تاثیر ژل میکروسیلیس بر مقاومت و خواص بتن آب بند

در سال های اخیر کاربرد انواع مختلف الیاف پلیمری و مواد افزودنی در طرح اختلاط بتن آب بند سازه های هیدرولیکی (آبی) افزایش روبه رشدی یافته است. کاربرد پودر میکروسیلیس ژل شده، انواع مواد افزودنی کاهنده آب و الیاف پلی پروپیلن برای کاهش نفوذپذیری، پایایی و افزایش دوام بتن استخرها، سدها، مخازن نگهداری و تصفیه خانه آب و فاضلاب، کانال، تونل ها و غیره از این جمله است.

تاثیر مواد آب بند و انواع ژل میکروسیلیس بر بتن های در معرض خوردگی

بتن به عنوان یکی از مهمترین و متداولترین مصالح ساختمانی با دارا بودن خواص ویژه ای چون شکل پذیری، مقاومت مطلوب فشاری و سایشی، در دسترس و ارزان قیمت بودن مصالح اولیه با مقبولیت روبه رشدی مواجه است.

لیکن با توجه به شرایط خاص آب و هوایی که در منطقه گرم و مرطوب جنوب کشور حاکم است و از طرفی ساحلی بودن بخش عظیمی از ابنیه بتنی این منطقه در جوار خلیج فارس (و خودرگی ناشی از حمله کلرید، سولفات و کربنات) باعث شده که شرایط خاصی برای کارهای عمرانی در این مناطق بوجود آید.

از مقایسه نتایج آزمایشات افزودن پودر میکروسیلیکا، انواع ژل میکروسیلیس و واتر پروف پودری و مایع به مصالح محلی موجود در این مناطق و تحلیل پارامترهای مقاومتی (فشاری، کششی و خمشی)، همچنین آزمایش نفوذ یون کلر، آزمایش نفوذ عمق آب و آزمایش جذب آب، به نتایج ذیل در اثر استفاده از مواد افزودنی شیمیایی واترپروف و انواع ژل میکروسیلیکا در طرح اختلاط بتن مشاهده شد که:

1. در آزمایشات مقاومت فشاری و خمشی در مقایسه بین نمونه‌ شاهد و نمونه‌ های حاوی واترپروف مایع، بدون ژل میکروسیلیس، افزودن واتر پروف مایع باعث کاهش مقاومت فشاری به طور میانگین به میزان ۱۸٪ و همچنین باعث کاهش مقاومت خمشی به طور میانگین به میزان ۵٪، مشاهده شده است.
2. در تست های مقاومت فشاری و خمشی در مقایسه بین نمونه‌های شاهد و نمونه‌های حاوی ژل میکروسیلیس بدون ماده واترپروف، افزودن ژل میکروسیلیس باعث افزایش مقاومت فشاری به طور میانگین به میزان ۱٪ و همچنین باعث افزایش مقاومت خمشی به طور میانگین به میزان ۶٪، مشاهده شده است.
3. در آزمایش های مقاومت فشاری و خمشی در مقایسه بین نمونه‌های شاهد و نمونه‌های حاوی ژل میکروسیلیس و ماده واترپروف پودری، افزودن ژل میکروسیلیس و واتر پروف پودری باعث افزایش مقاومت فشاری به طور میانگین به میزان ۳٪ و همچنین باعث افزایش مقاومت خمشی به طور میانگین به میزان ۱۱٪، نسبت به نمونه شاهد مشاهده شده است.

از نتایج فوق الذکر چنین برمیآید که از ماده آب‌بند با میزان ۵/۱ درصد وزن سیمانی به همراه ژل میکروسیلیس الیاف دار تنها ترکیبی بود که می‌تواند شرایط محیطی D و E آیین نامه را تحمل نماید. با توجه به شرایط محیطی دشوار و خیلی دشوار حاکم بر محیط استفاده از مواد آب‌بند به همراه ژل میکروسیلیس نتیجه میشود که تاثیر بسزایی در کاهش نفوذپذیری دارد.

تاثیر ژل میکروسیلیس بر مقاومت خمشی بتن

عموماً بتن به عنوان ماده ای که در کشش ضعیف و شکننده است، شناخته میشود. ایده اضافه کردن الیاف به مخلوط های شکننده که در مقابل کشش توان ناچیزی دارند، از زمانهای قدیم وجود داشته است. امروزه جهت بهبود این ضعف از الیاف‌های پلیمری، الیاف پلی پروپیلن، شیشه، سنتتیک، فورتا، فولادی یا فلزی، الیاف پلی ونیل و افزودنی های مختلفی استفاده شده است.

الیاف پلی پروپیلن نوعی از الیاف پلیمری است و افزودن آن به بتن موجب بهبود خواص اعضای بتنی خصوصاً در سنین اولیه میشود. این محصول در در ترکیب با میکروسیلیس ژل شده و فوق روانساز بتن بر پایه پلی نفتالین، فرمول ساخت ژل میکروسیلیکا الیاف دار را تشکیل میدهد.

اگرچه بازه پیشنهادی برای دوز مصرف این محصول 3 تا 5 درصد است، در پژوهشی از ژل میکروسیلیکا الیاف دار به میزان ۰ و۶ و ۵.۵ و ۲/۵ و ۷/۵ درصد وزن سیمان مصرفی استفاده شده است. این میزان افزودن ژل میکروسیلیس همراه با چند تغییر مهم در ارکان اساسی طرح اختلاط از جمله: کاهش ۲۰ درصدی میزان سیمان و کاهش نسبت آب مصرفی، رفتار فشاری بتن را مورد بررسی تحلیل قرار داد. و شاهد تغیرات معناداری در میزان مقاومت های کششی و خمشی نسبت به نمونه فاقد افزودنی شیمیایی بودیم.

تاثیر ژل میکروسیلیس بر مقاومت سایشی بتن

مقاومت بتن در برابر سایش از جمله مشخصاتی است که در مواردی از قبیل، سرریز سد ها، روسازی‌ راه ها، کف سازی صنعتی و پیاده‌ روهای بتنی از اهمیت فراوانی برخوردار است. هرچند مقاومت مکانیکی سنگدانه ها در بحث مقاومت سایشی نمود بیشتری دارد، لیکن نباید از نفوذ پذیری، دوام و پایایی سایر اجزای بتن در اثر دوره‌های متناوب ذوب و یخبندان و تقابل با سایش غافل شد، چراکه عمر مفید سازه را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد.

برخی از مواد افزودنی که توان بهبود رئولوژی بتن در حالت خمیری، کاهش نسبت آب به سیمان و کاهش ترک های ناشی از جمع شدگی بتن و در نهایت ارتقاء کیفیت بتن سخت شده در تقابل با سایش و سیکل های مخرب ذوب و یخ زدگی را داشته باشند، عبارتند از فوق روان کننده نفتالینی و پودر میکروسیلیس ژل شده که در مکمل بتن جمع شده اند.

مکمل بتن به لحاظ افزایش مقاومت فشاری و کاهش مقادیر جذب آب و نفوذپذیری از قابلیت چشمگیری در تامین مقاومت سایشی کفسازی های صنعتی برخوردار می‌باشد. افزایش مقاومت‌های خمشی و کششی و افزایش مدت زمان کارپذیری بتن در حالت خمیری نیز از مشخصات ویژه این ماده است، که به مجری و پیمانکار زمان کافی برای ماله زنی را میدهد.

از دیگر عوامل اثرگذار جنس و سختی سنگدانه است، آزمایش گروه سنگ‌های آذرین و رسوبی شامل گرانیت، آندزیت، توف و آهک خرد شده از لحاظ برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن‌ها مانند مقاومت فشاری، مقاومت کششی، وزن واحد حجم، تخلخل، درصد رطوبت، دوام، لس آنجلس، نشان میدهد که: بین نمونه‌های یاد شده آندزیت در آزمایش‌های مقاومت فشاری، خمشی و کششی بهترین عملکرد را نشان داد. و به طور کلی نتایج حاصل از مقاومت سایشی نشان می‌دهد که نمونه بتن با سنگدانه گرانیت کمترین و با سنگدانه آهک بیشترین مقاومت را داشته اند.

تاثیر ژل میکروسیلیس الیاف دار

بهبود ویژگی‌های بتن با دانه‌ بندی نامناسب (فاقد فیلر یا پر کننده) به علت نفوذپذیری، عدم کارایی مناسب، مقاومت سایشی ضعیف و… مورد توجه پژوهشگران مختلف قرار گرفته است. یکی از روش‌های مورد استفاده برای رفع این نواقص اصلاح رئولوژی بتن است. روش بهبود بتن به کمک الیاف پلی‌پروپیلن درگیر در ماتریس بتن برای بهبود خواص مکانیکی در کنار استفاده از ابر روان کننده بتن بر پایه پلی کربوکسیلات اتر و غبار میکروسیلیکا در یک محصول میشود سوپر ژل میکروسیلیس الیاف دار. مقایسه تصاویر میکروسکوپی مقدار ناچیز منافذ را در مخلوط بتن سخت شده نشان میدهد، از طرفی کاربرد سوپر ژل میکروسیلیس الیاف دار با درصد پیشنهادی 1 تا 3 نسبت به سیمان مصرفی هزینه اقتصادی قابل توجهی را وارد نمیکند.

تاثیر ژل میکروسیلیس بر مقاومت فشاری بتن

کاربردهای متنوع بتن در صنعت ساختمان و نیاز به بتن‌ هایی با ویژگی خاصی از جمله مقاومت و دوام بالا، نفوذپذیری کم، چگالی کم و غیره بررسی استفاده از افزودنی هایی که خواص مورد نظر را همراه با صرفه اقتصادی در بتن ایجاد نمایند را لازم و ضروری مینماید.

اثرات مطلوب استفاده از پاور ژل میکروسیلیس بر ویژگی‌های بتن تازه و سخت شده، غیر قابل انکار می‌باشد و در بهبود ویژگی‌های بتن نقش بسزایی دارد، با توجه به گستردگی استفاده از انواع مواد افزودنی در بتن، دانستن اثر این موارد بر روی خواص مکانیکی بتن بسیار حائز اهمیت می‌باشد.

در فرمول ساخت پاور ژل میکروسیلیکا از اثر فوق روان کننده پلی کربوکسیلاتی بر کارایی و مقاومت بتن، غبار میکروسیلیکا بر بهبود دانه بندی، مقاومت شیمیایی و … استفاده میشود. در پژوهشی که با تعداد ۹۰ نمونه آزمایشگاهی با ۵ نسبت آب به سیمان و سه دوز مختلف پاور ژل میکروسیلیس ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت و سپس با استفاده از روش منطق فازی، مقادیر این تاثیرات پیش‌بینی و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و در نهایت مشخص گردید که:

• استفاده از نسبت های آب به سیمان بالا چه اثرات مخربی بر مقاومت اولیه و نهایی بتن داشته و همچنین استفاده از این مواد افزودنی می‌تواند نسبت آب به سیمان را پایین و کارآیی را بالا برده و در نتیجه به یک بتن با مقاومت بالا دست یافت.
• همچنین مدل فازی جواب بسیار نزدیکی به نتایج حاصل از آزمایشها دارد که نشان دهنده توانایی این روش برای پیش‌بینی رفتار بتن می‌باشد.

تاثیر ژل میکروسیلیس بر آب بندی بتن

دوام نسبتاً زیاد، پایداری و در دسترس بودن مصالح و نیاز روزافزون به ساخت و سازهای وسیع، بتن را به انتخاب اول در سازه‌هایی مانند روسازی ها، ساختمان‌ها، پل‌ها، سدها، تونل‌ها و مخازن بتنی آب بند بدل کرده است. امروزه با پیشرفت علم و فناوری مشخص شده است که فقط توجه به مقاومت فشاری به عنوان یک معیار برای طرح بتن در محیط‌های گوناگون و کاربردهای متفاوت نمی‌تواند پاسخگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه‌های بتنی ایجاد می‌شود.

طی چند دهه اخیر مسئله دوام بتن در محیط‌های گوناگون مورد توجه قرار گرفته است. مشاهده خرابی‌هایی با که با نفوذ عوامل شیمیایی و فیزیکی در بتن‌ها در بسیاری از نقاط جهان و با شدت بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار و اذهان را به سوی طرح بتن‌هایی با ویژگی خاص، آببند و با دوام لازم سوق داده است.

پودر میکروسیلیکا با توجه به خصوصیاتی که برای آن برشمرده شد، می تواند جایگزین بخشی از سیمان مصرفی شده و نیاز به دوام بیشتر در محیط های خورنده، و آب بندی بتن سازه های های هیدرولیکی را با هزینه ای اندک بر عهده بگیرد. لیکن کاربرد آن به تنهایی همراه با معایب زیادی مانند افزایش نسبت آب به سیمان، عدم پراکندگی مناسب ذرات، خطرات زیست محیطی و زیان های وارد بر سلامت کاربران است.

دوغاب ژل میکروسیلیکا با قیمت خرید و فروش پایین در مقایسه با سایر انواع ژل میکروسیلیس و بهره مندی از خواص و اثرات غبار میکروسیلیکا به عنوان افزودنی بتن برای تولید بتن با مقاومت زیاد، دوام، کارپذیری بالاتر و نفوذپذیری کمتر به کار میرود. دوغاب میکروسیلیس در تهیه بتن‌هایی با مقاومت فشاری، کششی، خمشی و سایشی بالاتر نسبت به بتن معمولی، ایجاد بتن‌های مقاوم در برابر ضربه و تنش، افزایش چسبندگی بتن و آرماتور کاربرد دارد.

همچنین نوع الیافدار آن ( ژل میکروسیلیس آب بند الیافدار ) با خواص و میزان مصرف مشابه، موجب کاهش درزها و ترک‌های حاصل از جمع شدگی بتن در سنین اولیه و در نهایت کاهش هزینه های اجرای عایق و پوشش آب بند میگردد.