میکروسیلیس در بتن

استفاده از پودر میکروسیلیس به عنوان یک پوزولان مؤثر در بتن امروزه در دنیا بسیار رایج می باشد. ساختار بتن سخت شده از سنگدانه، خمیر سیمان سخت شده، و منافذ و حفرات خالی تشکیل شده است. منافذ که به شکل کانالهای میکروسکوپی تمام ماتریس بتن را فراگرفته است، محل عبور انواع سیالات به شکل گاز یا مایع می باشد. از طرفی بخش سخت شده خمیر سیمان که محیط سنگدانه ها را فرا گرفته و کانالهای موئینه داخل این خمیر گسترده شده اند، به دو فاز شیمیایی مجزا تقسیم می شوند. یک بخش اصلی بوده که فاز کلسیم سیلیکات هیدرات می باشد و عامل استحکام بخشی به بتن است و فاز دیگر ترکیب شیمیایی آهک آزادی می باشد که ناشی از واکنش هیدراتاسیون سیمان است. این بخش اخیر یک محصول جانبی ناخواسته فرآیند هیدراتاسیون می باشد که از لحاظ استحکام ضعیف بوده و از نظر شیمیایی نیز واکنش پذیری کمی بالائی بخصوص در محیطهای اسیدی دارد. همین عامل باعث می شود که در محیطهای با خورندگی بالا و بخصوص مرطوب دوام و عمر بتن کم می باشد.
استفاده از مواد پوزولانی به منظور حذف آهک آزاد در فرآیند هیدراتاسیون در مناطق خورنده بسیار رایج می باشد. خاکستر بادی، میکروسیلیس، سرباره، پوزولانهای طبیعی و زئولیت ها مواد افزودنی شناخته شده در صنعت بتن می باشند. شیمی پوزولانها، به حضور ترکیب سیلیسی مربوط است که ساختار آمورف دارد. سیلیس آمورف ناپایدار بوده و در مجاورت آهک حاصل هیدارتاسیون سیمان، وارد واکنش شده و محصول کلسیم سیلیکات هیدرات می دهد که اتفاقاً محصول اصلی واکنش هیدراتاسیون سیمان است. پس پوزولان ها زمانی وارد واکنش می شوند که مرحله اول هیدراتاسیون سیمان انجام شود و آهک آزاد در دسترس پوزولانها برای واکنش شیمیایی قرار گیرد.
یکی از مهمترین پوزولانها که در کشور ما به مصرف می رسد میکروسیلیس می باشد. این ماده در مقادیر بین ۳ تا ۱۰ درصد با سیمان جایگزین می شود و در این بازه نقش پوزولانی دارد. مقادیر بیشتر باعث اختلال در سرعت واکنش هیدراتاسیون شده و گیرش بتن را به تاخیر می اندازد و از طرفی چسبندگی در بتن را نیز بالا می برد. پائین بودن از این گستره نیز باعث می شود اثر بخشی خاصیت پوزولانی کم باشد. بسته به میزان خورندگی محیط و حساسیت سازه مقدار میکروسیلیس افزایش می یابد.
میکروسیلیس پوزولانی علاوه بر داشتن ساختار آمورف یک خصوصیت ممتاز دیگر نیز دارد که ریز بودن ذرات آن می باشد. این مسئله محاسن و معایبی دارد. از محاسن آن اینست که توان پر کنندگی بسیار بالایی در حفرات میکروسکوپی بتن داشته و هر چه بیشتر تراکم بتن را بالا می برد و استحکام را بتن را افزایش می دهد. یکی از مهمترین معایب میکروسیلیس، عدم پخش شدگی مناسب آن در ماتریس بتن یا ملات می باشد. از آنجا که ذرات میکروسیلیس کمتر از یک درصد اندازه ذرات سیمان می باشند، جاذبه سطحی بالائی داشته و شدیداً تمایل دارند که در بتن به یکدیگر بچسبند و ایجاد کلوخه کنند. کلوخه شدن میکروسیلیس باعث می شود که بخش زیادی از میکروسیلیس در معرض واکنش پوزولانی قرار نگیرد و از اثربخشی آن بکاهد. دوم اینکه این مراکز تجمیع میکروسیلیس فاقد استحکام بوده و لذا از مقاومت بتن می کاهند. مسئله دیگر مربوط به ایجاد واکنشهای قلیایی در بلند مدت در این مراکز تجمیع بوده که باعث ایجاد ترکهائی در این نواحی می کنند.
نحوه مصرف دوغاب نیز باید به شکلی رعایت شود که پخش شوندگی به حداکثر ممکن برسد. ترتیب و توالی افزودن اجزاء بتن و همچنین دوغاب میکروسیلیس مهمترین عامل مؤثر می باشد. کاهش نسبت آب به سیمان نیز بخصوص از مرز ۰/۴ خطر کلوخه شدن را افزایش می دهد
توالی افزودن مواد بتن نباید به ترتیب زیر توصیه می شود:

• دوغاب به همراه شن و تقریباً ۷۵% آب اختلاط به مدت ۱/۵دقیقه مخلوط شوند
  
• افزودن سیمان و دیگر اجزاء سیمانی و اختلاط به مدت ۱/۵ دقیقه
  
• افزودن ماسه و مابقی آب و اختلاط به مدت ۵ دقیق و سپس ۳ دقیقه سکون و نهایتاً ۵ دقیقه اختلاط
  
• این روش اختلاط نشان داده است که بهترین نتایج پخش شدگی را نشان می دهد
  
• جهت استفاده دوغاب در تراک میکسر توصیه می شود حجم بتن تولید شده محدود تر باشد تا اختلاط مؤثرتر انجام شود