معرفی میکروسیلیس(فصل اول)

میکروسیلیس، کریستالیزاسیون بتن _ مکانیزم عملکرد  درآب‌بندی بتن

مقدمه

آب بندی سازه های بتنی

یکی از مشکلات شایع در ساخت سازه های بتنی مانند: مخازن ذخیره آب، فاضلاب، لاگون‌های صنعتی، منهول تاسیسات، فونداسیون سازه در جوار آب و رطوبت، اسکله و بنادر، خطوط انتقال تاسیسات خدمات شهری،  آب بند نمودن و پایداری آن در دراز مدت پس از اتمام کار در سازه‌های بتنی می‌باشد.

عوامل اصلی عدم حصول نتیجه صددرصدی آب بندی سازه های بتنی:

_ وجود منافذ ریز ناشی از طرح اختلاط نامناسب، ساخت بتن، اجرای غیر اصولی و عمل آوری ضعیف بتن

_ وجود شکاف‌های ریز ناشی از ترک خوردن براثر انقباض و انبساط و همچنین فشارهای استاتیکی و دینامیکی

_ قرار گرفتن زود هنگام بتن در معرض سرما و یا گرمای شدید و در نتیجه ضعیف و یا پوک شدن آن

_ انتخاب نوع متریال نامناسب آب‌بند در زمان ساخت

_ صدمه دیدن عایق رطوبتی غشائی ورقه‌ای یا امولسیون‌ها در حین عملیات اجرائی

_ کاهش مقاومت و تخریب بتن متاثر از عوامل مخرب شیمیائی، فیزیکی و یا مکانیکی

_ استفاده نکردن از انواع درزگیرها، واتر استاپ، نصب غیر اصولی در تثبیت نقاط جوش و سر به سر

_ روش اجرای آرماتور ‌بندی(مفتول، میلگرد مازاد)، انتخاب نادرست نوع بولت میان قابی، نوع قالب (تسمه‌ای)

_ عدم توجه به شرائط فنی، توپوگرافی، شرایط اقلیمی در جانمائی موقعیت سازه بتنی و سایر…..

لذا ، با توجه به حساسیت بسیار بالای برخی از سازه های بتنی که نیاز به آب بندی صد در صدی، دائم و پایدار دارند، در صورت عدم توجه به هر یک از موارد فوق الذکر و یا نکات فنی دیگر، ممکن است خسارت و صدمات زیادی بر سازه و همچنین فضای پیرامون آن ببار آورد. بدین منظور لازم و ضروری است، سازه بتنی مورد نظر از هر حیث با مطمئن‌ترین فناوری و روش اجرائی صحیح، مراحل آب بندی انجام گردد.

“فصل اول“

_ معرفی میکرو سیلیس و عملکرد آن درکاهش نفوذ پذیری آب بر بتن

“فصل دوم”

_ معرفی کریستالیزاسیون و عملکرد آن در آب‌بندی بتن

“فصل سوم“

_ تمایز عملکرد میکروسیلیس با کریستالیزاسیون

فصل اول:

سیلیس و میکروسیلیس در بتن PPT

 

وجود حفره های کوچک بتن که در بدلیل فاصله میکرونی مخلوط سنگدانه‌ها با سیمان ایجاد شده می‌توانند سبب نفوذ آب یا سایر مواد تهاجمی سولفات‌ها، کلرایدها و یا کربوناتاسیون‌ به داخل بتن باشند. این عامل می توان ساختار فولادی تقویت کننده را  مورد حمله قرار داد که منجر به رشد کروژن و خوردگی آن شود. نانو ذرات‌های سیلیسی می توانند به عنوان ماده افزودنی در بتن UHPC (بتن فوق العاده با عملکرد بالا) برای کاهش موئینگی‌ها و افزایش انواع مقاومت‌های بتن کاربرد موثری داشته باشد.

وقتی از میکروسیلیس به عنوان یک افزودنی در بتن استفاده می شود، به عنوان ماده پرکننده در واکنش و عملکرد سیمان عمل کرده، ذرات ریز سیلیس در بتن کوچک‌ترین فضاهای بین دانه‌بندی با سیمان و بین ماتریس‌های گذشته سیمان را پر می کند. میکروسیلیس همچنین با هیدروکسید کلسیم ترکیب شده و از طریق واکنش پوزولانیک، هیدرات کلسیم اضافی ایجاد می کند. خواص ایجاد شده در اثر هر دوی این عملکردها منجر به تهیه بتن متراکم، محکم با کمترین میزان نفوذ پذیری آب و یا سایر مواد می‌شوند.

بهترین نسبت طبیعی اختلاط میکرو سیلیس در بتن بین 7 تا 10 درصد وزن سیمان مصرفی می‌باشد. چنانچه گاهی مواقع از میکروسیلیس بعنوان افزودنی تا 15 درصد وزن سیمان مصرفی استفاده شود، پتانسیل برای بتن بسیار مقاوم اما شکننده وجود دارد. افزودن میکروسیلیس در بتن نیاز آب در مخلوط بتن را افزایش می دهد، درصد بالای افزودنی آن در بتن، نیاز به استفاده از کاهنده‌های آب (روان کننده‌ها) با کیفیت بالا را دارد. با این حال، میزان دوز کمتر از 5 درصد به طور معمول به روان کننده‌ها و کاهش میزان آب نیاز ندارد.

نحوه کار میکروسیلیس در بتن:

میکروسیلیس بتن را از طریق دو مکانیزم اولیه – واکنش پایه پوزولانی و اثر میکروفیلر بهبود می بخشد. همانطور که در زیر نشان داده شده است ، هنگامی که آب به سیمان پرتلند اضافه می شود ، تشکیل دو محصول ایجاد می شود:

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

هیدرات سیلیکات کلسیم تشکیل شده بعنوان یک اتصال دهنده قوی ذرات بتن عمل کرده و آنها را در کنار هم نگه می دارد. هیدروکسید کلسیم ضعیف به عنوان یک ماده چسباننده  بین ذرات بتن کمک نخواهد کرد و فقط می تواند به اندازه یک چهارم حجم هیدراتاسیون تولید شده عملکرد داشته باشد. با ورود آب یا رطوبت در بتن هیدروکسید کلسیم می تواند با دی اکسیدکربن ترکیب شده و نمکی محلول ایجاد کند و به روش تبلور خود را در سطوح نشان دهد این عملکرد می‌تواند مشکلات زیادی را در معماری و شکل ظاهری بتن ایجاد نماید. چنانچه هیدروکسید کلسیم زیاد عمل آید، ممکن است بتن را در معرض حملات شیمیایی و واکنشهای جانبی اثرات مواد قلیایی قرار دهد.

میکروسیلیس‌های پوزولانی با هیدروکسید کلسیم و آب واکنش نشان می دهند و ژل سیلیکات کلسیم متصل شده بیشتری تولید می کند، این در حالیست که به طور همزمان محتوای هیدروکسید کلسیم را کاهش می دهند، همانطور که در واکنش شیمیایی زیر نشان داده شده است: 

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

 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O ———–> CSH

هیدرات سیلیکات کلسیم تشکیل یافته، بعنوان پیوند دهنده‌ای قوی اجزاء بتن به یکدیگر عمل کرده و مقاومت بتن را بهبود می‌بخشد و همچنین به کاهش نفوذپذیری آب کمک می‌کند، طبق توضیحات داده شده در بالا، اثرات مفید و چشم‌گیر عملکرد میکروسیلیس را می‌توان با تصاویر میکروسکوپی که بیش از دو هزار برابر بزرگتر شده است را در شکل (2 و 3) مشاهده کرد:

میکروسیلیس در بتن

 شکل شماره 2 بتن بدون افزودنی میکروسیلیس را نشان داده است. بلورهای هیدروکسید کلسیم نا پیوسته در قابل مشاهده می‌باشد.

برعکس در شکل شماره 3 که نمای مشابهی را با بتن میکروسیلیس نشان می دهد. هیدرات سیلیکات کلسیم پیوند بسیار خوبی بین سیمان با سنگدانه‌ها ایجاد کرده و سبب شده است بتن قوی تری تولید گردد. این واکنش نفوذ پذیری آب در بتن را کاهش می دهد.عملکرد ظریف میکروسیلیس به آن اجازه می دهد تا فضاهای خالی میکروسکوپی بین ذرات سیمان را پر کند.

ملاحظات اجرا و عمل‌آوری صحیح بتن

کار با بتن میکروسیلیس دشوار نیست ، اما از آنجا که برای مصارف خاص استفاده می شود، باید از روشهای بتن ریزی با کیفیت خوب و عمل آوری آن اطمینان حاصل گردد.

بسته به عیار بتن و شرایط پمپ اسلامپ بتن نقش بسیار مهمیدارد. استفاده از یک فوق روان کننده یا کاهنده آب با برد بالا ، همراه با میکروسیلیس تقریباً به طور عمومی توصیه می شود. با افزودن میکروسیلیس به مخلوط، نیاز بتن به آب در هنگام عمل آوری می تواند افزایش یابد. رشد و تبلور سیلیس در بتن مستلزم حضور آب بوده لذا کیورینگ صحیح نقش مهمی را در این عملکرد خواهد داشت. برای تهیه سطح خوب بتن، باید روشهای ذکر شده در راهنمای بتن ریزی در شرایط آب و هوای گرم رعایت شود. یکی از بزرگترین تفاوتها در استفاده از میکروسیلیس در بتن در هنگام دوره گیرایش بتن رخ می دهد. افزودن میکروسیلیس عملاً آب در بتن  را از جذب کرده و باعث حساسیت آن نسبت به بتن معمولی در برابر ترک خوردگی انقباضی می‌شود.

خلاصه مزایا:

بخاطر ماهیت پوزولانی و عملکرد بسیار ظریف،  استفاده از افزودنی میکروسیلیس در بتن می تواند بسیاری از خصوصیات آن را بهبود بخشد و طیف وسیعی از خواص را در بتن ایجاد کند. از مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

– مقاومت بطور چشمگیری افزایش می یابد

– کاهش نفوذ پذیری آب و رطوبت

–  مقاومت بیشتر در برابر مخرب‌های شیمیایی

–  مقاومت بهتر در برابر حمله سولفات

–  بهبود مقاومت در برابر فرسایش هیدرولیکی

–  مقاومت بهتر در برابر واکنش مخرب مواد قلیایی

این مزایا باعث می شود بتن میکروسیلیس برای سازه‌های بتنی بسیاری از پروژه‌ها، سازه های دریایی، کفسازی صنعتی کارخانه‌ها مناسب باشد.

[irp posts=”25998″ name=”گزارش نحوه فعالیت در پروژه ملی ایران‌مال(فصل 4-6)”]