راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن بخش ششم: کاربرد میکروسیلیس در پروژه های عمرانی و طراحی اختلاط
میکروسیلیس، که به عنوان دوده سیلیس نیز شناخته می شود، یک محصول جانبی از تولید فروآلیاژهای سیلیکون است و به عنوان یک ماده پوزولانی در بتن برای بهبود خواص آن کاربرد فراوانی دارد. این ماده با داشتن ذرات بسیار ریز و سطح ویژه بالا، می تواند خواص مکانیکی و دوام بتن را به طور چشمگیری افزایش دهد.
ما در تلاش هستیم در یک سلسله مقاله به بررسی جامع خواص و اثرات میکروسیلیس با نگاهی بر کتاب راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن بر اساس گزارش کمیته 234 ACI بپردازیم. در این مقاله، کاربردهای میکروسیلیس در پروژه های عمرانی و اصول طراحی اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس را بررسی خواهیم کرد.پیشنهاد می کنیم برای درک بهتر موضوع، ابتدا سایر مقالات در این حیطه با عنوان راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن بخش اول، بخش دوم، بخش سوم، بخش چهارم و بخش پنجم را مطالعه نمایید.
کاربرد میکروسیلیس در پروژه های عمرانی
میکروسیلیس به دلیل خواص منحصر به فرد خود، در طیف گسترده ای از پروژه های عمرانی کاربرد دارد. در کتاب راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن به پل tsing ma و سدkinzua dam اشاره شده است که تصویر آن ها را در ادامه خواهید دید. در زیر به برخی از مهم ترین این کاربردها اشاره می کنیم:
- پل ها: بتن حاوی میکروسیلیس به دلیل مقاومت بالا، نفوذپذیری کم و مقاومت در برابر عوامل مخرب محیطی مانند یون های کلرید و سولفات ها، برای ساخت پل ها بسیار مناسب است. استفاده از میکروسیلیس در پل ها منجر به افزایش طول عمر سازه و کاهش هزینه های نگهداری می شود. برای مثال، پل Tsing Ma در هنگ کنگ از بتن حاوی میکروسیلیس برای افزایش دوام و مقاومت در برابر محیط دریایی خورنده استفاده کرده است.
- ساختمان های بلند: در ساخت ساختمان های بلند، بتن با مقاومت بالا و کارایی مناسب مورد نیاز است. میکروسیلیس با افزایش مقاومت فشاری بتن، امکان ساخت سازه های بلندتر و با دهانه های بزرگتر را فراهم می کند. همچنین، بهبود کارایی بتن حاوی میکروسیلیس، اجرای پروژه را تسهیل می کند. به عنوان نمونه، در ساخت برج 311 South Wacker Drive در شیکاگو از بتن حاوی میکروسیلیس برای دستیابی به مقاومت بالا استفاده شده است.
- سازه های دریایی: بتن مورد استفاده در سازه های دریایی در معرض شرایط بسیار سخت مانند حمله یون های کلرید و سولفات ها، سایش ناشی از امواج و سیکل های تر و خشک شدن قرار دارد. میکروسیلیس با کاهش نفوذپذیری بتن، مقاومت آن را در برابر این عوامل مخرب افزایش می دهد و دوام سازه های دریایی را بهبود می بخشد. مرکز شهر کوالالامپور در مالزی نمونه ای از کاربرد موفق میکروسیلیس در سازه های دریایی است.
- سدها و سازه های هیدرولیکی: بتن مورد استفاده در سدها و سازه های هیدرولیکی باید در برابر فرسایش، سایش و حمله سولفات ها مقاوم باشد. میکروسیلیس با افزایش مقاومت بتن در برابر این عوامل، طول عمر و ایمنی این سازه ها را تضمین می کند. به عنوان مثال، در ترمیم حوضچه آرامش سد Kinzua در ایالات متحده از میکروسیلیس برای افزایش مقاومت در برابر سایش و فرسایش استفاده شده است.
- سازه های پارکینگ : سازه های پارکینگ به دلیل قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مانند نمک های یخ زا و روغن ها، در معرض خطر خوردگی قرار دارند. میکروسیلیس با کاهش نفوذپذیری بتن در برابر یون های کلرید، از خوردگی آرماتورها جلوگیری کرده و دوام این سازه ها را افزایش می دهد.
- شاتکریت: میکروسیلیس به طور گسترده در شاتکریت برای کاهش میزان هدر رفت مصالح ( rebound loss)، افزایش ضخامت قابل اجرا در هر لایه و بهبود کیفیت کلی بتن استفاده می شود.
طراحی طرح اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس
طراحی طرح اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس تفاوت هایی با بتن معمولی دارد. هدف از طراحی اختلاط، تعیین نسبت مناسب بین اجزای تشکیل دهنده بتن (سیمان، میکروسیلیس، سنگدانه، آب و مواد افزودنی شیمیایی) برای دستیابی به خواص مطلوب بتن تازه و سخت شده است.
1 . عوامل موثر در طراحی اختلاط
در طراحی اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس، براساس کتاب راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن عوامل زیر باید در نظر گرفته شوند:
1.1 مقدار میکروسیلیس: مقدار میکروسیلیس معمولاً به صورت درصدی از وزن سیمان بیان می شود و بین 5 تا 15 درصد متغیر است. مقدار بهینه میکروسیلیس به نوع سیمان، اندازه حداکثر سنگدانه، نسبت آب به سیمان و خواص مورد نظر بتن بستگی دارد.
1.2 نسبت آب به سیمان (w/c): کاهش نسبت w/c باعث افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری بتن می شود. با این حال، افزودن میکروسیلیس به دلیل افزایش سطح ویژه ذرات، نیاز به آب بتن را افزایش می دهد. بنابراین، استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب (water-reducing admixtures) و فوق روان کننده ها برای حفظ کارایی بتن ضروری است.
1.3 نوع و اندازه سنگدانه: نوع و اندازه سنگدانه ها بر کارایی، جداشدگی و آب انداختن بتن تاثیر می گذارد. استفاده از سنگدانه های با حداکثر اندازه بزرگتر، میزان خمیر سیمان مورد نیاز را کاهش داده و در نتیجه احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی را کاهش می دهد.
- 1.4 مواد افزودنی شیمیایی: مواد افزودنی شیمیایی نقش مهمی در بهبود خواص بتن تازه و سخت شده دارند. استفاده از روان کننده ها و فوق روان کننده ها برای کاهش نسبت w/c و حفظ کارایی بتن حاوی میکروسیلیس ضروری است. براساس کتاب راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن، سایر مواد افزودنی مانند حباب زاها (air-entraining agents) برای بهبود مقاومت بتن در برابر یخ زدگی و آب شدگی و کندگیر کننده ها (retarders) برای کنترل زمان گیرش بتن در هوای گرم کاربرد دارند.
- 1.5 نوع سیمان: نوع سیمان مورد استفاده بر خواص بتن حاوی میکروسیلیس تاثیر می گذارد. سیمان های پرتلند معمولی (OPC) و سیمان های پوزولانی برای استفاده در بتن حاوی میکروسیلیس مناسب هستند.
- 1.6 روش اختلاط: ترتیب و مدت زمان اختلاط اجزای بتن بر یکنواختی و کیفیت بتن نهایی تاثیر می گذارد. اختلاط مناسب برای توزیع یکنواخت میکروسیلیس و جلوگیری از تشکیل کلوخه ها ضروری است.
-
مراحل طراحی اختلاط
مراحل کلی طراحی اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس به شرح زیر است:
- 2.1 تعیین مقاومت مورد نظر: مقاومت فشاری مورد نظر بتن در سنین مختلف (به عنوان مثال، 28 روزه) بر اساس الزامات پروژه تعیین می شود.
- 2.2 انتخاب نسبت w/c: با توجه به مقاومت مورد نظر و شرایط محیطی، نسبت w/c مناسب انتخاب می شود. برای بتن حاوی میکروسیلیس، نسبت w/c معمولاً پایین تر از بتن معمولی در نظر گرفته می شود تا دوام آن افزایش یابد.
- 2.3 تعیین مقدار سیمان و میکروسیلیس: مقدار سیمان و میکروسیلیس بر اساس نسبت w/c، مقدار میکروسیلیس به سیمان و الزامات مقاومت تعیین می شود.
- 2.4 انتخاب سنگدانه ها: نوع و اندازه سنگدانه ها با توجه به کارایی مورد نظر، حداکثر اندازه سنگدانه و الزامات دانه بندی انتخاب می شوند.
- 2.5 تعیین مقدار آب: مقدار آب مورد نیاز برای دستیابی به کارایی مطلوب با توجه به نسبت w/c، مقدار سیمان و میکروسیلیس و نوع سنگدانه ها تعیین می شود.
- 2.6 انتخاب مواد افزودنی شیمیایی: نوع و مقدار مواد افزودنی شیمیایی با توجه به شرایط آب و هوایی، الزامات کارایی و سایر ملاحظات پروژه تعیین می شود.
- 2.7 اختلاط آزمایشی: پس از تعیین مقادیر اولیه اجزای بتن، چندین مخلوط آزمایشی در آزمایشگاه تهیه و آزمایش می شوند تا به طرح اختلاط بهینه دست یابیم.
- 2.8 تنظیمات نهایی: در صورت نیاز، تنظیمات نهایی در مقادیر اجزای بتن بر اساس نتایج آزمایش های مخلوط آزمایشی انجام می شود.
- ملاحظات اجرایی
در این بخش از مقاله با نگاهی بر کتاب راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن به بررسی ملاحظات اجرایی که در بهینه سازی بتن حاوی میکروسیلیس موثرند می پردازیم.برای دستیابی به کیفیت مطلوب بتن حاوی میکروسیلیس، رعایت نکات زیر در هنگام اجرا ضروری است:
- 3.1 حمل و نقل و جابجایی میکروسیلیس: میکروسیلیس به دلیل نرمی زیاد، می تواند باعث ایجاد گرد و غبار شود. حمل و نقل و جابجایی آن باید به گونه ای انجام شود که از انتشار گرد و غبار جلوگیری شود.
- 3.2 اختلاط: اختلاط مناسب اجزای بتن برای توزیع یکنواخت میکروسیلیس و جلوگیری از تشکیل کلوخه ها ضروری است. مدت زمان اختلاط ممکن است در مقایسه با بتن معمولی افزایش یابد.
- 3.3 ریختن و پرداخت: بتن حاوی میکروسیلیس چسبنده تر از بتن معمولی است و ممکن است نیاز به دقت بیشتری در هنگام ریختن و پرداخت داشته باشد.
- 3.4 عمل آوری: عمل آوری مناسب بتن حاوی میکروسیلیس برای جلوگیری از خشک شدن سریع و ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی پلاستیکی ضروری است. روش های عمل آوری شامل استفاده از آب، پوشش های عمل آوری و بخار می باشد.
همان گونه که گفته شد ما در تلاشیم در یک سلسله مقاله براساس کتاب راهنمای استفاده از میکرو سیلیس در بتن به بررسی نقش میکرو سیلیس در صنعت ساختمان بپزدازیم. میکروسیلیس یک ماده افزودنی موثر برای بهبود خواص بتن و افزایش دوام سازه های بتنی است. استفاده از میکروسیلیس در پروژه های عمرانی مختلف، از جمله پل ها، ساختمان های بلند، سازه های دریایی و سدها، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
بنا بر کتاب راهنمای استفاده از میکروسیلیس در بتن طراحی صحیح طرح اختلاط و رعایت ملاحظات اجرایی برای دستیابی به کیفیت مطلوب بتن حاوی میکروسیلیس ضروری است. با استفاده از میکروسیلیس می توان سازه های بتنی با عملکرد بالا و طول عمر طولانی تر ساخت. برای استفاده از مشاوره متخصصان ما در زمینه دوز مصرف و نحوه ی اجرای و تهیه میکرو سیلیس می توانید با مشاوران ما در سایت های بتنو و ایران بتن تماس حاصل نمایید.
