الميكروسيليكا في الخرسانة

ما هي الميكروسيليكا في الخرسانة؟

الميكروسيليكا: عبارة عن خليط معدني يتكون من كُريات زجاجية صلبة للغاية من ثاني أكسيد السيليكون. يبلغ قُطر معظم جزيئات الميكروسيليكا أقل من 1 ميكرون (0.00004 بوصة)، وعادة ما تكون أدق من 50 إلى 100 مرة من متوسط ​​جزيئات الأسمنت أو الرماد المتطاير. غالبًا ما يُطلق على الميكروسيليكا دخان السيليكا المكثّف، وهو منتج ثانوي للتصنيع الصناعي للفيروسيليكون والسيليكون المعدني في أفران القوس الكهربائي ذات درجة الحرارة العالية.

تعمل الميكروسيليكا في الخرسانة على تحسين قوتها ومتانتها لأنها توفر توزيعًا أكثر انتظامًا وحجمًا أكبر لمنتجات الترطيب، وتُقلّل من متوسط ​​حجم المسام في عجينة الأسمنت. الميكروسيليكا، المعروف أيضًا باسم دخان السيليكا أو دخان السيليكا المكثّف.

إضافة إلى ذلك، تُقلّل الميكروسيليكا من مُعدّل الكربنة وتُقلّل من نفاذية الكلوريد. نتيجة لذلك، فإنّ الخرسانة الميكروسيليكا قادرة على حماية التعزيزات والتضمينات بقوة من العوامل العدوانية. يمكن أن تكون مزايا استخدام ميكروسيليكا كبيرة لأنها تُقلّل من التكسير الحراري الناجم عن حرارة ترطيب الأسمنت ويمكن أن تحسن المتانة لمهاجمة الكبريتات والمياه الحمضية.

كيف تعمل الميكروسيليكا في الخرسانة؟

تُساهم الميكروسيليكا في الخرسانة في القوة والمتانة بطريقتين هما باعتبارها البوزولان، توفر الميكروسيليكا توزيعًا أكثر اتساقًا وحجمًا أكبر من منتجات الترطيب وكمواد مالئة ، تُقلّل الميكروسيليكا من متوسط ​​حجم المسام في عجينة الأسمنت. يمكن للميكروسيليكا، عند استخدامه كخليط، تحسين خصائص الخرسانة الطازجة والمتصلّبة. كما تُستخدم الميكروسيليكا كبديل جزئي للأسمنت، ويمكن أن تحل محل الأسمنت المستهلك للطاقة دون التضحية بالجودة.

تؤدي إضافة الميكروسيليكا إلى خليط الخرسانة إلى تغيير بُنيَة عجينة الأسمنت. يحتوي المعجون الناتج على المزيد من هيدرات سيليكات الكالسيوم القوية وأقل من هيدروكسيدات الكالسيوم الضعيفة والقابلة للذوبان بسهولة مقارنة بمعاجين الأسمنت العادية. نظرًا لأن جزيئات الميكروسيليكا صغيرة جدًا، فإنّها تتفرق بين جزيئات الأسمنت وتفصلها. يمكن أن تعطي المصفوفة الدقيقة والموحدة الناتجة قوة ضغط وانثناء وقوة أعلى بشكل ملحوظ.

تُقلّل الميكروسيليكا من معدّل الكربنة، وتُقلّل من نفاذية أيونات الكلوريد، وتضفي مقاومة كهربائية عالية، ولها تأثير ضئيل على نقل الأكسجين. لذلك، يمكن توقع أن تكون الخرسانة الميكروسيليكا واقية بشدة من التعزيزات والتطعيمات. تشير المؤشرات الأولية إلى أن السيليكا الدقيقة قد تكون مفيدة في التحكم في توليد الحرارة في الخرسانة الكتلية. وقد وجد أيضًا أنه مفيد في تركيبة مع الرماد المتطاير. تم إخضاع السيليكا الدقيقة والأسمنت لتحليلات فيزيائية وكيميائية لتحديد ما إذا كانت متوافقة مع المعيار المستخدم. تم اختيار مستويات استبدال الأسمنت بأبخرة السيليكا على أنها 5%، 10%، 15%، 20%، 25% للحجم القياسي للمكعبات للخرسانة ذات قوة كسر 30.

أنواع الميكروسيليكا في الخرسانة:

تأتي الميكروسيليكا في ثلاثة أشكال هي:

1. ميكروسيليكا مسحوق.
   
2. ميكروسيليكا مُكثّفة.
   
3. ميكروسيليكا طينية.
   

آثار الميكروسيليكا على الخرسانة:

1- التأثيرات على الخرسانة الطازجة:

1. يُقلّل من احتمالات الفصل، لذلك يمكن استخدامه كمساعد في الضخ.
   
2. يكاد يقضي على النزيف، وبالتالي يبدأ العمل في وقت مُبكّر.
   
3. قابلية التشغيل واتساق النقصان في الخرسانة.
   

2- التأثيرات على الخرسانة الصلبة:

تعمل إضافة الميكروسيليكا على تحسين جوانب مختلفة من الخرسانة المتصلّدة والتي تشمل:

1. قوة الانضغاط، وبالتالي تم تحسين قوة الانثناء والشد أيضًا.
   
2. مادة ربط قوية.
   
3. مقاومة التآكل.
   
4. تُقلّل من النفاذية. لذلك فهي تساعد في حماية حديد التسليح من التآكل.
   
5. مقاومة الصدمات والتجاويف.
   
6. مقاومة الكبريتات.
   
7. تخفيض الحرارة.
   
8. مقاومة كيميائية.
   

خصائص الميكروسيليكا في الخرسانة:

1. الميكروسيليكا رمادي أو أبيض تقريبًا إلى مسحوق أسود تقريبًا.
   
2. الجسيمات كروية وَيقل قطرها عن 1 مم.
   
3. تعتمد الكثافة الظاهرية للميكروسيليكا على درجة التكثيف وتتراوح من 130 إلى 600 كجم لكل م 3.
   
4. يتراوح الثقل النوعي للميكروسيليكا بين 2.2 إلى 2.3.
   

خلط ووضع الميكروسيليكا في الخرسانة:

نظرًا لدقتها الشديدة، فإنّ الميكروسيليكا تمثل مشاكل في التعامل معها. يَخلِط بعض المنتجين ميكروسيليكا مع الماء على أساس رطل مقابل رطل لتشكيل ملاط قابل للنقل في مقطورات صهريجية مُصمّمة للتعامل مع السوائل. يَحل ماء الملاط محل جزء ممّا يضاف عادةً إلى الخليط. عندما لا يتم استخدام عامل تقليل المياه، فإنّ إضافة الميكروسيليكا إلى خليط الخرسانة يتطلّب المزيد من الماء للحفاظ على ركود معين. يمتص الجل الذي يتشكّل خلال الدقائق الأولى لخلط الخرسانة الميكروسيليكا الماء ويقوي الخليط، ممّا يستلزم تعديل توقيت الشحن والوضع.

مزايا الميكروسيليكا في الخرسانة:

1. تُقلّل من التشقق الحراري الناتج عن حرارة ترطيب الأسمنت.
   
2. تُحسّن المَتانة للهجوم بواسطة الكبريتات والمياه الحمضية.
   
3. تُقلل من ارتفاع درجة الحرارة في سن مبكّرة.
   
4. دخان السيليكا رخيصة لذلك فهي فعّالة من حيث التكلفة.
   
5. تُقلل من وزن وتكلفة البلاطة الإجمالية.
   
6. تُقلل إضافة الميكروسيليكا من الإزهار بسبب بنية المسام المكررة وزيادة استهلاك هيدروكسيد الكالسيوم.
   

الاستخدام العملي للمايكروسيليكا في الخرسانة:

1. خرسانة السيليكا المقاومة للماء.
   
2. خرسانة السيليكا عالية القوة.
   
3. الخرسانة المرشوشة.
   
4. يتم استخدامه في تطبيقات اللدائن المرنة والبوليمر والحرارية والسيراميك والمطاط.