ژل میکروسیلیس در بتن چیست؟ (کاربرد، نحوه مصرف و مزایا و معایب)

ژل میکروسیلیس (Microsilica gel) یکی از افزودنی‌های بسیار پیشرفته و نوین برای بتن در صنعت ساختمان است. این نوع افزودنی جهت تولید بتن‌های چند منظوره و توانمند به کار می‌رود. با گذشت زمان، ممکن است به خاطر تغییرات جوی و عملیات عمرانی و ساخت و سازها، مشکلاتی در ساختمان به وجود آید، برای مثال، سازه بتنی یا ساختمان به دلیل زلزله ریزش کند و یا ساختمان نشست کند و یا بعد از مدتی امنیت ساختمان کاهش یابد، برای این منظور از ژل میکروسیلس استفاده می‌شود.

در واقع ژل میکروسیلیس یا ژل مکمل بتن، از افزودنی‌های پرکاربردی می‌باشد که در ملات، بتن و محصولات پیش‌ساخته بتنی دیگر مانند: موزاییک پلیمری، سنگ مصنوعی، نیوجرسی، کفپوش، استوپر، دیوار پیش‌ساخته و… استفاده می‌شود تا دوام و خواص مقاومتی آنها را افزایش بدهد.

در این مطلب از سازه برتر قصد داریم شما را با کاربرد، ترکیبات ژل میکروسیلیس، انواع این محصول و مزایا و معایب ژل میکروسیلیس در بتن آشنا کنیم و اطلاعاتی کامل از هر آنچه که باید درباره این محصول بدانید، در اختیارتان قرار دهیم.

ژل میکروسیلیس در بتن چیست؟

ژل میکروسیلیس بتن، یکی از افزودنی‌های مهم صنعت بتن سازی است. این نوع مواد به شکل ذرات ریزی با قطر 0.1 میکرونی می‌باشند که به عنوان ماده سیمانی در بتن استفاده می‌شوند و نفوذ پذیری بتن را کمتر می‌کنند. ژل میکرو در طی جریان تولید آلیاژهای فروسیلیس در کوره‌های قوس الکتریکی به صورت محصول جانبی (پوزولان) تولید می‌شود و با محیط زیست سازگاری خوبی دارد.

کاربرد ژل میکروسیلیس

ژل میکروسیلیکا، برای نمای دکوراتیو سیلوهای سیمان و ساخت بتن الیافی شاتکریت تر نیز کاربرد دارد. این کاربری‌ها، پارامترهای مختلف اقتصادی و فنی می‌باشند که باعث می‌شوند مصرف کننده از ژل میکروسیلیکا برای سازه‌های بتنی استفاده کند.

ژل میکروسیلیکا، بتن ریزی را در برابر اشعه خورشید و یا باد محافظت می‌کند و در نواحی خشک برای جبران خسارت ناشی از تاخیر در انجام کیورینگ اولیه، انتخاب مناسبی است.

این نوع ژل، برای سازه‌هایی که در معرض ضربه و بارهای دینامیکی می‌باشند نیز کاربرد دارد.

ژل میکروسیلیکا برای سازه‌هایی که دارای مقاطع نازک بتنی می‌باشند، به کار می‌رود.

در سازه‌های بتنی که در معرض انجماد و سیکل‌های شدید ذوب قرار دارند، ژل میکروسیلیکا انتخاب مناسبی است.

در سازه‌هایی که احتمال آب بندی و بروز ترک در آن‌ها می‌باشد، استفاده از ژل میکروسیلیکا بسیار مناسب است.

ژل میکروسیلیس، سازه‌های بتنی را که در معرض کاویتاسیون می‌باشند، حمایت می‌کند.

ژل میکروسیلیس در کاهش خطر متلاشی شدن سازه‌های بتنی که در معرض ریسک آتش سوزی و انفجار می‌باشند موثر است.

همچنین این نوع ژل، در سازه‌های بتنی پدافندی و نظامی کاربرد دارد.

جهت بهبود بخشیدن به خواص موجود در سازه‌های بتنی با حداکثر بازدهی و حداقل هزینه، بهتر است از ژل میکروسیلیکا استفاده شود.

سازه‌های بتنی که در معرض سایش، سازه پارکینگ‌ها و عرشه پله‌ها هستند، از ژل میکروسیلیکا استفاده می‌کنند.

ژل میکروسیلیس برای سازه‌هایی که نیاز به مدول الاستیسیته بالا دارند، به کار می‌رود.

ویژگی‌های ژل میکروسیلیس

ژل میکروسیلیس، یکی از افزودنی های بتن است که از پودر میکروسیلیس، ترکیبات روانسازهای بتن، الیاف پلی پروپیلین و سیلیس و آب در مخلوط کن های مخصوص درست می‌شود.

این نوع ژل در ایجاد مقاومت در بتن شهرت دارد و اقتصادی‌ترین نوع ژل میکروسیلیس می‌باشد. ژل میکروسیلیس، خاکستری رنگ است و فاقد نیترات و کلر است.

در صورتی که برای مدتی در حالت سکون باشد، به صورت ژله ای و بعد از تکان دادن به مایع تبدیل می‌شود. ژل میکروسیلیس، کمتر از حد مجاز استاندارد دارای کلراید است و نقطه‌ی اشتعال ندارد.

همچنین این نوع افزونه، هیچ گونه آسیب یا صدمه ای به طبیعت نمی‌زند. ژل‌های میکروسیلیس دارای انواع مختلفی هستند؛ مانند ژل میکروسیلیس دیرگیر، ژل میکروسیلیس زود گیر، ژل میکروسیلیس الیاف دار و ژل میکروسیلیس بر پایه نفتالین.

ترکیبات ژل میکروسیلیس

به طور کلی می‌توان ترکیبات ژل میکروسیلیس را پودر میکروسیلیکا، الیاف بتن، انواع مدل‌های فوق روان کننده بتن، آب، دیرگیر کننده و سایر مواد تشکیل شده نام برد. پایه این گونه مواد، بر اساس سیلیس و الیاف پلی پروپیلن است و با توجه به نوع روان کننده یا فوق روان کننده و میزان آن، در دوزهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در واقع اساس عملکرد روان کننده‌ها به این شکل می‌باشد که، باعث جانمایی بهتر ذرات ریز بتن در میان فضاهای خالی موجود در سنگدانه‌های درشت‌تر می‌شود و بدین ترتیب از وارد شدن مواد مخرب و عوامل خوردگی مانند کلرایدها جلوگیری می‌کنند و باعث مقاومت بیشتر بتن می‌شوند. لازم است بدانید که خوردگی فولاد مسلح کننده، پرهزینه‌ترین و مهم‌ترین نوع خرابی بتن است.

مواد پلیمری آب‌بند کننده بتن نیز، یکی از اجزای دیگر ژل میکروسیلیس می‌باشد که دارای انواع مختلفی است و به خواص آب‌بندی دوده سیلیسی کمک زیادی می‌کند.

همچنین مواد آنتی باکتریال، از افزودنی‌های دیگر فرمولاسیون ژل میکروسیلیس می‌باشند که برای جلوگیری از گندیدن و فاسد شدن ژل به آن افزوده می‌شود و نوعی ماده نگهدارنده می‌باشند.

آب هم از جمله ترکیبات اصلی ساخت ژل میکروسیلیس است و همان‌ گونه که برای ساخت بتن به عنوان عاملی اصلی شناخته می‌شود، در ساخت ژل نیز دارای اهمیت زیادی است.

معمولا برای دست یافتن به اهداف خاص، احتمال دارد افزودنی‌های دیگری هم به فرمولاسیون این ماده افزوده شود که مقدار اضافه کردن آنها به ترکیب ژل، شیوه‌ی میکس آنها و همچنین مقدار مصرف آنها، به فرمولاسیون شرکت تولید کننده بستگی دارد.

انواع ژل‌های میکروسیلیس

امروزه انواع ژل میکروسیلیس در بازار موجود هستند. گر چه پایه‌ی همه‌ی این نوع مواد مکمل سیلیسی یکسان است، ولی هر کدام عملکرد متفاوتی دارند، در زیر چند نمونه از این نوع ژل‌ها را نام می‌بریم:

ژل میکروسیلیس بر پایه نفتالین، لیگنو یا کربوکسیلات: نام تجاری این نوع ترکیب سوپر ژل است.

ژل میکروسیلیس الیاف‌دار: الیاف استفاده شده در این نوع ژل‌ها باید به شکل همگن پراکنده شوند. ژل میکروسیلیس الیاف‌دار با دارا بودن خاصیت پوزولانی، باعث بهبود خواص مکانیکی بتن می‌شود.

ژل میکروسیلیس زودگیر: ژل میکروسیلیس با کاهش نفوذپذیری بتن، باعث افزایش دوام و مقاومت آن می‌شود.

ژل میکروسیلیس دیرگیر: این نوع ژل اغلب در شرایط آب و هوایی گرم و سرد استفاده می‌شود.

بعد از انتخاب نوع ژل میکروسیلیس برای پروژه عمرانی خود، باید ترکیب درستی از روش اختلاط را نیز به کار ببرید. در صورتی که فرایند مخلوط سازی بر اساس استانداردهای لازم انجام نشود، امنیت سازه تحت تاثیر قرار می‌گیرد.

نحوه‌ی استفاده از ژل میکروسیلیس

روش نادرست استفاده از ژل میکروسیلیس،‌ ترکیب نامناسب آن با بتن و آلودگی‌های به وجود آمده از آن، برای نیروی انسانی مشکلات زیادی را ایجاد می‌کند و با تولید مکمل بتن یا ژل میکروسیلیس، علاوه بر حل مشکل روش‌های مصرفی دوده سیلیسی و پودر میکروسیلیس، کارایی بهتری با تولید مکمل بتن یا ژل میکروسیلیس حاصل می‌شود. میکروسیلیس مثل سیمان، در زمان ساخت بتن به آن افزوده می‌شود. مقدار مصرف درست آن 10 الى 15 درصد وزن سیمان مصرفى می‌باشد که به همان مقدار می‌توان میزان سیمان مصرفى را کاهش داد.

در سال‌های اخیر پیشنهاد بیشتر مهندسان مشاور صنعت ساختمان، بهره بردن از دوده سیلیسی (Silica Fume) همراه با فوق روان کننده (Super Plasticizer) در هنگام ساخت بتن است، چرا که آزمایشات علمی نشان داده است که استفاده از دوده سیلیس به مقدار 7% وزن سیمان در بتن، به شکل چشمگیری از نفوذ یون کلر جلوگیری خواهد کرد.

به کار بردن دوده سیلیس همراه با فوق روان کننده در بتن که به شکل پودر خیلی ریز (کمتر از 1/0 میکرون) با جرم حجمی پایین است، ضررهایی همچون عدم اختلاط کامل با بتن، مشکلات حمل و نقل، انبارداری، پرت مصرف و همچنین خطرات بهداشتی برای پرسنل محیط کار و مشکلات زیست محیطی را به همراه دارد. این گونه مشکلات، منجر به تولید و فرآوری ژل میکروسیلیس شد و از سال 1380 در ایران مورد استفاده قرار گرفته است.

مزایای استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن

ژل میكروسیلیس در بتن، دارای مزایای زیادی است، البته در صورتی که بتوان آن را به درستی در بتن مخلوط کرد و از مواد فوق روان کننده نیز بهره گرفت، در غیر این صورت هیچ مزایایی ندارد، چرا که نسبت آب به سیمان را به میزان زیادی بالا می‌برد و دوام و مقاومت آن را كم می‌كند. علاوه بر این، بتن از نظر كارایی با مشكل مواجه می‌شود و چسبنده می‌شود و پمپ كردن را غیر مقدور می‌كند. در ادامه چند نمونه از مزایای منحصر به فرد ژل میکروسیلیس را نام می‌بریم:

مقاومت‌هاى مکانیکى بتن را افزایش می‌دهد.

باعث کاهش نفوذ پذیرى بتن و همچنین کاهش تحرک یون کلر خواهد شد.

باعث جلوگیرى از خوردگى آرماتور در بتن‌هاى مسلح می‌شود.

معایب استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن

یکی از اهداف تولید ژل میکروسیلیس، حذف کردن مشکلات ناشی از استفاده از پودر میکروسیلیس می‌باشد؛ ولی همین ژل با وجود مزایای زیادی که دارد، دارای معایبی نیز هست که در زیر به آن اشاره می‌کنیم:

ژل میکروسیلیس با بالا بردن زمان گیرش بتن در فصول سرد سال، باعث ایجاد مشکلاتی مانند عدم توانایی باز کردن سریع قالب می‌شود.

همچنین ژل میکروسیلیس به خاطر ریزدانه بودن، باعث کاهش رطوبت موضعی در بتن می‌شود و این کار باعث ایجاد ترک‌های موضعی انقباضی در بتن خواهد شد (عمل آوری صحیح این مشکل را رفع خواهد کرد).

میکروسیلیس کارایی بتن را نیز کاهش می‌دهد، ولی حضور روان کننده در ژل میکروسیلیس، این مشکل را حل می‌کند.

نکات ایمنی در هنگام استفاده از ژل میکروسیلیس

از استفاده زیاد از این نوع محصولات پرهیز کنید، زیرا می‌تواند باعث آب انداختگی، جداشدگی و ایجاد حباب شود.

در صورتی که میزان مخلوط بتن زیاد باشد، می‌توان با اختلاط مجدد و اضافه کردن مصالح خشک، مشکل آن را برطرف نمود.

برای وزن کردن این مواد باید از ابزار دقیق استفاده کرد.

این نوع ژل‌ها ضرری برای انسان ندارند، اما باید از تماس آن‌ها با چشم و پوست خودداری کنید.

این گونه مواد آتش زا نیستند.

شرایط نگهداری و بسته بندی ژل میکروسیلیس

این گونه مواد را باید در ظرف‌های مناسب و در دمای بیش از 5+ درجه سانتی گراد محافظت و نگهداری کرد.

باید از یخ زدن این نوع ژل جلوگیری شود، اما در صورت یخ زدن می‌توانید به آرامی آن را گرم کنید و به هم بزنید تا مجددا قابل استفاده شود.

شرایط نامناسب انبارداری می‌تواند باعث آسیب زدن به این محصول شود.

این نوع محصول در بسته بندی‌هایی با وزن‌های مختلف، به بازار عرضه می‌شود.

قیمت ژل میکروسیلیس

امروزه یکی از مشکلاتی که اکثر انبوه سازان و فعالان حوزه‌ی ساخت و ساز با آن مواجه هستند، نبود مصالح ساختمانی باکیفیت و مرغوب با قیمتی مناسب به خصوص بتن در بازار است. بر همین اساس تولید کنندگان و فعالان زیادی در صنعت بتن، با بروز رسانی کسب و کارشان و بهره بردن از امکانات مدرن مطابق با نیاز امروزه، در بازار رقابتی به فعالیت می‌پردازند.

در این میان می‌توان به ژل میکروسیلیس بتن اشاره نمود که بهینه‌ترین و اقتصادی‌ترین در نوع خود است که علاوه بر بالابردن مقاومت فشاری بتن، کارایی بالا و همچنین افزایش اسلامپ بتن را نیز در بر خواهد داشت و به طور کلی کار بتن ریزی را بهبود می‌بخشد.

به همین علت می‌توان گفت که با استفاده درست از این نوع محصول، در هزینه‌های بعدی استحکام بتن نیز می‌توان بیشتر صرفه جویی کرد، البته لازم به ذکر است با توجه به شرایط ناپایدار کنونی و عواملی مانند وزن خریداری شده، هزینه‌ی حمل و نقل و نوع ژل میکروسیلیس و … قیمت ژل میکروسیلیس متغیر است.

چرا از ژل میکروسیلیس استفاده می‌کنیم؟

از دلایل اصلی استفاده از ژل میکروسیلیس به جای پودر آن، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده از پودر میکروسیلیس سرطان‌زا و خطرناک است. از آن‌جایی که پودر از راه چشم، پوست، بینی و دهان وارد بدن می‌شود، بهتر است که دوده سیلیسی تبدیل به دوغاب و ژل شود و سپس استفاده شود.

اختلاط سخت دوده سیلیسی در بتن، از جمله دلایل دیگری است که باعث می‌شود از پودر میکروسیلیس استفاده نشود؛ چون نه تنها زمان میکس را خیلی بالا می‌برد، بلکه احتمال دارد کلوخه کلوخه شود و در بتن باقی بماند.

سخن پایانی

استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن، باعث می‌شود ملات سیمانی تولید شده در هر نوع سازه ای، چه دریایی و چه خشکی بهینه و کارامد باشد. همچنین در فضاهایی با درجه حرارت و یا درجه یخ بندانی زیاد، می‌توان از ژل میکروسیلیس در بتن استفاده کرد تا پایداری و مقاومت آن افزایش یابد. در واقع ژل میکروسیلیس علاوه بر افزایش مقاومت بتن، آسیب‌های زیست محیطی کمتری نیز دارد.

امیدواریم با خواندن این مطلب، اطلاعات کاملی در خصوص کاربرد، مزایا و معایب و همچنین شیوه‌ی مصرف ژل میکروسیلیس در بتن بدست آورده باشید. نظرات خود را در قسمت کامنت با ما در میان بگذارید.