بررسی ساختار و عملکرد ژل میکروسیلیس در بهبود خواص بتن

میکروسیلیس یا دوده سیلیس یکی از مواد پوزولانی بسیار ریز است که به صورت ژل نیز در صنایع ساختمانی و به‌ویژه بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. ژل میکروسیلیس با ساختار ویژه خود باعث بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن می‌شود.

امروزه استفاده از مواد افزودنی معدنی در بتن برای بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام آن به‌طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مؤثرترین این مواد، میکروسیلیس است. فرم ژل میکروسیلیس با قابلیت پراکندگی یکنواخت، از نظر عملکردی نسبت به پودر آن برتری دارد.

ساختار ژل میکروسیلیس

ژل میکروسیلیس از ذرات بسیار ریز دی‌اکسید سیلیکون (SiO₂) تشکیل شده است که در یک محیط پایه آبی معلق هستند. این ژل معمولاً دارای ویژگی‌های زیر است:

اندازه ذرات: کمتر از ۱ میکرون

ساختار آمورف: فاقد نظم بلوری مشخص

سطح فعال بالا: به دلیل اندازه نانو و آمورف بودن، سطح ویژه بالایی دارد

پایه آبی: معمولاً شامل ۵۰٪ میکروسیلیس و ۵۰٪ آب یا مواد نگهدارنده است

روش تولید:

ژل میکروسیلیس از اختلاط پودر میکروسیلیس با آب و افزودنی‌های پراکننده (مانند پلی‌کربوکسیلات‌ها) تحت شرایط خاص هم‌زدن و دمای کنترل‌شده به دست می‌آید. این فرآیند باعث افزایش پایداری و یکنواختی مخلوط در بتن می‌شود.

عملکرد ژل میکروسیلیس در بتن:

ژل میکروسیلیس نقش‌های مختلفی در ساختار بتن ایفا می‌کند:

واکنش پوزولانی:

سیلیس آمورف موجود در ژل با هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراسیون سیمان واکنش داده و ژل C-S-H اضافی تولید می‌کند که باعث افزایش مقاومت فشاری و دوام بتن می‌شود.

بهبود تراکم خمیر سیمان

 

به دلیل اندازه بسیار ریز ذرات، ژل میکروسیلیس فضاهای خالی میان ذرات سیمان را پر کرده و موجب کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن در برابر حملات شیمیایی می‌شود.

افزایش کارایی بتن

در مقایسه با پودر میکروسیلیس، ژل آن به صورت یکنواخت‌تری در مخلوط بتن پخش می‌شود و مشکلات مربوط به پخش‌پذیری و ایجاد گره‌های خشک را کاهش می‌دهد.

مزایا و معایب ژل میکروسیلیس

مزایا:

بهبود مقاومت فشاری و کششی بتن

کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام

پراکندگی یکنواخت در مخلوط بتن

کاهش مصرف آب

معایب:

هزینه بالاتر نسبت به میکروسیلیس پودری

نیاز به کنترل دقیق نسبت اختلاط

ژل میکروسیلیس با ساختار نانو و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصر به‌فرد، یکی از مؤثرترین افزودنی‌ها در صنعت بتن به شمار می‌رود. استفاده از این ماده به خصوص در سازه‌های با الزامات دوام بالا توصیه می‌شود.