راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن بخش اول

راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن، گزارش شده توسط کمیته 234 ACI بخش اول

“راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن” کمیته 234 موسسه بتن آمریکا (ACI) به عنوان یک منبع جامع برای درک و استفاده مؤثر از میکروسیلیس به عنوان یک ماده سیمانی مکمل (SCM) ارزشمند در ساخت و ساز بتنی عمل می‌کند.ما قصد داریم در یک سلسله مقاله به بررسی اثرات و همچنین راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن با نگاهی بر این کتاب داشته باشیم. درادامه با اهمیت استفاده از میکروسیلیس و منشا و اثرات آن آشنا خواهیم شد.

مقدمه کلی بر میکروسیلیس

در این سلسله مقالات بر اهمیت رو به رشد میکروسیلیس به عنوان ماده‌ای که قادر به بهبود قابل توجه خواص بتن است، تأکید خواهیم کرد. عملکرد دوگانه میکروسیلیس به عنوان یک افزودنی قوی بهبود دهنده خواص و همچنین به عنوان ماده‌ای مناسب برای جایگزینی جزئی سیمان پرتلند، زمینه را برای درک جامع مزایای چندوجهی میکروسیلیس فراهم می‌کند.

انگیزه اولیه برای استفاده گسترده از میکروسیلیس مستقیماً با اجرای اقدامات سختگیرانه کنترل آلودگی هوا در کشورهای صنعتی مختلف مرتبط است. این مقررات زیست محیطی، جمع‌آوری و جلوگیری از انتشار این ذرات ریز، محصول جانبی فرآیندهای صنعتی خاص، به اتمسفر را الزامی کرد. در نتیجه، ماده‌ای که در ابتدا به عنوان یک جریان زباله صنعتی در نظر گرفته می‌شد، به یک منبع بسیار ارزشمند برای بهبود قابل توجه ویژگی‌های عملکردی بتن تبدیل شده است .

دیدگاه تاریخی و تحقیقات اولیه

تحقیقات پیشگامانه انجام شده در کشورهای اسکاندیناوی، به ویژه در ایسلند، نروژ و سوئد، در اواسط قرن بیستم، پتانسیل پوزولانی قابل توجه میکروسیلیس را آشکار کرد. انتشار اولین مقاله مستند در مورد این موضوع توسط برنهارت در سال 1952 به عنوان یک لحظه محوری در انتشار دانش در مورد این ماده برجسته شده است.

کاربردهای اولیه میکروسیلیس در بتن عمدتاً بر ظرفیت آن برای جایگزینی بخشی از سیمان پرتلند در طرح اختلاط، اغلب همراه با مواد افزودنی کاهنده آب، متمرکز بود. این پذیرش اولیه پتانسیل دستیابی به مزایای اقتصادی از طریق جایگزینی سیمان و بهبود کارایی بتن تازه را نشان داد. با این حال، تأثیر تحول‌آفرین واقعی میکروسیلیس با توسعه و در دسترس قرار گرفتن گسترده مواد افزودنی کاهنده آب با دامنه بالا (HRWRA)، که معمولاً به عنوان فوق روان‌کننده‌ها شناخته می‌شوند، محقق شد.

این مواد افزودنی پیشرفته امکان تولید بتن با عملکرد بالا با مقادیر قابل توجهی میکروسیلیس را فراهم کردند که منجر به افزایش چشمگیر مقاومت و ویژگی‌های دوام شد. این پیشرفت، کاربرد میکروسیلیس را در پروژه‌های ساختمانی سخت‌تر و حیاتی‌تر گسترش داد.

از نقاط عطف مهم در پذیرش بتن میکروسیلیس در ایالات متحده را می توان اولین کاربردهای عمده بتن آماده حاوی میکروسیلیس توسط نورسم در سال 1978 برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت استثنایی در برابر حمله شیمیایی داشتند، نام برد. یک گام مهم در جهت پذیرش گسترده‌تر در بخش دولتی، پروژه سپاه مهندسین در اواخر سال 1983 بود که اولین پروژه مناقصه عمومی بود که از بتن میکروسیلیس استفاده کرد. این پروژه‌های اولیه و در مقیاس بزرگ به عنوان نمایش‌های حیاتی در دنیای واقعی از مزایای عملی و امکان‌سنجی کلی راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن و سناریوهای ساخت و ساز متنوع عمل کردند.

میکروسیلیس در مقابل سایر اشکال سیلیس مصنوعی

میکروسیلیس به طور منحصر به فرد توسط منشأ آن به عنوان یک محصول جانبی فرآیندهای صنعتی با دمای بالا، یعنی تولید فلز سیلیسیم و آلیاژهای فرو سیلیسیم در کوره‌های قوس الکتریکی، تعریف می‌شود. دماهای شدید موجود در این فرآیندها منجر به تبخیر مونوکسید سیلیسیم (SiO) می‌شود که متعاقباً اکسید شده و به شکل ذرات کروی بسیار ریز متشکل از دی اکسید سیلیسیم آمورف (SiO2) متراکم می‌شود.در این بخش از مقاله راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن به بررسی تفاوت میکروسیلیس با دیگر سیلیس ها می پردازیم.

در مقابل، سایر سیلیس‌های مصنوعی، مانند سیلیس رسوبی و ژل سیلیس، از طریق فرآیندهای شیمیایی کاملاً متفاوت تولید می‌شوند و در نتیجه دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متمایزی هستند. در حالی که این اشکال جایگزین سیلیس نیز ممکن است درجات مختلفی از واکنش پوزولانی را نشان دهند، توزیع اندازه ذرات، سطح ویژه و سایر ویژگی‌های مهم آنها به طور قابل توجهی با میکروسیلیس متفاوت است.

این تمایز از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا خواص منحصر به فرد میکروسیلیس مستقیماً مسئول اثرات خاص و اغلب برتر آن بر عملکرد بتن است. محصولات دیگر سیلیس مصنوعی مواد تولید شده عمدی هستند و در حالی که ممکن است در کاربردهای خاص مؤثر باشند، نباید به دلیل منشأ متفاوت و خواص نهایی آنها با میکروسیلیس اشتباه گرفته شوند یا معادل آن در نظر گرفته شوند.

استفاده از میکروسیلیس در بتن

در این بخش یک نمای کلی اساسی از روش‌های اصلی راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن ارائه می شود. این بخش بر دو نقش اصلی که میکروسیلیس در فناوری بتن ایفا می‌کند، تأکید می‌کند:

جایگزینی جزئی سیمان پرتلند: میکروسیلیس می‌تواند برای جایگزینی بخشی از سیمان پرتلند در طرح اختلاط بتن استفاده شود. این جایگزینی اغلب بر اساس وزن به وزن انجام می‌شود، اگرچه ممکن است برای بهینه‌سازی ویژگی‌های عملکردی مورد نظر بتن حاصل، تنظیماتی لازم باشد. مزایای اقتصادی کاهش مصرف سیمان و بهبود عملکرد ارائه شده توسط میکروسیلیس، این روش را به یک عمل رایج و جذاب در بسیاری از کاربردهای بتنی تبدیل کرده است.
افزودنی بهبود دهنده خواص: حتی زمانی که در مقادیر نسبتاً کم استفاده می‌شود، میکروسیلیس به عنوان یک افزودنی بسیار مؤثر عمل می‌کند و قادر است طیف گسترده‌ای از خواص بتن تازه و سخت شده را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این بهبودها شامل افزایش مقاومت فشاری و خمشی، افزایش مقاومت در برابر نفوذپذیری، کاهش نفوذپذیری و افزایش مقاومت در برابر حمله شیمیایی است.

دقت شود که روش و مقدار مصرف بهینه میکروسیلیس به الزامات عملکردی خاص بتن، ویژگی‌های سایر اجزای مخلوط و شرایط محیطی حاکم بستگی دارد.

استفاده از میکروسیلیس در سیمان‌های آمیخته

سیمان‌های آمیخته با آسیاب کردن کلینکر سیمان پرتلند با سایر مواد پوزولانی یا سیمانی، یا با آسیاب کردن جداگانه مواد و سپس مخلوط کردن آنها تولید می‌شوند. میکروسیلیس می‌تواند در مرحله تولید به سیمان‌های آمیخته اضافه شود تا یک محصول سیمانی با خواص بهبود یافته از ابتدا تولید شود.

این روش سهولت در جابجایی را فراهم می‌کند و توزیع همگن میکروسیلیس در ماتریس سیمانی را تضمین می‌کند. برای حصول اطمینان بیشتر مشخصات مربوط به سیمان‌های آمیخته حاوی میکروسیلیس وجود دارد و برای اطمینان از کیفیت و عملکرد مهم است.

دسترسی جهانی به میکروسیلیس

به عنوان یک محصول جانبی صنایع فرو سیلیسیم و فلز سیلیسیم، تولید میکروسیلیس از نظر جغرافیایی به مکان‌های تولید این صنایع وابسته است. در مناطقی که تولید این آلیاژها قابل توجه است، میکروسیلیس به طور کلی در دسترس است. با این حال، در مناطقی که این صنایع کمتر توسعه یافته‌اند، ممکن است دسترسی به میکروسیلیس محدودتر باشد و هزینه حمل و نقل می‌تواند عامل مهمی در تصمیم‌گیری برای استفاده از آن باشد.

با وجود این ملاحظات، افزایش آگاهی از مزایای میکروسیلیس و تقاضا برای بتن با عملکرد بالا و دوام بیشتر، منجر به گسترش دامنه دسترسی به این ماده در سطح جهانی شده است

فهرست مطالب ارایه شده در مقالات بعدی:

همان گونه که اشاره شد ما در یک سلسله مقالات براساس کتاب “راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن”قصد داریم به بررسی اجمالی اثرات میکروسیلیس در بتن بپردازیم در ادامه لیست مطالبی که به ترتیب انتشار خواهند یافت را مشاهده می نمایید:

خواص میکروسیلیس: تشریح خواص فیزیکی و شیمیایی میکروسیلیس که بر عملکرد آن در بتن تأثیر می‌گذارد.
تأثیر بر خواص بتن تازه: بررسی چگونگی تأثیر میکروسیلیس بر کارایی، انسجام و جداشدگی مخلوط بتنی.
تأثیر بر خواص بتن سخت شده: بررسی چگونگی بهبود مقاومت (فشاری، خمشی، کششی)، دوام (مقاومت در برابر نفوذ یون کلرید، حمله سولفات، واکنش قلیایی-سیلیسی)، و کاهش نفوذپذیری بتن در اثر استفاده از میکروسیلیس.
طراحی اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس: ارائه راهنمایی برای تعیین مقدار مناسب میکروسیلیس و تنظیم طرح اختلاط برای دستیابی به خواص مورد نظر.
روش‌های اختلاط، حمل و ریختن بتن حاوی میکروسیلیس: ارائه توصیه‌های عملی برای اطمینان از handling مناسب بتن حاوی میکروسیلیس.
کنترل کیفیت: بحث در مورد روش‌های کنترل کیفیت برای اطمینان از کیفیت میکروسیلیس و بتن تولید شده با آن.
کاربردهای ویژه: بررسی کاربردهای خاص بتن حاوی میکروسیلیس در سازه‌های مختلف، از جمله پل‌ها، تونل‌ها، سازه‌های دریایی و بتن‌های با مقاومت بالا.
ملاحظات اقتصادی: ارزیابی جنبه‌های اقتصادی استفاده از میکروسیلیس، از جمله هزینه مواد و مزایای عملکردی.

و در بخش پایانی این مقاله ذکر این نکته ضرورت دارد که برای اطلاع از میزان مصرف و چگونگی طرح اختلاط میکروسیلیس حتما باید از مشورت متخصصین این حوزه بهره مند شد. شما می توانید برای این منظور با مشاوران ما در سایت های بتنو و ایران بتن تماس حاصل نمایید.