با پیشرفت علوم و تکنولوژی‌های مختلف در دهه های اخیر بسیاری از صنایع تغییر و تحولات گسترده‌ای را تجربه کرده‌اند و مواد و متریال های جدیدی کشف و اختراع شده‌اند که جایگزین متریال های سنتی و قدیمی شده‌اند. ژل میکروسیلیس به عنوان یکی از مهم‌ترین افزودنی‌های صنعت بتن‌سازی شناخته می‌شود که با برخورداری از ذراتی با قطر کمتر از ۰.۱ میکرون برای تولید انواع بتن‌ها از جمله بتن توانمند، بتن آب‌بند، بتن نفوذناپذیر و بتن با دوام به کار گرفته می‌شود. در ادامه مطلب به بررسی کامل این ژل و اجزای آن، ویژگی‌ها، کاربردها و همچنین بررسی کاربردهای ژل میکروسیلیس پرداخته خواهد شد.
ژل میکروسیلیس چیست؟
ژل میکروسیلیس نوعی افزودنی بتن اصلاح شده پیشرفته است که بر پایه روان‌سازهای بتن، میکروسیلیس، سیلیس و الیاف پلی‌پروپیلن تولید می‌شود و می‌تواند در تولید انواع بتن‌ها به کار برود. این ژل در اصل همان سیستم دوده سیلیسی و فوق روان کننده بتن به صورت خمیری است که به دلیل برخورداری از ویژگی‌های منحصربه‌فرد می‌تواند مقاومت و پایداری بتن را چند برابر افزایش بدهد و خواص مکانیکی بتن را بهبود ببخشد. این ماده با داشتن بیش از ۹۰ درصد سیلیس دارای حالتی غیر کریستالى بوده و به شکل ذرات بى نهایت ریز با قطر متوسط ۱/۰ میکرون می‌باشد به همین دلیل می‌تواند یک افزودنی عالی برای انواع بتن باشد.
انواع ژل میکروسیلیس و اجزای آن
ژل میکروسیلیس همانند دیوارهای تری دی پانل انواع مختلفی دارند و هر کدام از آن‌ها می‌توانند ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی داشته باشند. به صورت کلی ژل میکروسیلیس به ۴ دسته اصلی شامل سیلیکا ژل الیافی، میکروژل الیافی، پاور ژل الیافی و نانو ژل الیافی هستند. این ماده در حقیقت از ۷ جز اصلی تشکیل می‌شود که به شرح زیر می‌باشند:
- میکروسیلیس که مهم‌ترین و اصلی‌ترین بخش تشکیل دهنده این ماده است که می‌تواند ۴۰ تا ۵۰ درصد از ماده اصلی باشد. میکروسیلیس با نام‌های دیگری همچون سیلیکا فیوم (Silica fumes) و دوده سیلیسی نیز شناخته می‌شود که در اصل همان گرد و غبار خارج شده از دودکش کارخانه‌های فرو آلیاژ است.
- روان کننده و فوق روان کننده بتن حضور روان کننده بتن که باعث پخش بهتر دوده سیلیسی داخل بتن شده و خواص بتن تازه و سخت شده را بهبود می‌بخشد.
- مواد پلیمری آب‌بند کننده بتن این که باعث بهبود خواص آب‌بندی دوده سیلیسی می‌شود.
- الیاف‌ها که به طور دائمی در فرمولاسیون ژل میکروسیلیس استفاده شده و می‌توانند ترک‌های مویی را در بتن حذف کنند.
- مواد آنتی باکتریال که برای جلوگیری از فاسد شدن و گندیدن ژل استفاده می‌شوند.
- آب که یکی از اجزای اصلی تشکیل این ژل و بتن است.
- افزودنی‌های خاص که به منظور بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی بتن به کار می‌روند.
ویژگی‌های فنی، مزیت‌ها و معایب ژل میکروسیلیس
ژل میکروسیلیس همانند مصالحی همچون یونولیت دیواری و می‌تواند از ویژگی‌های فنی مختلفی برخوردار باشد که مهم‌ترین آن‌ها شامل داشتن حالت دوغابی غلیظ، رنگ خاکستری تیره، عدم داشتن یون کلر، وزن۱.۴۰ ± ۰.۰۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب، عدم برخورداری از آلاینده‌های زیست محیطی، نقطه انجماد منفی ۲ درجه سانتی گراد و … هستند. از جمله مهم‌ترین مزیت‌های این ماده می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- کاهش نسبت آب به سیمان و بهبود خواص مقاومتی بتن
- افزایش قابل توجه چسبندگی بتن
- کاهش میزان ترک خوردگی در بتن و افزایش یکپارچگی آن (خصوصاً در دال‌های بتنی)
- بهبود بخشیدن تمام آیتم‌های دوامی بتن
- بهبود ظاهر بتن در زمان خارج شدن از قالب
- جلوگیری از قالب انداختگی و جداشدگی بتن
- افزایش قوام بتن
- کاهش نفوذپذیری در برابر آب، یون کلر و هجوم سولفات‌ها
- افزایش مقاومت الکتریکی و مقاومت سایشی بتن
- تأخیر زمان گیرش بتن
ژل میکروسیلیس در کنار تمامی مزیت‌هایی که دارد می‌تواند معایب و ایراداتی نیز داشته باشد که مهم‌ترین آن‌ها شامل عدم توانایی باز کردن زود هنگام قالب، کاهش رطوبت موضعی به دلیل ریزدانه بودن ژل و ایجاد ترک‌های انقباضی و همچنین ضعف کارایی بتن هستند.
کاربردهای ژل میکروسیلیس
وجود اجزای مختلف در ژل میکروسیلس و همچنین برخورداری از ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصربه‌فرد باعث شده است که این ماده کاربردهای متعددی داشته باشد. از جمله مهم‌ترین کاربردهای ژل میکروسیلیس می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- ژل میکروسیلیس در تولید بتن‌های آب‌بند کاربردهای ویژه‌ای دارد و با کاهش نسبت آب به سمان و همچنین پرکنندگی حفرات میکروسکوپی بتن مانع از نفوذ آب می‌شود و فرآیند تولید بتن را ساده‌تر می‌کند.
- این ماده می‌تواند در تولید بتن‌های پر مقاومت نقش مؤثری داشته باشد و به دلیل برخورداری از پوزولان دوده سیلیسی در کنار سیمان، باعث تشکیل ذرات C-H-S (سیلیکات کلسیم سخت) در بتن شده و مقاومت آن را افزایش می‌دهد.
- ژل میکروسیلیس می‌تواند در شاتکریت نیز استفاده شود هر چند که هنوز با استقبال زیادی مواجه نشده است.
- این ژل می‌تواند در تولید بتن‌های بادوام نقش پررنگی داشته باشد و در کنار آب‌بندی بالای بتن به افزایش طول عمر و ماندگاری آن کمک کند.
- از این ماده می‌توان در تولید بتن‌های خودتراکم و با کارایی بالا استفاده کرد
- تولید بتن‌های مقاوم در برابر آتش و همچنین بتن‌های مقاوم در برابر ضربه و بارهای دینامیکی از کاربردهای دیگر این ژل هستند.
- از دیگر کاربردهای ژل میکروسیلیس می‌توان به تولید بتن‌های مقاوم در برابر یون‌های شیمیایی مخرب (سولفات و کلر) و اسیدهای مخرب، تولید بتن‌های سد، مخازن آب، پل‌های بتنی، کانال‌های بتنی و تونل‌ها، تولید بتن‌های ضد سایش و فرسایش، تولید بتن‌های کفسازی، تولید بتن‌های آشیانه هواپیما و محل فرود هلیکوپتر و تولید بتن‌های تحت تأثیر سیکل ذوب و یخبندان اشاره کرد.
جمع‌بندی نهایی
ژل میکروسیلیس نوعی افزودنی بتن است که از اجزای مختلفی همچون میکروسیلیس، روان کننده‌ها، مواد پلیمری، الیاف‌ها، مواد آنتی باکتریال، آب و افزودنی‌های خاص تولید شده و می‌توانند انواع مختلفی همچون سیلیکا ژل الیافی، میکروژل الیافی، پاور ژل الیافی و نانو ژل الیافی داشته باشند. مهم‌ترین کاربردهای این ماده تولید انواع بتن پر مقاومت، بتن‌های توانمند، بتن‌های فوق توانمند، بتن‌های خود تراکم، بتن‌های ژئوپلیمری و … هستند.
