تاثیر میکروسیلیس بر خواص سازه بتنی آب بند و بتن نفوذ ناپذیر پرمقاومت الیافی

در این مقاله به بررسی اثر انواع ژل میکروسیلیس و پودر میکروسیلیکا بر مقاومت فشاری، خمشی و سایشی، خواص نفوذپذیری و جذب آب بتن آب بند حاوی این مواد افزودنی شیمیایی پوزولانی پرداخته شده و سعی شده تا اثرات بلند کاربرد مدت این مواد اعم از فرسایش، میزان خوردگی، پایایی و دوام، آب بندی بتن سازه های هیدرولیکی (آبی) و کف سازی سخت صنعتی به عنوان نمونه بررسی می‌شود.

برای این منظور بتن ساخته شده با انواع مکمل بتن و غبار میکروسیلیکا ژل شده الیاف دار و غیره مورد مصرف در مناطقی که تحت نفوذ عوامل مهاجم سولفاته، کلریدی، کربناتی از طریق آب دریا و خاک شور قرار دارند، نظیر: اسکله ها و سازه های مناطق ساحلی، تونل، استخر، کانال، مخازن نگهداری و تصفیه آب و فاضلاب و محوطه های در معرض سایش مانند: سرریز سد، کفسازی سالن و سوله های صنعتی، روسازی راه و عرشه پل و … را با بتن فاقد این ماده ها آزمایش و سپس به بررسی نتایج بدست آمده و مقایسه پارامترهای موثر در آن می‌پردازیم.

در ادامه بررسی با در نظر گرفتن افزایش یا کاهش مقاومت فشاری، میزان سیمان بهینه برای رسیدن به عیار مورد نظر تعیین و بدنبال آن به بررسی میزان جذب آب (به عنوان یکی از عوامل تعیین کننده در پایایی سازه) در نمونه بتن مورد آزمایش پرداخته می‌شود. استفاده از پودر میکروسیلیس و انواع دوغاب، پاور و سوپر ژل علاوه بر سایر مواردی که در ادامه می آیند، موجب جلوگیری از نفوذ آب و آلودگی بتن به مواد خورنده گشته و افزایش عمر مفید، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و سرویس دهی بهتر سازه بتنی را به دنبال دارد.

تاثیر میکروسیلیس بر خواص بتن

در ادامه به بررسی تاثیر کاربرد پودر میکروسیلیس و انواع ژل میکروسیلیکا بر خواصی چون واکنش شیمیایی سیمان، مقاومت فشاری، خمشی، کششی و سایشی، ویژگی تراوایی یا نفوذپذیری، جذب آب در سیلیکافیوم پودری (به تنهایی) و یا در ترکیب با مواد افزودنی کاهنده آب و فوق روان کننده یا ابر روانساز بتن، الیاف پلی پروپیلن و سایر افزودنی های شیمیایی مرتبط می پردازیم.

بتن پرمقاومت الیافی

پیشرفت در تکنولوژی بتن، مواد و مصالح تشکیل دهنده سازه‌های بتنی، باعث دستیابی به کارکرد های شگرفی نظیر تولید بتن پرمقاومت گردیده است. در چند دهه اخیر در زمینه علم مصالح و مواد افزودنی بتن مطالعات بسیار گسترده‌ای در کشورهایی که دارای تکنولوژی های بالایی هستند، انجام شده است.

در چند سال گذشته در کشور ما نیز مطالعات تقریبا جامعی، توسط اساتید فن، در مورد تولید بتن پر مقاومت و فوق توانمند انجام شده است. امروزه علاوه بر مواد متشکله اصلی بتن، یعنی سنگدانه، سیمان و آب، اغلب از مواد شیمیایی و معدنی در بتن استفاده می‌شود که بطور عام مواد افزودنی در بتن نامیده می‌شوند.

یکی از مواد افزودنی اساسی برای طرح اختلاط ساخت بتن با مقاومت بالا، میکروسیلیس می‌باشد. کاربرد میکروسیلیس پودری و انواع ژل میکروسیلیکا در بتن می‌تواند باعث افزایش مقاومت‌های فشاری، کششی و خمشی و کاهش نفوذپذیری گردد.

در این مقاله تلاش بر این است که، تاثیر میکروسیلیس در بتن و خواص مکانیکی آن مانند مقاومت‌های فشاری، کششی و مدول الاستیسیته بتن و پیدا کردن درصد مناسب ژل میکروسیلیس از نظر فنی و هم از نظر اقتصادی، با استفاده از مصالح موجود در کارگاه‌ها بیان شود.

بتن نفوذ ناپذیر

ارزان قیمت و در دسترس بودن مواد اولیه تولید، بتن را به یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی بدل کرده است. استحکام و دوام نسبتاً زیاد، بتن را به انتخاب اول طراحان برای سازه های آبی و زیربنایی مانند: ساختمان‌های بلند مرتبه، پل‌ها، سدها، تونل‌ها و روسازی با بتن غلطکی راه‌ها و … کرده است.

امروزه با پیشرفت علم و فناوری مشخص شده است که توجه به پارامتر مقاومت فشاری به عنوان معیاری برای رد یا قبول بتن در محیط‌های گوناگون و کاربردهای متفاوت نمی‌تواند پاسخگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت گریبانگیر سازه‌های بتنی می‌شود. مشاهده خرابی‌هایی با منشا عوامل خورنده شیمیایی و فیزیکی در ابنیه بتنی (خصوصا در مورد سازه هایی که تحت نفوذ آب یا خاک شور قرار دارند) اذهان را به سوی طرح بتن‌هایی با ویژگی خاص و بادوام بالا سوق داده است.

ژانگ و همکاران در سال ۲۰۱۸ اذعان داشتند که: نفوذپذیری بتن به صورت نفوذ یک ماده مایع به داخل آن توسط مایع متعارف مثل آب و نفوذ گاز به داخل آن توسط یک گاز متعارفی مثل بخار آب مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

این روزها از مهمترین پارامترهای ارزیابی بتن، تعیین میزان نفوذپذیری می‌باشد. میزان اهمیت این موضوع در حدی بود که برخی از کشورهای پیشرفته استانداردها و دستورالعمل‌هایی را نیز برای طرح بتن با نفوذپذیری و تراوایی ناچیز تهیه شده و طراحان و پیمانکاران را موظف به رعایت این استانداردها کردند.

اهمیت این موضوع از آن جهت است که آب می‌تواند با حمل کلریدها، اسیدها، سولفات‌ها و سایر یون‌های مضر سبب پیدایش و پیشرفت پدیده خوردگی و افزایش سرعت از بین رفتن آرماتور بتن، و کاهش طول عمر مفید و دوام بتن مسلح شود. بر همین اساس صنعت بتن جهت توسعه پایدار می‌بایست به طراحی و اجرای بتن با در نظر داشتن دوام به منظور افزایش عمر مفید سازه و کاهش تلفات مصالح مورد استفاده توجه نماید.

برای این منظور مکمل بتن که در فرمول تولید خود ترکیبی از مواد افزودنی کاهنده آب و فوق روان کننده، دوده میکروسیلیکا و الیاف پلی پروپیلن است با تقلیل نفوذ پذیری، نقش سازنده ای در کاهش میزان آسیب‌ پذیری بتن در مقابل تهاجم عوامل خورنده خارجی و واکنش قلیایی سنگدانه ها می‌باشد.

آب بندی سازه بتنی

با توجه به تجربیات متخصصان صنعت ساختمان و دست اندرکاران ساخت و اجرای سازه‌های بتنی در ضمینه کیفیت و قیمت تمام شده آب‌ بندی بتن سازه ها و تحقیقات بعمل آمده در مورد طول عمر مفید سازه‌های بتنی، نشان میدهد که در موضوع آب‌ بندی سازه‌های آبی (مانند مخازن بتنی آب شرب و تصفیه خانه‌های آب و فاضلاب)، عدم تراوایی آن‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای می‌باشد.

یعنی یک سازه یا قطعه بتنی باید علاوه بر تحمل خوب بارهای وارد، عملکرد مسدود کنندگی در برابر تراوش، نفوذ فشار یا تهاجم آب حاوی مواد شیمیایی را دارا باشد. در این راستا باید بتنی ساخته شود که اصطلاحا آب بند یا ناتراوا (Watertight) باشد.

از آنجائیکه هدف نهایی ساخت چنین سازه‌هایی حفظ و نگهداری آب و یا فاضلاب برای مدت زمان طولانی جهت انجام فرایندهای تخصصی و استفاده بهینه از آب همچنین استفاده مجدد از فاضلاب برای مصارف گوناگون است، لذا آب بند بودن و بالا بودن عمر مفید و سرویس دهی پیوسته این سازه‌ها از خصوصیات لاینفک آن‌ها محسوب می‌شود. بدین معنی که اگر سازه‌ای پس از ساخت و قرار گرفتن در مدار بهره برداری دارای معضل تراوش (آب دهی) باشد می‌توان گفت کلیه سرمایه‌های هزینه شده تا حدود زیادی به هدر رفته است و نتیجه دلخواه و مطلوب بعمل نیامده است.

مطابق تعریف فوق یکی از مواد افزودنی پوزولانی که در آب بند نمودن ساختار درونی بتن و کاهش ترک های ناشی از جمع شدگی و نفوذ پذیری ناشی از آن استفاده شده و می تواند تا اندازه زیادی در ایجاد خاصیت آب بندی یا به بیانی دیگر کاهش مقدار جذب آب در سازه های هیدرولیکی (آبی) اثرگذار باشد کاربرد ژل میکروسیلیس الیاف دار است است. ژل میکروسیلیس الیاف دار با میزان مصرف ۵ تا ۸ درصد وزن سیمان و بهره گیری از خصوصیات پودر میکروسیلیس الیاف پلیمری بتن و ابر روان کننده بتن بر پایه پلی کربوکسیلات اتر علاوه بر افزایش کارایی (اسلامپ) بتن و قابلیت چسبندگی امکان آب بندی قطعات بتنی را فراهم می کند.