میکروسیلیکا

غبار حاصل از تولید فروسیلیسم بلحاظ حفظ سلامت محیط زیست و نیز بدلایل اقتصادی ، طی مراحلی خاص جمع آوری و با نام تجاری میکروسیلیکا عرضه می گردد که کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد . میکروسیلکای عرضه شده علاوه بر مصرف در صنایع مختلف مانند دیرگدازها ، صنایع رنگ سازی ، صنایع پلیمری ، صنایع سخت افزاری شامل ساخت تراشه های کامپیوتری ، دارای کاربردی مهم در ساختمان سازی است طوریکه با افزودن این ماده به بتن مقاومت نفوذ ناپذیری و دوام آن به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و امروزه در صنعت پلسازی و سد سازی و ساختمان سازی از اجزای اصلی تولید بتن های توانمند در صنعت ساختمان محسوب می شود .

ترکیب شیمایی محصول

 

CaO	S	Mgo	K2o	Na2o3	C	Fe2o3	Al2o3	Sio2
0.1-0.5	0.1-0.4	0.5-2.0	1.0-3.0	0.4-1.5	0.5-2.5	0.2-1.5	0.4-1.0	86-94

 

 

خواص فیزیکی محصول

 

اندازه Micron	دانسیته Kg/m3	سطح  مخصوص m2/gr
0.05-0.15	300-500	20

یک محصول جانبی از کوره های قوس الکتریکی القایی در صنایع فلز سیلیس و آلیاژ فرو سیلیس می باشد.که در صنعت بتن کاربرد زیادی دارد. کاهش کوارتز به سیلیس در دمای 2000 درجه سانتی گراد موجب تولید بخارات SiO2 می شود. این بخار در منطقه دما پایین به ذرات بسیار ریز کروی متشکل از سیلیس غیر کریستالی (آمورف) اکسیده و متراکم می شود. میکروسیلیکا با فیلتر کردن گازهای خروجی در بگ فیلترها، جمع آوری شده و متوسط توزیع اندازه ذرات میکروسیلیکا، سیمان معمولی پرتلند و خاکستر بادی در شکل زیر مقایسه شده است:

با دقت بیشتر می توان دریافت که توزیع اندازه ذرات یک نمونه میکروسیلیکا به صورت 20 درصد$ کمتر از 0.05 میکرومتر، 70 درصد کمتر از 0.10 میکرومتر، 95 درصد کمتر از 0.20 میکرومتر و 99 درصد کمتر از 0.50 میکرومتر ارائه شده است. از آنجا که اندازه اکثر ذرات این ماده کمتر از 100 نانومتر است، می توان آنها را به عنوان نانو ذرات محسوب کرد. ترکیبات شیمیایی یک میکروسیلیکا به صورت نمونه در جدول زیر نشان داده شده است. دیده می شود ترکیب شیمیایی غالب سیلیس (92 درصد) است. این ماده دارای سطح ویژه m2/g 20 و دانسیته متوسط توده آن kg/m3 586 است.

در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی و خاکستر بادی، اندازه ذرات میکروسیلیکا دو برابر کوچکتر است. به این ترتیب، این ماده بسیار پوزولانی است. با این حال، کارگران در تماس با میکروسیلیکا دچار مشکل شده و استفاده از میکروسیلیکا نیاز بتن به آب را افزایش می دهد، مگر اینکه از فوق روان کننده بتن استفاده شود. این ماده در دو شکل پودر و دوغاب عرضه می شود. شکل دوغاب میکروسیلیکا به منظور جلوگیری از مشکلات سلامتی ناشی از توسط تنفس ذرات ریز میکروسیلیکا، در نظرگرفته شده است. قبل از اواسط دهه 70 میلادی، میکروسیلیکا به اتمسفر تخلیه می شد. نگرانی های زیست محیطی ضرورت جمع آوری و دفن زباله میکروسیلیکا را در بر داشته و در تولید بتن از دهه 80 میلادی اعمال شده است و در حال حاضر تبدیل به یک بیانیه ارزشمند برای بتن با کارایی بالا شده است. درصد طبیعی میکروسیلیکا که جایگزین سیمان پرتلند می شود از 5 تا 15 درصد است.
خواص و مزایای میکروسیلیکا در بهبود خصوصیات بتن به دو طریق بسته بندی ذرات و واکنش پوزولانی می باشد. از آنجا که اندازه میکروسیلیکا دو برابر کمتر از سیمان پرتلند است، می تواند به راحتی فضای بین ذرات سیمان را پر کند. پس از آن، میکروساختار بتن چگال تر شده و در نتیجه مقاومت فشاری بتن بالاتر می رود.

واکنش پوزولانی به صورت زیر تعریف می شود:

پوزولان + هیدروکسید کلسیم + آب = هیدرات سیلیکات کلسیم (ثانویه)

میکروسیلیکا یک ماده پوزولانی بسیار فعال است و به راحتی با CH و آب واکنش نشان می دهد و به شکل ثانویه C-S-H در می آید. از طریق واکنش پوزولانی، میکروسیلیکا می تواند مقدار زیادی از CH رامصرف کند و تولید C-S-H نیز حفرات مویینه را پر می کند. این فرآیند قادر است تخلخل و نفوذپذیری بتن و همچنین امکان واکنش شیمیایی CH با یونهای دیگر برای تشکیل محصولات مضر را کاهش دهد. به این ترتیب، دوام بتن تا حد زیادی افزایش می یابد. نشان داده شده است که میکروسیلیکا تا حد زیادی می تواند باعث تقویت مقاومت بتن با کارایی بالا در برابر واکنش سنگدانه قلیایی و توزیع کلرایدی شود. در حال حاضر، این ماده به طور گسترده ای در تولید بتن با کارایی بالا در سراسر جهان استفاده می شود.