دلیل استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن

کارشناسان صنعت ساختمان پس از شناخت خواص پودر میکروسیلیس، که به عنوان محصول جانبی در صنایع تولید فلز سیلیسیم و آلیاژ فروسیلیسیم تولید می گردد و مقایسه آن با سایر مواد افزودنی پوزولانی مکمل سیمان نظیر خاکستر بادی و علم به این موضوع که: توزیع ذرات و واکنش پذیری غبار میکروسیلیکا بواسطه نرمی آن در قیاس با سیمان و سایر پوزولان ها موجب:

• اصلاح رئولوژی، بهبود دانه بندی و چسبندگی، کاهش خطر جداشدگی و آب انداختگی در حالت خمیری
• تقلیل نفودپذیری در برابر آب و مواد خورنده شیمیایی و در نتیجه کمک به آب بندی بتن سخت شده

تصمیم به کاربرد میکروسیلیکا در حالت پودری، ژل شده (دوغاب) و انواع ژل میکروسیلیس پاور و سوپر ژل الیاف دار، که عموماً در فرمول ساخت خود از ترکیبات ماده کاهنده آب و فوق روان کننده، الیاف پلی پروپیلن و سایر مواد جهت کاهش نسبت آب به سیمان، افزایش روانی، کارپذیری و کاهش ترک بتن بهره می بردند، گرفتند.

در ادامه این مقاله برخی از کاربردهای ژل میکروسیلیس در بتن های سازه ای اعم از: ساخت بتن آب بند، طرح اختلاط بتن خود متراکم، بتن توانمند (hpc) و بتن فوق توانمند (uhpc) اجرای کف سازی سخت صنعتی بتنی، فرمول ساخت سنگ مصنوعی و قطعات بتن پیش ساخته و بتن اکسپوز یا بتن نمایانمی پردازیم.

کاربرد ژل میکروسیلیس در بتن

بتن آب بند

پدیده نشت آب به صورت فشار مثبت و منفی در سازه های بتنی زیرزمینی از جمله استخر ها، چاله آسانسور، کانال های انتقال آب، تونل ها، مخازن بتنی ذخیره آب، فاضلاب و مواد شیمیایی، یکی از مهمترین مسائلی می‌باشد که خسارت‌های مالی فراوانی می‌تواند به همراه داشته باشد.

از این رو ضروری است تا میزان نفوذپذیری این سازه های بتنی تخمین و در طراحی آب بندی مدنظر قرار گیرد. در این دست سازه های هیدرولیکی (آبی)، پس از شناسایی میزان عوامل موثر در آب بندی و روش های پایدارسازی خاک، آنچه که از اهمیت بسزایی برخوردار است طرح اختلاط و ساخت بتن با جذب آب پایین که حداقل تراوایی یا نفوذ پذیری را داشته باشد ضرورت پیدا می کند.

ژل میکروسیلیکا که بر پایه دوده سیلیسی و روان کننده بتن بر پایه لیگنوسولفونات بصورت خمیری آماده مصرف میباشد، یکی از مهم‌ترین افزودنی‌های پرکاربرد در ترکیبات بتن آببند، و محصولات پیش‌ساخته بتنی از جمله: سنگ مصنوعی، موزاییک پلیمری، … است که ضمن ایجاد قابلیت مقاومت‌ شیمیایی در تقابل با نفوذ آب و مواد شیمیایی خورنده موجب کاهش قیمت تمام شده عایق کاری و پوشش سازه های آب بند می گردد.

بتن خود متراکم

از بتن خودتراکم (scc) نیز به نوبه خود به عنوان یک بتن جدید با کارایی بالا و مقاوم در برابر جداشدگی و دارای تغییر شکل پذیری بالا، بدون نیاز به اعمال ویبره (تحت اثر وزن خود متراکم شده و تمامی فضاهای خالی قالب و بین آرماتورها را پر می کند) و باعث محافظت بهتر آرماتورها در سازه های بتن مسلح و در نتیجه افزایش طول عمر سازه میگردد یاد میشود. 

بتن خود تراکم حتی در اعضای بتنی سازه هایی که بواسطه قالب هایی با فرم های پیچیده و تراکم آرماتورهای بالا نظیر قطعات جی اف آر سی، فاقد امکان ساخت مطلوب با روش و طرح های اختلاط معمول هستن با طراحی صحیح و استفاده از ژل میکروسیلیس الیاف دار را به بهترین شکل ممکن می گرداند.

بتن توانمند hpc

بتن که نه فقط عنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی، بلکه از نگاهی کلی تر پس از آب پرکاربردترین ماده مورد مصرف در سراسر جهان است، امروزه از بتن معمولی (NC) و بتن با عملکرد بالا (HPC) که مدت‌زمان زیادی عنصر اصلی تشکیل دهنده سازه‌های بتنی بوده‌اند، به واسطه  نیاز به ساخت سازه‌های مرتفع‌ تر، مقاوم‌ تر و دارای المان‌های سازه‌ای با ابعاد کوچکتر و عمر طولانی‌ تر ارتقا یافته و محققان را وادار به جستجو و تحقیق نموده است.

تحقیقات دانشمندان طی دو دهه اخیر منجر به پیدایش نوع جدیدی از بتن با خواص فوق‌العاده و مقاومت فشاری بسیار بالا شده است، که این بتن تحت عنوان بتن فوق توانمند (UHPC) شناخته می‌شود. این تغییر با استفاده از ابر روان کننده های بتن کربوکسیلاتی و پودر سیلیکافیوم در محصولاتی مانند سوپر ژل میکروسیلیس و نوع الیافی آن یعنی پاور ژل میکروسیلیکا الیاف دار امکان مند می گردد.

کف سازی سخت صنعتی

ایجاد کفپوش مناسب در تاسیسات صنعتی، پارکینگ طبقاتی، محوطه، سوله و سالن های صنعتی، و اطمینان از حفظ ایمنی و کارایی کفسازی در محیط عملیاتی و بهداشت محیط کار از مهمترین ویژگی هایی است که انتظار می رود سیستم کف سازی در طول عمر بهره برداری خود بدون وقفه ارائه دهد.

گاهاً انتخاب راهکار مناسب در بین مصالح در دسترس کاری دشواری است و آمار نشان می‌دهند بسیاری از کفپوش‌های بتنی لیسه ای و صیقلی موجود در صورت عدم استفاده از طرح اختلاط مناسب در سال های اولیه بخش زیادی کارکرد خود را در اثر عدم مقاومت سایشی مناسب و فرسایش از دست میدهند و ایجاد هزینه زیادی برای مشتریان می‌کند.

مطمئن‌ترین راه برای جلوگیری از خرابی کفپوش، و پیشگیری از بروز مشکل در مرحله اول انتخاب متریال مناسب با در نظر گرفتن نیازهای کاربردی مانند: خاصیت سخت و تمیز شدن آسان، ضد باکتری، ضد لغزش و عدم ایجاد الکتریسیته ساکن در سیستم کف سازی است. از طرفی عدم تولید گرد و غبار، مقاومت در برابر ریزش سوخت‌ها، ضد عفونی کننده‌ها، اسیدها، روان کننده‌ها در صنایع مختلف از مشهودترین نیاز ها در صنایع است.

برای حصول برخی از اصلی ترین ویژگی های یاد شده می توان از مزایای مکمل بتن که از میکروسیلیس ژل شده و فوق روان کننده بتن نفتالینی در ساختار خود برخوردار است بهره جست. میکروسیلیس ژل شده با سایر ترکیبات یاد شده در این محصول به عنوان یک افزودنی چند منظوره در زمان ساخت به بتن افزوده می‌شود تا علاوه بر بالا بردن مقاومت های مکانیکی: فشاری، خمشی و سایشی با نفود ناپذیر ساختن بتن از پیدایش مشکلات متداول کف سازی سخت صنعتی جلوگیری نماید.

قطعات بتن پیش ساخته

 قطعات بتنی پیش ساخته یکی دیگر از انواع فراورده های بتنی است که برای مصارف و کاربردهای فراوانی، در ابعاد و اندازه های مختلف، در کارخانه های مربوطه تولید می شود. به مزایا و خواص فوق العاده مصنوعات بتنی پیش ساخته می بایست علاوه بر کاهش هزینه، امکان پیشرفت ساخت و ساز در فصول سرد و افزایش کیفیت بتن ریزی اعضای پیش ساخته، امکان کنترل بهتر کیفیت ساخت را باید اضافه کرد.

به طور مثال یکی از کاربرد های این قطعات در احداث تونل‌های زیرزمینی است. بدین منظور روش‌های حفاری مکانیزه تمام مقطع با پوشش پیش ساخته در سراسر دنیا گسترش یافته است. علاوه بر پیشرفت در روش‌های حفاری، نیاز به بهبود رفتار ساختاری قطعات پیش ساخته از نظر ظرفیت باربری، کنترل ترک خوردگی و شکستگی‌ها و آب‌بندی مشهود می‌باشد.

قطعات پیش ساخته‌ی بتنی براساس بارهای وارد در مراحل مختلف اعم از بارهای مراحل ساخت، دپوی سگمنت، حمل و جابجایی، نصب سگمنت و بارهای دوره‌ی بهره برداری طراحی می‌شوند. این طراحی باید به گونه‌ای باشد که سگمنت در تمامی مراحل، توانایی تحمل این بارها را داشته باشد. اما با این وجود، قطعات پیش ساخته‌ی بتنی طراحی شده، دچار ترک خوردگی‌های قابل ملاحظه و یا شکستگی‌ها در مراحل مختلف ذکر شده می‌شوند که بالطبع بر روی پایداری و ساختار این قطعات تأثیر می‌گذارد.

در دهه‌های گذشته، بتن الیافی به تدریج در چندین پروژه تونلی مورد بررسی و استفاده قرار گرفته است. از مزایای مربوط به ترکیب ژل میکروسیلیکا الیاف دار در بتن می‌توان به بهبود عملکرد بتن تحت تنش‌های کششی، افزایش سختی، بهبود کنترل ترک خوردگی اشاره کرد. علاوه بر این موارد، حضور دوده میکروسیلیکا و الیاف پلی پروپیلمن در ترکیب با فوق روان کننده بتن بر پایه پلی نفتالین سولفونات در بتن اثرات مهمی در افزایش مقاومت در برابر خستگی و ضربه را دارد.

بتن اکسپوز یا بتن نمایان

پنل‌های بتنی اکسپوز همانند سنگ مصنوعی به صورت پیش ساخته برای استفاده در سطوح مختلف نمای بیرونی و دکوراسیون داخلی و کف‌ سازی محوطه های داخلی و خارجی استفاده می‌شوند. این قطعات (پنل‌ ها) با توجه به نوع پروژه در ابعاد، فرم و رنگ‌های متفاوت تولید و استفاده می‌شوند.

با توجه به شرایط اقلیمی متنوع ایران، پنل‌های بتنی باید توانایی استحکام و دوام در مقابل سیکل‌های ذوب و یخبندان را داشته باشند، در طراحی سازه‌های بتنی برای مناطق مختلف علاوه بر مسئله مقاومت و تحمل بار در طول مدت بهره دهی، پایایی و دوام آن نیز مد نظر قرار گیرد. همچنین این قطعات باید علیرغم ضخامت پایین مقاومت بالایی در مقابل ضربه داشته باشند.

همچنین الزام سبک‌سازی نمای ساختمان مخصوصا در سازه‌های بلند مرتبه از جهات کاهش بار مرده وارد به ابینه، بکه منظور کاهش خسارت در زمان زلزله و… می‌باشد، کاهش وزن مخصوص تایل‌های بتنی اکسپوز در مقابل مصالح مشابه را به امری واجب بدل کرده است. دوغاب ژل میکروسیلیکا از جمله مواد افزودنی نسبتا ارزان قیمت است که می تواند در حل چالش هایی که برای بهره برداری بهتر بتن نمایان مطرح شد در اختلاط ساخت بکار گرفته شود.

دوغاب میکروسیلیس افزون بر مواردی که ذکر آن رفت با بهبود سطح نهایی خارج شده از قالب بدون نیاز به ترمیم را فراهم می کند. علاوه بر موارد یاد شده، بهبود مقاومت فشاری و خمشی تایل‌ها و همچنین امکان کاهش سایز این تایل‌های بتنی نمایان برای افزایش ایمنی، دوام و طول عمر ابنیه می‌باشد.