دوده سیلیس، تراوایی و مقاومت بتن
۰۶ مهر

دوده سیلیس، تراوایی و مقاومت بتن

اساسا دوام و استحکام بتن وابسته به احتمال نفوذ یونهاي خطرناك در این ماده متخلخل به وسیله آب می باشد و زوال و دوام ساختار بتن عمدتا وابسته به تراوایی آن می باشد. دوده سیلیس به عنوان یک ترکیب معدنی در بتن مورد استفاده قرار میگیرد که ساختار ناتراوا  و پیوسته در بتن ایجاد می کند. نا تراوایی هرچه بیشتر دوده سیلیس وابسته به توزیع اندازه حفره ها و فشردگی ماتریسی، کاهش مقدار Ca(OH)2 ، و توزیع سطحی توده ملات سیمانی می باشد. در طول فرایند هیدراتاسیون، حفره هاي سطحی به تدریج براساس واکنش پوزولانی بین دوده سیلیس و هیدروکسید کلسیم، چگال می شود.

ارزیابی سریع تراوایی بتن به طور غیر مستقیم می تواند در برآورد و تخمین مقاومت آن به کار رود . در این مقاله با فرض فواید دوده سیلیس در کاهش تراوایی بتن هاي با عملکرد بالا و طبیعی، مقدار افزایش و بهبود در تراوایی بتن خمیري از طریق بکارگیري دوده سیلیس با توجه به تحقیقات انجام شده پیشین مورد بررسی قرار گرفته است.

عنوان مقاله:  بررسی اثر دوده سیلیس  (Silica Fume) بر تراوایی و مقاومت بتن

نویسندگان : فاطمه پوران منجیلی  ، سید امیر میرمؤید ، جهاد دانشگاهی رشت، گیلان

– اولین کنفرانس یبن المللی بتن هاي ناتراوا مخازن ذخیره آب شرب، گیلان، ایران، بهمن ۱۳۸۹

.

نفوذ پذیري و جذب

منظور از جذب آب، روندي است که طی آن بتن آب را به درون منافذ و لوله هاي مویینه می کشاند.  نفوذ پذیري بتن در مقابل آب یا بخار خاصیتی است که اجازه عبور سیال یا بخار را از میان بتن می دهد. کلیه بتن ها قدري آب جذب می کنند و تا حد مشخصی نفوذ پذیر هستند.  آزمایش هاي انجام شده تحت فشار هاي هیدرواستاتیکی معادل با ۳۰ متر ارتفاع  مؤید این است که نه سیمان پرتلند و نه مخلوطهاي ساخته شده با آن، به طور مطلق نفوذ ناپذیر نیستند . در سازه هاي هیدرولیکی که فشار آب اثر گذار است، نفوذ پذیري اهمیت بیشتري نسبت به مقاومت دارد.  نفوذ پذیري و جذب همچنین در رابطه با عوامل مختلف تجزیه و تخریب بتن داراي اهمیت ویژه اي هستند.

.دوده سیلیس، تراوایی و مقاومت بتن

بتن ناتراوا با دوده سیلیس - شالمان

تخریب شیمیایی بتن در اثر نفوذپذیری و تراوایی – شالمان

واکنش شیمیایی دوده سیلیس در بتن

دوده سیلیس SF نتیجه فرعی ساخت فلز سیلیکون و آلیاژ فرو سیلیکان می باشد. این فرایند شامل کاهش کوارتز خالص در کوره هاي دوار الکتریکی در دماي بالاي ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد می باشد.  بین مواد پوزولانی، دوده سیلیس (SiO2) یکی از فعال ترین آنهاست.  رفتار پوزولانی دوده سیلیس در بتن، مهمترین خاصیتی است که باعث می شود بتن سخت شده داراي خواص ویژه اي گردد. تفاوت اساسی بین دوده سیلیس و پوزولانهاي معمولی مانند خاکستر آتشفشانی و خاکستر بادي این است که فعالیت پوزولانی دوده سیلیس زودتر از پوزولانهاي فوق آغاز می شود.  دوده سیلیس به واسطه شکل و اندازه ذراتش یک پوزولان خیلی فعال و پر کننده اي بسیار مؤثر در بتن است.

.

خاصیت پرکنندگی دوده سیلیس نیز باعث توزیع یکنواخت و همگن محصولات به دست آمده از هیدراتاسیون در مخلوط می گردد.  نهایتا ترکیب دو خاصیت پرکنندگی و پوزولانی دوده سیلیس به صورت ایجاد یک جسم بسیار متراکم و کم تخلخل، خود را نشان می دهد.  بنابراین، فعالیت پوزولانی و تغییر توزیع اندازه منافذ باعث کاهش نفوذپذیري بتن و کاهش درجه قلیایی آن (مقدار هیدروکسید کلسیم) می گردد. محققان نشان داده اند که خمیر هیدراته شده سیمان پرتلند به اضافه پوزولان، در مقایسه با خمیر سیمان پرتلند داراي منافذ خیلی ریزي هستند که به آسانی قابل نفوذ نیستند.

.

افزایشSF  در بتن منجر به کاهش ضریب تخلخل حفره هاي سطحی بین ماتریس و سنگدانه در بتن تازه می شود. کاربرد سیمانهاي ترکیبی یا مواد افزودنی چسبنده مکمل مثل SF تراوایی را کاهش می دهد، در نتیجه مقاومت بتن را در برابر فرسایش شیمیایی افزایش می دهد.

.

تخریب شیمیایی بتن در اثر نفوذپذیری و تراوایی

تخریب شیمیایی بتن در اثر نفوذپذیری و تراوایی – شالمان

.

انقباض بتن حاوی میکروسیلیس مشابه بتن معمولی می باشد.  اگرچه براساس میزان انقباض، این عامل به صورت آهسته تري ظاهر می شود. بررسی انجام شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی نشان داده که میکرو ساختار بتن حاوی دوده سیلیس نسبت به بتن هاي بدون دوده سیلیس همگن تر و متراکم تر می باشد.

تحقیقات نشان می دهد با افزودن % ۱۵ سطح جایگزین سیمان با دوده سیلیس، ضریب تراوایی ۸۰ مرتبه کاهش می یابد. بکارگیري دوده سیلیس همچنین مقاومت بتنهاي خمیري را افزایش می دهد.

تست تراوایی بتن با سیلیس - شالمان

تست تراوایی بتن با سیلیس – شالمان

باید توجه داشت که به علت عدم آب انداختگی این بتن و واکنش هاي سریع و گرماي محیط خطر ایجاد ترك هاي پلاستیک در ساعات اولیه و سپس ترکهاي ناشی از خشک شدن و ترکهاي حرارتی در این بتن ها زیاد بوده و در صورت عدم کنترل ، دقت و عمل آوري سریع و مناسب علی رغم مقاومت زیاد وجود ترك در این بتن ها سبب افزایش نفوذپذیري آنها گشته و در نتیجۀ نفوذ املاح و مواد خورنده به داخل بتن و خوردگی آرماتور، خرابی بتن تشدید می گردد.

مقاومت فشاری و ضریب نفوذپذیری بتن با سیلیس - شالمان

مقاومت فشاری و ضریب نفوذپذیری بتن با سیلیس – شالمان

.

مقاومت فشاری بتن با سیلیس - شالمان

مقاومت فشاری بتن با سیلیس – شالمان

می توان چنین نتیجه گیري نمود که با توجه به نسبت هاي مختلف آب به مواد سیمانی (مجموع سیمان و دوده سیلیس) ، باید نسبت جایگزین دوده سیلیس نیز متفاوت باشد.  همچنین براي هر نسبت ( به طور مثال ۰٫۴۵ و ۰٫۵۵  ) میزان تراوایی تا حد معینی کاهش می یابد و این کاهش در تراوایی بستگی به میزان دوده سیلیس دارد زیرا اگر میزان دوده سیلیس از حد معینی افزایش یابد در کاهش تراوایی تغییر چشمگیري مشاهده نمی شود.

میزان جایگزینی سیلیس با سیمان - شالمان

میزان جایگزینی سیلیس با سیمان – شالمان

.

نتیجه گیري

نتایج عددي بدست آمده از تست هاي نفوذپذیري و مقاومت نمونه هاي ساخته شده با دوده سیلیس اثر مثبت آن را بر نفوذپذیري و مقاومت بتن تأیید می کنند.

  • تراوایی بتن می تواند با اضافه شدن دوده سیلیس کاهش یابد که میکرو ساختار چگالتر بتن را ایجاد می کند.
  • وقتی نسبت جایگزین دوده سیلیس بیش از % ۸ باشد تراوایی بتن به طور چشمگیري پایین می آید و این نسبت جایگزین از % ۸ به % ۱۲ نیز افزایش می یابد.
  • هرچه دوده سیلیس حالت ریزتري داشته باشد، تراوایی بتن کاهش بیشتري می یابد.
  • از آنجا که میزان نسبت آب به سیمان بر کنترل نفوذپذیري به وسیله دوده سیلیس بسیار اثر گذار است در مناطق خشک و یا هواي گرم باید نظارت کامل بر میزان آب صورت گیرد.
  • مقاومت بتن می تواند با افزودن درصد معینی دوده سیلیس افزایش یابد. البته افزایش مقاومت با نسبت هاي یکسان دوده سیلیس و نسبت هاي مختلف آب به مواد سیمانی متفاوت می باشد.
  • هرچه نفوذ ناپذیري بتن بالا برود مقاومت بتن هم بالاتر می رود ولی عکس این جمله الزاما همیشه صحیح نیست.
  • استفاده از افزودنی های روان کننده جهت کنترل نسبت آب به سیمان در بتن های حاوی دوده سیلیس توصیه می شود.
  • .
  • لطفا دیدگاه یا تجربه خود در رابطه با این مبحث (دوده سیلیس، تراوایی و مقاومت بتن)  را از طریق فرم زیر ارسال فرمایید. – تیم فنی شالمان

پاسخ