ژل نانو سیلیس یا میکروسیلیس

از اختلاط آب با نانوسیلیس، مخلوط های %60-42 نانوسیلیس در آب تهیه می شود که نسبت به ژل میکروسیلیس حاوی مقدار بیشتر پودر سیلیس می باشد. ژل یا دوغاب %50 نانوسیلیس در آب دارای دانسیته m3/Kg 1400 بوده که دارای میکروسیلیس خشک به مقدار m3/Kg 700 است. این دانسیته نسبت به شکل پودری میکروسیلیس که دانسیته حدود m3/Kg 300 دارد تقریبا 2 برابر بوده و لذا هزینه های حمل و نقل را تا 2 برابر کاهش می دهد.

آیا می توان از ژل نانو یا میکروسیلیس به عنوان فیلر استفاده کرد؟

ژل نانو سیلیس در راکتور های تولید نانو سیلیس و میکروسیلیس Micro silica یا دوده سیلیسی Silica Fume از جمع آوری غبار فرآیند تولید مواد فروسیلیسی که از دودکش کوره این کارخانه ها خارج می شود به دست می آید که به صورت محصول دوغاب نانو یا میکروسیلیس 50% در دسترس است. ذرات کروی بسیار ریز این غبار دارای قطر معمولا 05/0 تا 25/0 میکرون (بطور متوسط 15/0 میکرون یا 150 نانومتر) می باشند. سیلیس آمورف موجود در این ذرات بیش از 85 درصد وزن آنها را تشکیل می دهد که می تواند به راحتی با آهک هیدراته یعنی هیدروکسید کلسیم یاCa(COH)2 در محیط مرطوب واکنش دهد و مواد چسباننده ای از نوع سیلیکات کلسیم هیدراته و شبیه C-S-H تولید کند.

 این ماده چسباننده به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می شود. ژل نانو سلیس، میکروسیلیس یا دوده سیلیسی یک پوزولان مصنوعی با فعالیت پوزولانی چشمگیر محسوب می شود و نباید با پودر یا آرد سیلیس میکرونیزه (معدنی) اشتباه گردد.

پودر میکروسیلیس معدنی یک پوزولان نیست، حتی اگر به شدت ریز و میکرونیزه شود. بنابراین واکنشی اتفاق نمی افتد و نقش یک فیلر یا پر کننده یا ماده پودری خنثی را بازی می کند. البته ژل نانوسیلیس، میکروسیلیس یا دوده سیلیسی در بتن تازه می تواند نقش مواد پر کننده را ایفاء کند ولی نقش بعدی آن با پودر سیلیس به شدت متفاوت است. چنانچه ژل نانوسیلیسی یا میکروسیلیس مصرفی در بتن بیش از 15 و در مواردی بیش از 20 درصد وزن سیمان باشد ممکن است همه آن در بتن هرگز وارد واکنش و تولید ماده چسباننده نشود و نقش فیلر یا پر کننده را بازی می کند. نیاز به آب پودر نانوسیلیس یا میکروسیلیس در بتن برای ایجاد کارائی لازم چند برابر پودر سیلیس معدنی است و به دلیل ریزی و سطح ویژه فوق العاده آن و کلوخه یا گلوله شدن، نیاز به مقدار قابل توجهی فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب دارد. در صورت استفاده از محصول ژل نانوسیلیس مشکل کلوخه شدن به شدت کاهش یافته و نانوسیلیس به طور مناسبتر در بتن پخش می گردد.

چرا باید نانو یا میکروسیلیس پودری را همرا با مقدار قابل توجهی از مواد افزودنی کاهنده آب بتن مصرف نمود؟

میکروسیلیس پودری دارای سطح ویژه 000/150 تا 000/300 سانتی متر مربع در هر گرم می باشد که دلیل آن اندازه ذرات از حدود 05/0 تا 25/0 میکرون بنظر می رسد. با این سطح ویژه فوق العاده زیاد، نیاز به آب آن در مقایسه با سطح ویژه سیمان یعنی 2800 تا 4000 سانتی مترمربع یا با پودر و گرد سیلیس میکرونیزه یعنی 3000 تا 5000 سانتی متر مربع در هر گرم افزایش چشمگیری خواهد داشت.

بنابراین بدون مصرف مواد کاهنده آب یا روان کننده راه بجایی نمی بریم و کارائی بتن با کاهش شدیدی رو به رو می شود. اما چنین پودر ریزی در هنگام اختلاط با آب به شدت کلوخه می شود و لازم است به شدت هم زده شود و در حالت معمول برای اختلاط در بتن، لازم است از فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب استفاده شود تا ذرات آن بتوانند بهتر از یکدیگر جدا و پراکنده شوند و بهتر واکنش دهند.

تجربه ها نشان می دهد که روان کننده ها یا کاهنده های معمولی آب نمی توانند چندان مثمر ثمر واقع شوند و نیاز به فوق روان کننده وجود دارد. کلوخه میکروسیلیس علاوه بر کاهش مقاومت فشاری و دوام و افزایش نفوذ پذیری می تواند به واکنش با قلیائی های سیمان و بتن منجر گردد و به تدریج ترک خوردگی ناشی از انبساط حاصل از این واکنش ها بوجود آید در حالیکه میکروسیلیس را می توان برای کاهش این نوع خرابی مصرف کرد به شرطی که بصورت کلوخه در نیاید. در صورت مصرف محصول ژل نانوسیلیس به جای پودر میکروسیلیس، سیلیس به خوبی در بتن پخش شده و خطر کلوخه شدن وجود نخواهد داشت.

آیا می توان از نانو یا میکروژل سیلیس به عنوان ماده واتر پروف استفاده کرد؟

ژل نانوسیلیس یا ژل میکروسیلیس (محصول دوغاب) که در مجموعه ذرات بتن حضور پیدا می کند با ایجاد ماده چسباننده در اثر واکنش با هیدروکسید کلسیم، پرکننده نیز می باشد و تا حدودی از نفوذ پذیری بتن به دلیل کاهش اندازه منافذ مویینه می کاهد. همچنین کاهش نسبت آب به سیمان می تواند به نفوذ ناپذیری بتن کمک کند. به کارگیری ژل نانوسیلیس یا میکروسیلیس (محصول دوغاب) به کاهش نفوذ و انتشار یون کلرید در بتن یاری می رساند اما نقش ماده آب بند کننده با ماده واترپروف به ویژه از نوع دافع آب متفاوت است. جهت انجام نقش واتر پروفی یا آببندی بتن میتوان از انواع نانو افزودنی های مقاوم کننده و آببند کننده که شامل پلیمر های استایرن و بوتادی ان هستند استفاده کرد.