يكي از مهمترين عوامل خرابي زودرس سازههاي بتن مسلح سازه هاي آب بند نظير: كانال هاي انتقال آب، مخازن و استخر هاي بتني، تونل ها و بتن هاي در معرض شرايط دريايي اسكله ها، بنادر و خوردگي فولاد مدفون به علت يون كلريد نفوذ يافته به داخل بتن مي باشد. بنابر اهميت موضوع، طي دههاي اخير در سطح ايران و جهان، تحقيقات گستردهاي در زمينه دوام و مدلسازي رفتار سازههاي بتن صورت گرفته است. در اين راستا سند جامع بتن ۱۴۰۴ به منظور ارتقاء كيفي مقاومت و دوام بتن و سازههاي بتني در كشور با هدف توسعه پايدار تدوين گرديده است.
خواص ميكروسيليس ها
در اين مقاله از شاخص نفوذ تسريع شده يون كلرايد ( RCPT ) همراه با شاخص هاي مقاومت فشاري و جذب آب در آزمايش‌ها براي مقايسه و بررسي پوزولان براي بررسي بهبود مقاومت و كاهش نفوذ تسريع شده يون كلرايد در بلند مدت با تغيير درصد جايگزيني سيمان، عيار سيمان و نسبت آب به سيمان استفاده شده است. در طرح هاي اختلاط از نسبت آب به سيمان ۰.۳ و ۰.۳۴ و عيارهاي مواد سيماني ۳۷۵ و ۴۲۵ كيلوگرم بر مترمكعب و نيز از نمونه هاي پوزولان طبيعي جايگزين سيمان به ميزان ۱۰ و ۲۰ و ۳۵ درصد جايگزيني ساخته شد تا اثر پوزولان طبيعي نيز مطالعه شود.
نقش ميكروسيليس در افزايش دوام بتن
موضوع دوام بتن به عنوان اساسي ترين مسئله در بهره برداري سازه هاي بتني و همچنين اثرات اقتصادي آن در بخش ساختوساز مطرح مي شود. ويژگي هاي اصلي مهندسي بتن نظير مقاومت و دوام، مستقيما به عواملي نظير تعداد، نوع، اندازه، توزيع و نحوه ارتباط منافذ در خمير سيمان سخت شده وابسته است.
بررسي عمق نفوذ بتن مصرفي در سازه هاي دريايي به دو دليل از اهميت برخوردار است:
- اولين دليل آن، اهميت دوام و پايايي بتن در برابر نفوذ يون كلريد و حملات سولفاتي و نفوذ سيالات مضر به داخل بتن در اين شرايط مي باشد.
- دومين دليل، اثر خوردگي ميلگردها و فولاد مدفون در بتن استبنابراين براي تعيين دوام بتن نياز به اندازه گيري و تعيين معياري از اين عوامل وجود دارد. بهترين پارامتري كه ميتواند اين عوامل را بخوبي نشان دهد، عمق نفوذ بتن مي باشد.
به منظور افزايش دوام و كاهش ميزان عمق نفوذ خمير سيمان دو روش پيشنهاد ميشود؛ اول كم كردن نسبت آب به سيمان از طريق استفاده از انواع فوق روان كننده هاي بتن و دوم استفاده از مواد مكمل سيمان يا پوزولان‌ها كه از آن جمله مي توان به پودر ميكروسيليس و انواع ژل ميكروسيليكا اشاره كرد.
كاهش نسبت آب به سيمان علاوه بر از دست دادن كارايي، به تنهايي براي كاهش منافذ خمير سيمان كافي نيست.
فوايد ميكروسيليس در بتن
در اين مقاله، با استفاده از ميكروسيليكا و انواع دوغاب، ژل هاي ميكروسيليس سوپر و پاور الياف دار سعي بر افزايش دوام بتن است كه براي ارزيابي بهبود كيفيت بتن از معيارهاي دوام (نفوذ تسريع شده يون كلرايد و جذب آب كوتاه مدت) و معيار مكانيكي مقاومت فشاري استفاده شده است. در ادامه، كار آزمايشگاهي، نتايج و نيز بحث و نتيجه گيري قرار دارد.
از آنجا كه هدف اين تحقيق بررسي پارامترهاي مقاومتي و دوام بتن هاي معمول مورد استفاده در مناطق دريايي ايران نظير خليج فارس و درياي عمان است، در طرح هاي مخلوط پارامترهاي مؤثري چون رواني بتن، حداكثر اندازه سنگدانه و دانه بندي مخلوط سنگدانه‌ها ثابت نگاه داشته شد و با تغيير نسبت آب به مواد سيماني، عيار مواد سيماني و همچنين كاربرد درصد استفاده از انواع ژل ميكروسيليكا، تغييرات پارامترهاي مختلف مطالعه شد.
مصالح مصرفي
- سيمان پرتلند يك سيمان هيدروليكي است؛ به اين معنا كه با مخلوط نسيتهاي مناسب با آب، در زير آب و همچنين هوا سخت ميشود. نام اين ماده چسبنده از تشابه ظاهري آن در حالت سخت شده با سنگ پرتلند انگليسي منشأ گرفته است.
- دانه بندي مصالح سنگي با نسبت هاي شن بادامي و نخودي به ترتيب ٪25و ( ٪18 مجموع شن ) ٪43 و ماسه طبيعي و بادي به ترتيب ٪50 و ٪7 ( مجموع ماسه ٪57 )
- پودر ميكروسيليكا (Microsilica) طبق تعريف ACI 116R استاندارد بين المللي انجمن بتن آمريكا " ذرات سيليس آمورف بسيار ريز توليدي در كوره‌هاي قوس الكتريكي كه محصول جانبي توليد آلياژهاي سيليسيم يا سيليسيم فلزي است " اين محصول با سيليس ميكرونيزه بلوري حاصل از آسياب سنگ سيليس از نظر فيزيكي، شيميايي و نوع كاربرد تفاوت دارد. اين محصول با نام‌هاي ميكروسيليس (Microsilica) و دوده‌سيليس (Silica Fume) نيز شناخته ميشود.
- دوغاب ژل ميكروسيليكا براي سـاخت بتـن فوق توانمنـد، آب بنـد، نفوذناپذير و همچنين ارتقاء نسبي مقاومت فشاري، سايشي، كششي و خمشي فرموله شده است. دوغاب ميكروسيليس حاوي حدود 45 تا 60 درصد ميكروسيليس پودري است و از جمله مزاياي كاربردي آن مي توان به سهولت اسفاده در مقايسه با پودر ميكروسيليكا اشاره كرد.
- ژل ميكروسيليس آب بند الياف دار كه در حقيقت همان ميكروسيليس ژل شده است كه براي مقاومت در برابر ترك هاي ناشي از جمع شدگي به الياف پلي پروپيلن مسلح شده است. ژل ميكروسيليس آب بند در ساخت و توليد بتن هاي گوناگون از جمله بتن نفوذ ناپذير مورد نياز آب بندي بتن ريزي با اسلامپ بالا، بتن هاي تقويت شده، بتن مستحكم و بادوام كه با پوشش دادن منافذ و فضاهاي خالي براي كاربرد هاي مختلف بكار مي رود.
- پاور ژل ميكروسيليكا قدرتمندترين محصول در ميان فرآورده هاي سوپر پوزولاني با بنيان ميكروسيليس است. پاور ژل ميكروسيليس در فرمولاسيون خود از پيشرفته ترين نوع ماده روانساز (ابر روان كننده بتن پلي كربوكسيلاتي) بهره مي برد و با كمترين ميزان مصرف در ميان انواع ژل ميكروسيليكا بهترين كاهش را در بسبت آب به سيمان ايجاد مي كند.
- سوپر ژل ميكروسيليس الياف دار همانند پاور ژل ميكروسيليس در تركيبات اين محصول نيز از مواد روانساز بتن بر پايه پلي كربوكسيلات اتر، دوده ميكروسيليكا، الياف پلي پروپيلن و مواد مكمل ديگر در توليد سوپر ژل ميكروسيليس نيز استفاده مي گردد كه به بهبود خواص سياليت در بتن تازه و ارتقاء خواص بتن سخت شده منجر مي شود.
- مكمل بتن تركيبي از بهترين مواد افزودني موثر براي رفع معايب ذاتي بتن، ميكروسيليس ژل شده (Supplementary Concrete Materials) يا SCM نام دارد. اين ماده تركيبي از فوق روان كننده بتن بر پايه پلي نفتالين سولفونات، ميكروسيليس پودري، كاتاليزور و فيلرهاست. مكمل بتن در دو نوع مختلف ساده (AG MPA 3) و الياف دار (AG MPAF 3) توليد مي شوند كه هر يك با كاربرد خاص خودشان شناخته مي شوند.
- ژل ميكروسيليكا الياف دار تركيب اليافي مكمل بتن تركيبي از نانوسيليس با فوق روان كننده نفتاليني و الياف پلي پروپيلن جايگزيني روش سنتي تركيب ميكروسيليكا است كه با خواص پوزولاني ويژه آن جهت بتن هاي آب بندي، كف سازي و تمام محصولات پيش‌ساخته بتني و سنگ مصنوعي مي گردد. استفاده از اين ماده علاوه بر افزايش خصوصيات مقاومتي بصورت قابل توجهي بر خواص نفوذپذيري و سايشي اثر مثبت مي گذارد.
- ژل ميكروسيليس در ساخت قطعات پيش‌ساخته بتني، مانند موزاييك، سنگ مصنوعي، نيوجرسي و توليد بتن با خصوصيات ويژه استفاده مي شود. ژل ميكروسيليكا بر پايه روان كننده ليگنو سولفونات و ميكروسيليس موجب اصلاح رئولوژيي بتن، كارپذيري بهتر و كاهش نقاط ضعف معمول سازه هاي بتني مي گردد.
- ژل ميكروسيليس الياف دار نوعي ماده افزودني بتن اصلاح شده پيشرفته بر پايه روان سازهاي بتن، ميكروسيليس و الياف پلي پروپيلن است و از آنجا كه باعث كاهش ترك پلاستيك و ارتقا نسبي مقاومت‌هاي كششي و خمشي مي‌گردد، كاربرد زيادي در صنعت ساختمان و ساخت سازههاي هيدروليكي داشته و كيفيت ساخت آن براي سازندگان ساختمان بسيار مهم است. ژل ميكروسيليس اليافدار در توليد بتن بتن با مقاومت زياد، دوام، اسلامپ بالاتر و نفوذپذيري كمتر نسبت به بتن معمولي به كار مي‌رود.
طرح اختلاط بتن با ميكروسيليس
از آنجا كه هدف اين تحقيق، بررسي پارامترهاي مقاومتي و دوام بتن هاي معمول مورد استفاده در مناطق دريايي ايران نظير خليج فارس و درياي عمان است، در طرح هاي مخلوط از نسبت آب به سيمان ۰.۳ و ۰.۳۴ و عيارهاي مواد سيماني ۳۷۵ و ۴۲۵ كيلوگرم بر متر مكعب استفاده شده است. نمونه هايي با استفاده از پودر ميكروسيليس جايگزين سيمان به ميزان ۲ و ۱۰ و ۳۵ درصد جايگزيني ساخته شد تا اثر پوزولاني نيز مطالعه شود. درنتيجه تعداد مخلوط هاي مورد مطالعه ۱۴ مخلوط است كه جدول زير گزارش شده است.
نتايج آزمايشات
تحقيق حاضر در ارتباط با پارامترهاي دوام با نكاه به چشم انداز بتن ۱۴۰۴ و پارامترهاي ديگر به طور جانبي، با جمع آوري اطلاعات بيشتر و تكيه بر ساير پارامترهاي اندازه گيري شده در آينده، امكان توسعه نتايج و موضوعات كاربردي فراهم خواهد آورد. قابل ذكر است كه تمام نتيجه گيري هاي انجام شده براي تحقيق حاضر و نمونه هاي ساخته شده با شرايط آن‌ها صادق مي باشد؛ و لزوما براي هر طرح مخلوط ديگر با شرايط متفاوت قابل استفاده نيست.
نتيجه گيري مي شود با افزودن اين پوزولان در بتن، بهبود مقاومت و كاهش نفوذ تسريع شده يون كلريد و جذب آب اوليه در بلند مدت حاصل شده است و عملكرد در نسبت آب به سيمان كمتر، بهتر مي باشد. با رسيدن به شاخص هاي دوام، بتن با دوام به دست آمده است.
براي خريد و اطلاع از قيمت فروش پودر ميكروسيليس و انواع ژل ميكروسيليكا در ازنا، تبريز، خمين، سمنان، شيراز، تهران، اصفهان، مشهد، همدان، كاشان، كرمان، ملاير، يزد، اهواز، اردبيل، كرج، كرمانشاه، مازندران و سراسر ايران با كارشناسان فني و فروش گروه مهندسي بتن آزما تماس بگيريد.
