تاثیر دوده سیلیسی بر مقاومت بتن پودری واکنشی

در سال های اخیر بیشترین نرخ پیشرفت سریع در محدوده تکنولوژی بتن رخ داده است. افزایش رقابت در ساخت و ساز و ترکیب استفاده از مصالح و فناوری های نوین، موقعیت بتن را به عنوان یک ماده ساختمانی بیش از پیش ارزشمند کرده است. بدون تردید امروزه بتن جایگاه ویژه ای در صنعت ساختمان دارد و پرمصرف ترین مصالح ساختمانی در دنیا است که کاربرد آن روز به روز فراگیرتر می شود، ولی هنوز تولید و مصرف آن با اصول توسعه پایدار سازگار نشده است. پهنه وسیع کاربرد بتن از ساختمان های کوچک و بزرگ تجاری، آموزشی و مسکونی گرفته تا سازه های مهم و حیاتی این مرز و بوم، همه و همه از عواملی هستند که ما را مجاب می نمایند تا با بهبود کیفیت تولید و افزایش هر آنچه بیشتر طول عمر مفید آن بکوشیم. از مهم ترین مشکلات موجود در ساختمان های بتنی، بزرگ شدن ابعاد مقاطع در اثر افزایش ارتفاع کل ساختمان می باشد، در نتیجه به علت افزایش وزن مرده سازه، نیروی زلزله که تاثیر مستقیم با بار مرده دارد افزایش پیدا می کند که برای حل این مشکل و استفاده از مقاطع کوچکتر نیازمند به استفاده از بتن های پر مقاومت  می باشیم محدوده مقاومت فشاری مشاهده شده در بتن پودری واکنش پذیر دارای الیاف فولادی از 15٠ مگا پاسکال تا 800 مگا پاسکال می باشد،

البته طرح اختلاط مربوط به مقاومت 80٠ مگاپاسکال در دسترس نمی باشد. این مقاومت فوق العاده مدیون مصالح مصرفی می باشد که در ساخت بتن پودری واکنشی بکار میرود و شامل سیمان ، ماسه سیلیسی حاوی کوارتز، دوده سیلیسی، در بعضی موارد الیاف فولادی، آب و فوق روان کننده مناسب است. ترکیب این مواد با هم باعث ایجاد یك حجم فشرده می شود که خواص مکانیکی بتن را بهبود بخشیده و نفوذ پذیری را به حداقل ممکن می رساند.

یکی از اصول اولیه رسیدن به مقاومت بالا ایجاد تناسب بهینه بین مواد جدید می باشد. اجرای سازه های بتن آرمه به عنوان سازه هایی اقتصادی و با دوام، پژوهشگران را به یافتن روش هایی برای افزایش هرچه بیشتر مقاومت بتن واداشته است که در این راه موفقیت های زیادی نیز حاصل شده است.
یکی از روش هایی که به عنوان روشی کارآمد برای تهیه بتن با مقاومت بالا بکار گرفته شده است، استفاده از مواد معدنی ریز با خواص پوزولانی است که از جمله مهمترین این مواد می توان از دوده سیلیسی بر مقاومت بتن نام برد. این ماده دیگر به عنوان محصول جانبی حاصل از صنایع سیلیکون و آلیاژ فروسیلیکون، ماده ای زائد نیست و یك ماده پوزولانی تثبیت شده است که قادر به بهبود خواص تولیدات سیمان پرتلند می باشد. استفاده از دوده سیلیسی در تکنولوژی سیمان و بتن در چند سال اخیر افزایش قابل توجهی یافته است.

این پوزولان مشخصه های فیزیکی و شیمیایی خمیر تازه سیمان و همچنین ریز ساختار خمیر را پس از سخت شدن بهبود می بخشد.

نقش دوده سیلیسی در خواص مهندسی بتن تازه به ویژه خواص رئولوژی (نظیر : چسبندگی و کارایی)، خواص مکانیکی (نظیر: مقاومت های فشاری، کششی، خمشی، مقاومت پیوستگی با آرماتور، خزش و جمع شدگی) و دوام ( نظیر: مقاومت در برابر خرابی ناشی از حملات شیمیایی، فرسایش و سیکل های ذوب و یخبندان)حائز اهمیت است..

تأثیر مثبت دوده سیلیسی در بتن عموماً به دلیل سطح ویژه بالا و ریزی بسیار زیاد ذرات آن است که باعث پر کردن خلل و فرج بین ذرات سیمان می گردد.

همچنین دانه بندی سنگدانه ها عامل تعیین کننده ای در مقدار کارایی مخلوط بتن تازه دارد و کارایی بتن نیز به نوبه خود بر مقدار آب و سیمان لازم در مخلوط اثر گذار است، از این رو باعث کنترل جداشدگی و آب انداختگی در بتن گردیده و بر نحوه جای دهی و پرداخت سطح بتن تاثیر می گذارد . همانگونه که تکنولوژی بتن با مقاومت بالا در حال توسعه است تعریف بتن با مقاومت بالا نیز تغییر کرده است.

سنگدانه های ریزتر، مقاومت بالاتری را برای بتن ایجاد می کنند. اصلاح سنگدانه، کاهش نیاز به سیمان و یا بهبود شرایط بتن با عیار ثابت می توانند گام های اساسی در اقتصادی کردن طرح اختلاط باشند و از آنجایی که حجم قابل توجهی از بتن را سنگدانه تشکیل می دهد و از طرفی در بتن های با مقاومت زیاد، خمیر سیمان مقاومت کافی را به علت استفاده از دوده سیلیسی و نسبت آب به سیمان بسیار کم دارد لذا احتمال اینکه شکست بتن در اثر شکست سنگدانه رخ دهد بیشتر می باشد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که نوع سنگدانه و

دانه بندی آن در مقاومت فشاری بتن با مقاومت بالا تاثیر به سزایی دارد.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی دوده سیلیسی بر مقاومت بتن

مواد معدنی مختلفی برای ساخت بتن های مقاوم وجود دارند، از این مواد برای بهبود و توسعه کارایی بتن تازه و دوام بتن سخت شده استفاده می شود. یکی از این مواد پوزولانی نظیر دوده سیلیسی می باشد. این ماده بسیار نرم و به صورت ذره های بی نهایت ریز می باشد٠و مرکب از مواد غیر بلوری با قطر های بین 1/. تا 2/. میکرون است و جرم مخصوص آن 2 /. گرم بر سانتی متر مکعب دارای بزرگترین سطح مخصوص با مقدار تقریبی 20 مترمربع بر گرم میباشد چگالی ظاهری این ماده  200 گرم بر متر مکعب میباشد. هدف اصلی کاربرد این ماده ابتدا به عنوان جایگزین بخشی از سیمان و به منظور کاهش قیمت تمام شده بتن، بوده ولی با افزایش قیمت تمام شده تولید این ماده، مقرون به صرفه نبود ولی نقش خود را به عنوان یك ماده افزودنی برای به دست آوردن خواص مورد نظر و سبب مقاومت بیشتر، حفظ نمود. میزان سیلیس در دوده سیلیسی معمولاً 85 تا 98 درصد است که به نوع محصول و کوره و کارخانه بستگی دارد. ذرات این مواد 50 تا 100 مرتبه از ذرات سیمان کوچکتر و به عنوان مواد پر کننده بین اجزاء متشکله بتن عمل نموده و نه تنها باعث چسبندگی بین ذرات سیمان می شود، بلکه چسبندگی بین سیمان و سنگدانه را نیز افزایش می دهد

نرمی بسیار زیاد دوده سیلیسی سبب افزایش نسبت آب به مواد سیمانی جهت حفظ کارایی مخلوط های بتن می شود که افزودن فوق روان کننده به مخلوط های حاوی دوده سیلیسی به حفظ محتوای مطلوب آب در بتن کمک می کند.

خواص بتن تازه با استفاده از دوده سیلیسی بر مقاومت بتن

تحقیقات نشان می دهد که معمولاً مقدار آب لازم برای ثابت نگه داشتن اسلامپ مورد نظر بر حسب مقدار دوده سیلیسی اضافه شده به مخلوط، تقریبا به صورت خطی تغییر می کنند دوده سیلیسی اگر تنها به کار برده شود بر ویژگی های مربوط به کارایی بتن تازه اثر منفی می گذارد و از روانی آن می کاهد و برای باز گرداندن روانی بتن به حالت بتن بدون دوده سیلیسی، باید مقدار آب اختلاط افزایش داده شود ولی اگر از دوده سیلیسی همراه با مواد روان کننده استفاده شود دانه های بسیار ریز و کروی شکل دوده سیلیسی از هم جدا شده در حد فواصل دانه های سیمان پراکنده گشته و به نوبه خود، همانند ساچمه به حرکت دانه ها بر روی هم و روانی مخلوط کمك می کند.

مقدار مطلوب دوده سیلیسی

آزمایشات نشان میدهد که دوده میکروسیلیس به عنوان یك ماده مکمل نقش اساسی را در افزودن مقاومت بتن و بهبود خواص دیگر آن ایفا می کند. بتن با دانه بندی 300 تا 600 میکرون ماسه سلیسی و 25 درصد دوده میکرو سیلیس نسبت به سیمان بیشترین مقاومت فشاری را در بتن پودری واکنشی به دست میدهد.