در دنیای مدرن امروز، میکرو سیلیکا به عنوان یک ماده انقلابی در صنعت ساختمان شناخته شده است. این ماده جادویی، که به عنوان یک محصول جانبی در فرآیند تولید فروسیلیس و سیلیکون به دست می‌آید، توانسته است تاثیر قابل توجهی بر کیفیت و عمر مفید بتن بگذارد. با قطر متوسط ذرات تنها 150 نانومتر، میکروسیلیکا قادر است خواص بتن را به شکلی که قبلاً فکرش را هم نمی‌کردیم تغییر دهد. از افزایش مقاومت در برابر فشار و کشش، تا کاهش نفوذپذیری بتن در برابر آب، میکروسیلیکا در حال بازنویسی قوانین ساختمان سازی است. در این مقاله، به بررسی جامع این ماده شگفت انگیز و کاربردهای آن خواهیم پرداخت.
بسیاری از شرکت‌ها در این زمینه فعالیت دارند و باید توجه داشت که کیفیت همواره در اولویت قرار دارد. شرکت پارس مواد نقش جهان مفتخر به ارائه محصولات با کیفیت به صنایع مختلف است.
فهرست
- میکرو سیلیکا چیست؟
- مشخصات فیزیکی و شیمیایی میکرو سیلیکا
- فرآیند تولید
- کاربردهای میکرو سیلیکا
- شرایط نگهداری
میکرو سیلیکا چیست؟
میکرو سیلیکا، که به نام میکرو سیلیس نیز شناخته می‌شود، یکی از شکل‌های غیرکریستالی دی‌اکسید سیلیسیم است. این ماده در فرآیند تولید فروسیلیس به عنوان یک محصول جانبی به دست می‌آید. پودر میکرو سیلیکا بسیار ریز است که دارای ذرات کروی با قطر کمتر از ۱ میکرومتر است و میانگین قطر ذرات آن حدود ۰٫۱۵ میکرومتر است. این ماده در صنایع بسیار مورد استفاده است و برای افزایش خواص آب بندی و دوام تولیدات به کار می‌رود.
تاریخچه
استفاده از میکرو سیلیکا در بتن‌های سیمانی پرتلند برای اولین بار در سال ۱۹۵۲ آزمایش شد. در این زمان، محدودیت اصلی کمبود مواد برای آزمایش بود. در این تحقیقات اولیه، از یک ماده با ارزش بالا به نام سیلیکا فوم استفاده شد که با سوختن تتراکلرید سیلیکون در شعله هیدروژن اکسیژن تولید می‌شد.
قبل از پایان دهه ۱۹۶۰ در اروپا و میانه دهه ۱۹۷۰ در ایالات متحده، سیلیکا فوم به آسانی به جو منتقل می‌شد. اما با اجرای قوانین محیط زیست سختگیرانه در میانه دهه ۱۹۷۰، کارخانجات ذوب سیلیکون شروع به جمع‌آوری سیلیکا فوم و تحقیق بر روی کاربردهای آن کردند. کارهای اولیه انجام شده در نروژ بیشترین توجه را به خود جلب کردند، زیرا نشان داد که بتن‌های سیمانی پرتلند حاوی سیلیکا فوم دارای استحکام بالا و تخلخل کم هستند. از آن زمان، تحقیقات و توسعه در زمینه سیلیکا فوم آن را به یکی از مواد با ارزش و چند منظوره در جهان برای بتن و محصولات سیمانی تبدیل کرده‌است.
بیشتر بخوانید: فروسیلیس چیست ؟
مشخصات فیزیکی و شیمیایی میکرو سیلیکا
میکرو سیلیکا، ماده‌ای است که بیشتر آن از دی‌اکسید سیلیسیم (SiO2) ساخته شده است و تقریباً 94 تا 96 درصد از ترکیب آن را تشکیل می‌دهد. این ماده از یک اتم سیلیکون و دو اتم اکسیژن ساخته شده است. علاوه بر این، میکرو سیلیکا دارای سطح ویژه 20 مترمربع بر گرم و دانسیته متوسط توده 586 کیلوگرم بر مترمکعب است. ذرات این ماده شکل کروی دارند و قطر متوسط آن‌ها حدوداً 150 نانومتر است. این محصول به دو صورت پودری و ژلی استفاده می‌شود.
پودر میکرو سیلیکا
پودر میکروسیلیکا به صورت پودری در بسیاری از صنایع مختلف، از جمله صنعت ساختمان، به کار می‌رود.
ویژگی‌های پودر میکروسیلیکا عبارتند از:
- فعالیت سطح بالا
- توانایی واکنش با ترکیبات آبدار و تولید ژل
- افزایش تراکم و مقاومت بتن در برابر فشارها و کشش‌ها
- کاهش مصرف سیمان در ترکیب بتنی
- مقاومت در برابر خوردگی ناشی از رطوبت موجود در هوا
- کاهش نفوذپذیری بتن در برابر آب
- کاهش خراش و ترک‌های ریز روی سطح بتن
- افزایش دوام و ماندگاری بتن
ژل میکرو سیلیکا
ژل میکروسیلیکا، یک محصول است که در ساخت بتن برای افزایش عمر مفید و جلوگیری از نفوذ آب به کار می‌رود. این ماده در واقع ترکیبی از فوق روان کننده بتن، پودر میکروسیلیکا، الیاف بتن و آب است.
ژل میکروسیلیکا بهترین شکل استفاده از دوده سیلیسی است که در بتن‌های با مقاومت بالا، نفوذناپذیر و بادوام مورد استفاده قرار می‌گیرد. این افزودنی کاربردی در اختلاط با بتن، خلل و فرج بتن را می‌پوشاند و به عنوان جایگزین مناسب بسیاری از انواع افزودنی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مواد تشکیل‌دهنده ژل میکروسیلیس عبارتند از:
- دوده سیلیسی میکروسیلیس (Microsilica): بخش عمده‌ای از تشکیل‌دهنده ژل، حضور ۴۰ تا ۵۰ درصدی میکروسیلیس در این محصول است.
- روان کننده و فوق روان کننده بتن: حضور روان کننده‌ها و فوق روان کننده ها در ژل میکروسیلیس، به پخش بهتر دوده سیلیسی داخل بتن کمک نموده و موجب بهبود خواص بتن تازه و سخت شده می‌شود.
- مواد پلیمری آب‌بند کننده بتن: مواد پلیمری آب‌بند کننده بتن، یکی دیگر از اجزای ژل میکروسیلیس است.
- الیاف: الیاف از دیگر افزودنی‌های ژل میکروسیلیس است.
- مواد آنتی باکتریال: مواد آنتی باکتریال از دیگر افزودنی‌های فرمولاسیون ژل میکروسیلیس است.
- آب: آب نیز از جمله افزودنی‌های اصلی ساخت ژل است.
ویژگی‌های ژل میکروسیلیس عبارتند از:
- رنگ: خاکستری
- حالت فیزیکی: مایع با بافت ژلی
- وزن مخصوص: 1.45 گرم بر سانتی‌متر مکعب
- pH: در حدود 10
- یون کلر: فاقد یون کلر
ژل میکروسیلیکا در ساخت مخازن و منابع بتنی ضد‌آب، سازه‌های بتنی مسلح و غیر مسلح، سازه‌های دریایی و کانال‌های ضد آب، سازه‌های سنگین ضدانفجار، سازه‌هایی که در معرض سایش قرار دارند، در ساخت تونل آب، سد و کانال‌های آبی، ساخت اسکله، پل، پارکینگ و مخازن استفاده می‌شود.
نکته:
میکروسیلیکا، ماده‌ای است که در آب حل نمی‌شود و با آن واکنش نمی‌دهد. اما این ماده در محلول هیدروکسید سدیم یا پتاسیوم قابل حل است و با فلوراید یا اسید هیدروفلوریک واکنش می‌دهد.
فرآیند تولید
میکروسیلیکا، ماده‌ای است که در فرآیند تولید فروسیلیس و سیلیکون به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌شود. در این فرآیند، کوره قوس الکتریکی با کک و سیلیکون دی‌اکسید پر می‌شود. سپس جریان الکتریکی از طریق کوره عبور می‌کند و سیلیکون دی‌اکسید را به سیلیسیم تبدیل می‌کند. بخار سیلیس که در هنگام تولید سیلیسیم تشکیل می‌شود، از کوره خارج می‌شود و در یک خنک‌کننده جمع‌آوری می‌شود.
روش‌های تولید میکروسیلیکا عبارتند از:
- روش بالا به پایین: در این روش، از مواد توده‌ای بزرگتر شروع می‌شود و با استفاده از فرآیندهایی مانند شکستن، ریز کردن، برش دادن و جدا کردن قطعات، ذرات ریز تولید می‌شوند.
- روش پایین به بالا: در این روش، با تجمع اتم‌ها در شرایط خاص، ساختار اتمی از ابتدا به صورت اتم به اتم تشکیل می‌شود. در بسیاری از زیرشاخه‌های این روش، از تشکیل اولیه یک هسته کوچک شروع می‌شود و سپس بقیه ساختار از آن نشئت می‌گیرد و رشد می‌کند.
برخی از روش‌های مشتق شده از این دو دسته کلی عبارتند از: رسوب‌گیری، سل-ژل، تراکم بخار شیمیایی، تجزیه گرمایی، هم‌رسوبی، رسوب‌گذاری.
کاربردهای میکرو سیلیکا
میکروسیلیکا در مجموعه‌ای گسترده از صنایع به کار می‌رود. برخی از استفاده‌های رایج آن عبارتند از:
صنعت ساختمان
این ماده به دلیل خواص منحصر به فردی که دارد، به عنوان یک افزودنی مهم در بتن و ملات ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.
میکروسیلیکا در تولید انواع محصولات پیش‌ساخته بتنی مانند سنگ مصنوعی، موزاییک پلیمری، نیوجرسی، استوپر، کفپوش و دیوار پیش‌ساخته کاربرد دارد. این ماده باعث افزایش خواص مقاومتی و دوام این محصولات می‌شود.
علاوه بر این، میکروسیلیکا در ساخت انواع سازه‌های آبی مانند استخر، کانال‌های انتقال آب، تونل‌ها، مخازن تصفیه و نگهداری فاضلاب، اسکله‌ها و سایر ابنیه بتنی که در معرض حمله کلریدی، اسیدی و سولفاتی هستند، کاربرد دارد. همچنین در کف سازی صنعتی کارخانه‌ها، کفسازی لیسه‌ای طرح دار و دکوراتیو، روسازی و روکش‌های بتنی، سرریز سد‌ها و عرشه پل‌ها در برابر سایش نیز استفاده می‌شود.
میکروسیلیس در بتن باعث افزایش کارآیی و قوام بتن، افزایش مقاومت‌های شیمیایی و مکانیکی، کاهش نفوذپذیری، جابجایی، نگهداری و مصرف آسان می‌شود. همچنین، استفاده از این ماده به حفظ سلامتی کارگران و حفاظت از محیط زیست کمک می‌کند.
میکروسیلیس در بتن
این ماده با سطح واکنشی بالا و خواص پوشش دهنده و تقویت‌کننده‌ای که دارد، به عنوان یک ماده فعال در تولید بتن، کاربرد دارد.وقتی میکروسیلیکا به مخلوط بتن اضافه می‌شود، خواصی مانند مقاومت برشی، مقاومت فشاری، مقاومت ضربه، مقاومت در برابر آب و سایر خصوصیات مکانیکی بتن بهبود می‌یابد. همچنین، میکروسیلیکا می‌تواند اثرات ضداکسیداسیون و مقاومت در برابر نفوذ آب و حلال‌ها را در بتن افزایش دهد.
میکروسیلیکا به جای بخشی از سیمان در مخلوط خشک بتن یا ملات استفاده می‌شود و SiO2 فعال آن در بتن سخت شده با هیدروکسید کلسیم Ca (OH)2 آزاد محلول موجود در منافذ مویینه ساختار بتن ترکیب شده و تولید کریستالهای سیلیکات نامحلول می کند و موجب تراکم ساختار خمیر سیمان و افزایش مقاومت می گردد.در نهایت، استفاده از میکروسیلیکا در بتن سازی می‌تواند به بهبود حالت خمیری، دانه بندی، تراکم، مقاومت فشاری، کششی و سایشی، نفوذ ناپذیری، دوام و سایر ویژگی های بتن در مراحل اولیه و نهایی کمک کند.
صنایع پلیمری
میکروسیلیکا به عنوان یک افزودنی در تولید محصولات پلیمری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
میکروسیلیکا به عنوان یک ماده پرکننده و تقویت‌کننده در صنعت پلیمری کاربرد دارد. این ماده باعث افزایش استحکام ضربه‌ای و سفتی محصولات پلیمری می‌شود. همچنین، استفاده از میکروسیلیکا در تولید پلیمر مسلح شده با کربن (FRP) نیز مشاهده شده است.
استفاده از میکروسیلیکا در صنعت پلیمری می‌تواند به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی محصولات پلیمری کمک کند. این ماده باعث افزایش استحکام، سفتی و مقاومت در برابر ضربه محصولات پلیمری می‌شود و همچنین به بهبود خواص ضداکسیداسیون و مقاومت در برابر نفوذ آب و حلال‌ها کمک می‌کند.
صنایع رنگ و پوشش
میکروسیلیکا، یک ماده معدنی فعال با ذرات بسیار ریز است که در صنایع رنگ و پوشش نقش مهمی دارد. این ماده به عنوان یک افزودنی در تولید محصولات رنگ و پوشش مورد استفاده قرار می‌گیرد.
میکروسیلیکا به عنوان یک ماده پرکننده و تقویت‌کننده در صنعت رنگ و پوشش کاربرد دارد. این ماده باعث افزایش خواصی مانند سختی، مقاومت سایشی، افزایش ویسکوزیته، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر نفوذ آب و گرد و غبار می‌شود. همچنین، استفاده از میکروسیلیکا می‌تواند خاصیت خودتمیزشوندگی را در رنگ و لاک ایجاد کند.
محصولات آرایشی و بهداشتی
میکروسیلیکا نیز در تولید محصولات آرایشی و بهداشتی به عنوان یک ماده افزودنی کاربرد دارد.
این فهرست فقط برخی از کاربردهای میکروسیلیکا را نشان می‌دهد و این ماده در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده می‌شود.
شرایط نگهداری
میکروسیلیکا، ماده‌ای است که بدون بو، غیر قابل احتراق و در دما و فشار محیط پایدار است. دمای ذوب این ماده ۲۳۰۰ درجه سانتی گراد است. این ماده شامل رنگ‌های سفید و خاکستری بوده که عموما رنگ آن از خاکستری کم رنگ تا خاکستری پررنگ متغیر است.
میکروسیلیکا باید در محیطی خشک و دور از نور مستقیم آفتاب نگهداری شود. همچنین باید از نگهداری آن در محیط‌هایی که دارای دمای بالا یا رطوبت زیاد هستند خودداری کرد. در صورتی که میکروسیلیکا در بسته‌بندی مناسب نگهداری شود، می‌تواند برای مدت زمان طولانی باقی بماند.
بدون دیدگاه