسیم واکنش داده و یک ماده چسبنده دیگر به نام هیدرات سیلیکات کلسیم را تشکیل می دهد که بسیار شبیه هیدرات سیلیکات کلسیم حاصل از سیمان پرتلند است.این ماده چسبنده خواص بتن میکروسیلیسی سخت شده را بهبود می دهد.