ژل سیلیکا فیوم که یک ماده ترکیبی می باشد برپایه روان کننده، میکروسیلیس ومواد دافع آب تولید گردیده است که بعنوان پدیده ای کارآمد وتجربه شده در دستورکار اغلب کار فرمایان ومشاورین قرار گرفته است. امروزه با آشکار شدن مزایای بتن هایی که در ساختار آنها از میکروسیلیس وفوق روان کننده به خاطر قیمت مناسب وخصوصیات ارزنده که در قسمت مربوط به میکرو سیلیکا شرح گردیده است خصوصیات ارزنده ای به بتن می دهد ولی میکروسیلیس به خاطر وزن حجمی کم و ریزی ذرات، حمل ونقل، نگهداری ومصرف ان مشکل وپرهزینه بوده وچون هنگام اضافه شدن به بتن، اختلاط به طور کامل ومطلوب انجام نمی گیرد لذا خصوصیات بهینه آن بطور کامل ظهور نکرده به علاوه از نظر محیط زیست وشرایط بهداشتی ٫ همواره برای مصرف کننده گان مشکل آفرین بوده است ومیزان روان کننده نیز همیشه به تناسب مصرف وزمان مخلوط با میکروسیلیس همیشه مورد اشتباه قرار می گرفت.لذا جهت رفع مشکلات فوق از این ماده که با توجه به تکنولوژی پیشرفته وبهینه سازی مواد اقدام گرفته وعرضه می گردد.
مصارف:
ساخت بتن های پرمقاومت
بتن ریزی در مناطقی که تحت حمله مواد شیمیایی وخورنده قرار گرفته است
بتن ریزی در سواحل جنوبی کشورواسکله ها
ساخت بتن اسکله، پل، مخازن وسدها
ساخت بتن با نفوذ پذیری کم
خصوصیات ویژه:
با توجه به خصوصیات مندرج در بخش میکرو سیلیس و فوق روان کننده می توان گفت این ماده کلیه خصوصیات هر دو را در بتن بوجود می اورد.
افزایش روانی بتن بدون نیاز به فوق روان کننده.
مقاومت شیمیایی، مکانیکی و نفوذ ناپذیری بتن
اقتصادی ومقرون به صرفه بودن
جابجایی، نگهداری ومصرف بسیار آسان وراحت
حفظ سلامت وبهداشت کارکنان در اثر عدم پخش ذرات ریز میکرو سیلیس در هوا
استفاده دقیق وبهینه از افزودنی با توجه به استفاده یک جزء برای ساخت بتن
مشخصات فیزیکی وشیمیایی:
حالت فیزیکی
ژله ای
رنگ
خاکستری مایل به قهوه ای
وزن مخصوص gr/cm3 4/1
PH 10-9
یون کلر ندارد
میزان مصرف:
مقدار مصرف مناسب باید به وسیله آزمونهای آزمایشگاهی به منظور حصول مقاومت وکارایی بهینه صورت گرفته شود ولی بعنوان معیار مناسب میزان5الی10درصد وزن سیمان مصرفی پیشنهاد می گرددوبایستی به میزان تقریبی 10الی20درصد از آب مصرفی و 5 درصد ازسیمان مصرفی کاست.
نحوه مصرف ونکات ضروری:
خمیر میکرو سیلیس را می توان پس از اختلاط کامل تمام اجزاء (با احتساب کاهش سیمان وآب مصرفی) به بتن افزود ویا درآب بتن حل نمود وسپس به اجزاء خشک بتن افزوده گردد . حتما از مواد عمل آورنده مانند کیورینگ جهت حصول مقاومت بالاتر استفاده نمود از مصرف بیش ازحد 25% وزن سیمان خودداری شود. ژل سیلیکافیوم را می توان در ظروف دربسته ودر دمای 5الی 25درجه سانتیگراد نگهداری نمود
آزمایش‌های زیادی برای تشخیص کیفیت آب مورد استفاده در بتن در پروژه‌های ساختمانی وجود دارد. در این نوشتار به آزمایش‌های اصلی پرداخته‌ایم.
در پروژه‌های عمرانی، حجم زیادی از مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند که ضروری است پیش از استفاده، کیفیت آنها بررسی شود و مطابق با استانداردهای موجود باشد. بدین شکل کیفیت و دوام نهایی پروژه تضمین می‌شود. کیفیت آب مورد استفاده در آزمایشگاه مورد بررسی قرار می‌گیرد. آزمایش‌هایی که روی آب انجام می‌گیرد به شرح زیر است:
آزمایش مقدار pH
آزمایش حدود اسیدی بودن آب
آزمایش حدود قلیایی بودن آب
آزمایش تخمین درصد جامدات
i. کلریدها
ii. مواد معلق
iii. سولفات‌ها
iv. مواد معدنی
v. مواد آلی
آب مورد استفاده در پروژه‌های عمرانی، از هر منبعی که باشد بایستی پیش از استفاده از آن مورد آزمایش قرار بگیرد. در طول پروژه و هر سه ماه یک بار آزمایش‌ها بایستی تکرار شوند. آب مورد استفاده از لوله‌کشی شهری، بایستی هر 6 ماه یکبار آزمایش شود. نمونه‌گیری از هر منبع بایستی سه مورد باشد تا نتایج دقیق به دست بیاید.
حدود توصیه شده:
آب مورد استفاده در مخلوط و عمل‌آوری بتن بایستی پاک و فاقد مقدار زیادی از هر گونه مواد زیان‌آور مانند قلیایی‌ها، اسیدها، روغن‌ها، نمک‌ها، قند، مواد معدنی، جلبک و دیگر میکروارگانیزم‌ها و هر گونه مواد اضافی دیگر باشد. آب آشامیدنی (آب لوله‌کشی) اغلب برای استفاده در مخلوط بتن مناسب است.
میزان اسیدی بودن آب: با استفاده از فنول‌فتالین به عنوان تشخیص‌دهنده، نبایستی بیشتر از 5 میلی‌لیتر NaOH برای خنثی ساختن 100 میلی‌لیتر آب مورد نیاز باشد.
میزان قلیایی بودن آب: نبایستی بیشتر از 25 میلی‌لیتر H2SO4 برای خنثی سازی 100 میلی‌لیتر آب مورد نیاز باشد.
میزان مواد جامد: حدود مجاز مواد جامد در آب در جدول زیر آمده است:
نوع ماده جامد
حد مجاز
جامدات آلی
200 میلی‌گرم بر لیتر
جامدات معدنی
3000 میلی‌گرم بر لیتر
سولفات‌ها
400 میلی‌گرم بر لیتر
کلریدها
2000 میلی‌گرم بر لیتر (اگر بتن میلگرد نداشته باشد)
500 میلی‌گرم بر لیتر (برای بتنی که میلگرد دارد)
جامدات معلق
2000 میلی‌گرم بر لیتر
ویژگی‌های فیزیکی و شیمایی آب‌های زیرزمینی موجود در محل پروژه نیز بایستی در کنار خاک آن مورد بررسی قرار بگیرد و اگر شرایطی مطابق با استانداردهای موجود نداشت، پیمانکار موظف است تا آب مناسب و با کیفیت برای پروژه را تامین کند.
آبی که در آزمایش‌ها با کیفیت و مناسب برای مخلوط بتن تشخیص داده شود، برای عمل‌آوری بتن نیز مناسب است. با این حال آبی که برای عمل‌آوری استفاده می‌شود، نباید رنگ سطح بتن را تغییر دهد و یا باعث ایجاد لکه بر روی آن شود. استفاده از آب دریا برای مخلوط بتن و هم چنین عمل‌آوری بتن ممنوع است. آب از هر منبعی که باشد بایستی پیش از شروع استفاده مورد آزمایش قرار گیرد و آزمایش هر سه ماه یک بار تا پایان پروژه تکرار شود. اگر از آب زیرزمینی استفاده می‌شود، از تمامی نقاط و جریان‌های موجود زیرزمینی بایستی نمونه‌گیری انجام شود و آزمایش بر رویشان صورت گیرد. اگر آب جاری در فصل تابستان مورد آزمایش قرار گرفت، بعد از پایان این فصل و شروع بارش نیز بایستی آزمایش مجددا تکرار شود.
میزان یون ورودی به بتن مستقیماً با میزان شوریِ آب دریا رابطه دارد. همچنین به صورت کلی به میزان آب مورد استفاده نیز بستگی دارد. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که از لحاظ ایجاد مشکل و مخرب بودن، سولفات‌ها در رتبه‌ی اول قرار دارند و بیشترین مشکل را ایجاد می‌کنند. همین موضوع باعث شد تا سیمان‌های مقاوم در برابر حملات سولفاتیتولید شوند. بتن‌هایی که نسبت آب به سیمان در آنها به نسبت کمتر است، دارای مقاومت بیشتری در برابر سولفات‌ها می‌باشند.
نمک موجود در آب دریا، مقاومت بتن را بین 10 تا 20 درصد کاهش می‌دهد. بیشتر از کاهش مقاومت، خوردگی فولاد تقویت شده در بتن است که دردسر ساز می‌شود. کلریدها عامل اصلی خوردگی در بتن هستند.
بتنی که در معرض هوا قرار دارد، شانس خوردگی‌اش بیشتر از بتنی است که در آب است. یکی دیگر از تاثیرهای کلریدبر روی بتن فرسایش یا شوره زدن بتن است.
برای مقابله با یون کلرید، توصیه می‌شود تا از سیمانی با مقدار C3A بالا استفاده شود. آلومینیوم جلوی فعالیت کلرید در بتن را می‌گیرد. که در نهایت باعث افزایش عمر فولاد و دوام سازه می‌شود.
دو دلیل اصلی وجود یون کلرید در بتن به شرح زیر می‌باشد:
1. اضافه کردن کلسیم کلرید به بتن به عنوان افزودنی
2. استفاده از آب دریا در مخلوط بتن
اگر در سیمان‌هایی که در برابر سولفات مقاوم نیستند، از CaCl2 استفاده شود؛ این ماده مخرب بودن سولفات‌ها را افزایش می‌دهد. اگر سیمان حاوی مواد ضد سولفاتی و مقاوم در برابر سولفات باشد، چنین مشکلی پیش نمی‌آید. البته آیین‌نامه‌ها استفاده از کلسیم کلرید را در زمانی که از سیمان‌های ضد سولفاتی استفاده شده را توصیه نمی‌کنند.
تاثیر اسیدها و مواد قلیایی در آب بر روی ویژگی‌های بتن
آبی که حاوی پساب صنعتی باشد، برای استفاده در مخلوط بتن مناسب نیست. پساب صنعتی حاوی اسیدها و مواد قلیایی مضر است که بسته به کارخانه، نوعش می‌تواند متفاوت باشد. گفته می‌شود که آب مورد استفاده در بتن، نباید pH کمتر از 6 داشته باشد. با این حال استفاده از عدد pH، روش دقیقی برای کنترل کیفیت آب از نظر اسیدی نیست.
تاثیر جلبک‌های موجود در آب بر روی ویژگی‌های بتن
ممکن است داخل آب مورد استفاده یا سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن جلبک وجود داشته باشد. این جلبک‌ها باسیمان ترکیب می‌شوند و باعث کاهش چسبندگی بین چسب سیمان و سنگدانه‌ها می شوند.
همچنین ورود جلبک به مخلوط بتن، باعث افزایش قابل توجه هوای داخل آن می‌شود که نهایتاً موجب کاهش مقاومت بتن می‌گردد.
تاثیر قند بر روی ویژگی‌های بتن
اگر قند موجود در آب، کمتر از 0٫5 درصد وزن کل آب باشد، هیچ گونه تاثیر منفی‌ای بر روی سازه‌ی بتنی ندارد. مقدار قند اگر بیشتر شود، باعث ایجاد تاخیر در گیرش بتن و کسب مقاومت اولیه‌ی آن می‌شود. اما مشاهده شده که در روز بیست و هشتم، مقاومت بتن افزایش پیدا می‌کند.
تاثیر آلودگی نفتی بر ویژگی‌های بتن
وجود نفت در آب، معمولاً باعث هیچ گونه تغییری در ویژگی‌های مختلف بتن نمی‌شود. با این حال گفته می‌شود اگر میزان نفت موجود، در حدود 2 درصد وزن کل آب باشد، مقاومت بتن افزایش پیدا می‌کند؛ اگر مقدار از 8 درصد تجاوز کند، اثر سو خواهد داشت.
وجود ناخالصی در آب مخلوط بتن باعث تغییراتی در ویژگی‌های سازه‌ای بتن نظیر مقاومت و دوام می‌شود. به طور کلی، تاثیر ناخالصی‌ها بر روی ویژگی‌های بتن را می‌توان به دو صورت بررسی کرد. نخست: تغییرات زمان گیرش سیمان پرتلند در زمان استفاده از آب حاوی ناخالصی و آب مقطر. دوم: تغییرات مقاومت بتن در زمان استفاده از آب حاوی ناخالصی و آب مقطر.
تاثیر ناخالصی‌های آب بر روی مقاومت و دوام بتن
آزمایش‌های مختلف نشان داده که استفاده از آب‌هایی که حاوی انواع مختلف نمک‌ها به صورت محلول هستند، باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می‌شود. نرخ کاهش مقاومت بتن بر اثر وجود نمک محلول در آب، بین 10 تا 30 درصد می‌باشد. این کاهش مقاومت، در مقایسه با بتنی که در آن از آب مقطر استفاده شده، محاسبه شده است.
میزان بالای کلرید در آب باعث فرسایش سطوح بتن می‌شود و شانس خوردگی فولاد تقویت شده که در بتن قرار دارد را افزایش می‌دهد. این مشکل در مناطق استوایی بسیار شایع است. در جدول زیر، میزان تاثیر مواد مختلف بر رویمقاومت فشاری بتن آمده است :
درصد نمک در آب
درصد کاهش مقاومت فشاری
نیم درصد SO4
4
یک درصد SO4
10
5 درصد NaCl
30
1 درصد CO2
20
تاثیر ذرات معلق در آب بر روی ویژگی‌های آب
اگر آب استفاده شده در مخلوط بتن، حاوی ذرات معلق کم تر از 0٫02 درصد وزن کل آب باشد، بر روی ویژگی‌های بتنتاثیر گذار نخواهد بود. میزان زیاد درات معلق بر روی مقاومت فشاری بتن تاثیری نخواهد داشت، اما بر روی دیگر ویژگی‌های بتن اثرگذار است. به طور مثال، آب حاوی ذرات معلق بیش از حد مجاز، دوام بتن را کاهش می‌دهد. توصیه‌ی تمامی آیین‌نامه‌ها و استانداردهای بین‌المللی این است که از آب‌های گل‌آلود در مخلوط بتن استفاده نشود.
تاثیر نمک‌های معدنی غیر متفرقه در آب بر ویژگی‌های بتن
وجود نمک در آب بتن، تاثیر منفی در ویژگی‌های آن دارد. نمک‌های عناصرِ منگنز، قلع، سرب، مس و روی اگر چه به صورت گسترده در آب وجود ندارند، اما بعضاً دیده شده و اثراتی بر روی ویژگی‌های بتن دارند.
مثلا وجود کلرید روی در آب باعث تاخیر در کسب مقاومت بتن می‌شود. این تاخیر با مقایسه و آزمایش بتن در روز دوم یا سوم عمل‌آوری به دست آمده است. نیترات سرب دیگر نمکی است که اثر مخرب بر روی بتن می‌گذارد. دیگر نمک‌ها مانند سدیم فسفات، سدیم آرسنات، سدیم یدات و سدیم برات باعث کاهش مقاومت اولیه‌ی بتن می‌شوند. سدیم و پتاسیم کربنات باعث افزایش سرعت گیرش در بتن‌ریزی‌های بزرگ می‌شود. که این موضوع نهایتاً باعث کاهش مقاومت نهایی بتن می‌شود.
وجود کلسیم کلرید سرعت گیرش و سخت شدن بتن را افزایش می‌دهد. اما از طرف دیگر وزن کلسیم کلرید موجود، نباید از 1٫5 درصدِ وزن کل سیما بیشتر شود.
تاثیر نمک‌های آب دریا بر روی ویژگی‌های بتن
3٫5 درصد از آب دریا، نمکِ محلول است. ترکیب شیمیایی آب دریا در تمامی دنیا یکسان است. بیشتر نمک موجود در آب، سدیم کلراید یا همان نمک خوراکی است؛ هر چند مقداری پتاسیم کلرید و منیزیم سولفات نیز یافت می‌شود.
در محاسبه ترکیب شیمیایی آب و مقدار یون موجود در آن، از کل میزان یون موجود، 51٫3 درصد کلرید، 3٫6 درصد منیزیم، 7٫2 درصد سولفات، 28٫5 درصد سدیم، 1٫ درصد کلسیم و 1 درصد پتاسیم می‌باشد. مجموع میزان نمک‌ها ممکن است متفاوت باشد.
در تقسیم‌بندی انواع بتن، به بتنی که مقاومتش بین 20 تا 40 مگاپاسکال باشد، بتن معمولی گفته می‌شود. همچنین به بتنی که مقاومتش بیش از 140 مگاپاسکال باشد، بتن با مقاومت بالا یا High Strength Concrete گفته می‌شود.
با گذشت زمان، فاکتورهای مشخص‌کننده‌ی بتن معمولی و مقاومت بالا نیز تغییر کرده است. به طور مثال، صد سال پیش، بتنی با مقاومت 28 مگاپاسکال، بتن با مقاومت بالا محسوب می‌شده. ولی هم‌اکنون بتن‌هایی تولید شده‌اند که تا 800 مگاپاسکال مقاومت دارند.
از لحاظ میزان استفاده، بتن معمولی پرمصرف‌تر از بتن با مقاومت بالاست. دلیل اصلی استفاده از بتن با مقاومت بالا، کاهش وزن، جمع شدگی، نفوذپذیری و افزایش دوام سازه است. همچنین در برخی سازه‌ها، به دلایل مختلف که معمولاً مربوط به معماری می‌شود، لازم داریم تا ستونی کوچک بار زیادی را تحمل کند. در این صورت نیاز به استفاده از بتن با مقاومت بالا داریم.
بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، در ویژگی‌های مختلف، تفاوت‌هایی با هم دارند که در این نوشتار قصد داریم تا به این تفاوت‌ها بپردازیم.
بتن معمولی، اغلب و در صورت استفاده از سنگدانه‌های مناسب کارایی بالایی دارد و در هنگام بتن‌ریزی و کار کردن بابتن، به سادگی جاری می‌شود. در مقابلبتن با مقاومت بالا معمولا چسبناک‌تر است و جاری شدن و بتن‌ریزی آن بسیار دشوارتر می‌باشد. به همین دلیل معمولاً از افزودنی‌های روان‌کننده برای این نوع بتن استفاده می‌کنند. دلیل اصلی کاراییِ کم بتن با مقاومت بالا، مقدار زیاد سیمان مورد استفاده در آن است.
پدیده آب انداختگی معمولاً در سطح بتنهای معمولی رخ می‌دهد و آسیب دیدگی معمولی در این نوع بتن است. اما یکی از ویژگی‌های بسیار خوب بتن با مقاومت بالا این است که آب انداختگی‌اش بسیار بسیار کم است و حتی در بسیاری موارد می‌توان گفت که بتن با مقاومت بالا آب انداختگی ندارد.
به دلیل مقاومت و سختی بالا، بتن با مقاومت بالا نفوذپذیری کم‌تری نسبت به بتن معمولی دارد. همین موضوع باعث می‌شود تا دی‌اکسید کربنِ کم‌تری وارد بتن شود و پدیده‌ی کربناتاسیون نیز در این نوع بتن به ندرت رخ بدهد. کربناتاسیون پدیده‌ای است که در آن دی‌اکسید کربن موجود در هوا با چسب سیمانِ سخت شده واکنش می‌دهد و کلسیم کربنات تولید می‌کند؛ که این پدیده باعث آسیب دیدگی بتن می‌شود.
ویژگی نفوذپذیری بسیار پایین در بتن با مقاومت بالا، باعث جلوگیری و پیش‌گیری از بسیاری از انواع آسیب دیدگی‌ها در بتن می‌شود. اول این که مواد سولفاتی و شیمایی راهی به بتن پیدا نمی‌کنند و در نتیجه حمله سولفاتی یا شیمیاییاتفاق نمی‌افتد. دوم این که احتمال خوردگی فولاد در بتن بسیار پایین می‌آید. هم چنین احتمال حمله‌ی کلریدی به بتنتا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.
از دیگر تفاوت‌های میان بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، می‌توان به تفاوت در سطح بتن سفت شده اشاره کرد. در بتن معمولی، سطح بتن معمولا زبر و خشن است و در اغلب اوقات ناصاف است. اما در بتن با مقاومت بالا، سطح بتن صاف و صیقلی است و کمتر زبری در آن دیده می‌شود.