<br /> میکروسیلیس یا دوده سیلیسی

میکروسیلیس یا دوده سیلیسی که به عنوان ماده پرکننده ی اجزای تشکیل دهنده ی بتن عمل میکند، ماده ی سیلیسی ریزی است که ذرات آن 50 تا 100 برابر از ذرات سیمان کوچکتر بوده و باعث چسبندگی ذرات بین سیمان می شود. همچنین این ماده چسبندگی بین سیمان و سنگدانه را تا حد قابل قبولی افزایش می دهد. میکروسیلیس ماده ای بسیار نرم و به شکل پودر می باشد و حاوی مواد غیربلوری با قطرهای بین 0.2 تا 0.5 میکرون است. میزان سیلیس در این ماده معموالً مقداری بین 85 تا 98 درصد است که میزان دقیق آن بستگی به نوع محصول کوره و کارخانه ی سیلیس دارد. در کوره هایی که مجهز به سیستم بازیابی حرارتی می باشند اگر دمای گاز خروجی حدود 800 درجه سانتیگراد باشد، آنگاه میکروسیلیس یا دوده سیلیسی حاصل دارای رنگ روشن است. در صورتی که دمای گاز خروجی حدود 200 درجه سانتیگراد باشد مقداری کربن سوخته در آن باقی می ماند و در نتیجه سیلیس خاکستری رنگ تولید می شود
. مقاومت بتن معمولا مهمترین معیار برای ارزیابی کیفیت بتن به کار برده می شود. افزایش مقاومت به مرور زمان بر اساس تداوم آبگیری سیمان وکاهش درصد تخلخل و فضای خالی بین مواد متشکله در مرحله ایجاد چسبندگی می باشد.میکروسیلیس موجود در بتن که یک ماده ی پوزولانی محسوب می شود، با هیدروکسیدکلسیم ناشی از هیدراتاسیون سیمان ترکیب شده و ترکیبی ژل مانند می سازد. این ترکیب، عامل اصلی افزایش مقاومت و کاهش تخلخل ذرات تشکیل دهنده بتن می باشد.
کریستال های بزرگ هیدروکسیدکلسیم در فصل مشترک سنگدانه و خمیر، مانع افزایش مقاومت می شود که میکروسیلیس تحت واکنش پوزولانی با هیدروکسید کلسیم آن را به اجزاء مقاومی به نام سیلیکات کلسیم هیدراته تبدیل می کند و بدین ترتیب باعث افزایش مقاومت فشاری بتن می شود
خواص مکانیکی مختلف بتن، همانند مقاومت و دوام، متأثر از پارامترهای زیادی است .گرایش عمومی محققان این است که تأثیر پارامترهای مختلف بطور همزمان روی مقاومت بتن را بررسی کرده تا درنهایت مقادیر بهینه آنها برای مقاومت فشاری ماکزیمم بدست آید .

<br /> میکروسیلیس (دوده ی سیلیس) در بتن

دود سیلیکا
دود سیلیکا – که به میکروسیلیکا یا دود سیلیکا سوزانده ارجاع داده می شود – ماده ای فرعی است که به عنوان پوزولان  استفاده می شود. این محصول فرعی نتیجه کاهش کورتز خالص به همراه زغال سنگ در کوره قوس الکتریکی در تولید سیلیکون یا آلیاژ سیلیکون آهنی است.
- دود سیلیکا به عنوان بخار اکسید شده از کوره های C ْ 2000 بالا می رود. زمانی که سرد می شود، منقبض می گردد و در کیسه های بزرگ پارچه ای جمع آوری می گردد. سپس دود سیلیکای منقبض شده برای برداشتن ناخالصی های کنترل اندازه اجزا پردازش می شوند.
- سپس دود سیلیکای منقبض شده ضرورتاً دی اکسید سیلیکون در شکل غیر کریستالی می باشد. چون آن یک ماده ای است که شبیه خاکستر پرندگان در حال پرواز می باشد دارای شکل کروی است. به همراه اجزایی کمتر از cm 1 در دیامتر و دیامتر متوسط حدود cm 1 و خیلی نرم می باشد و حدود 1000 بار کمتر از اجزای سیمان می باشد.
- تراکم نسبی دود سیلیکا در حیطه 20 و 2 تا 25 و 2 می باشد اما می تواند به زیاد 5 و 2 نیز باشد. فشردگی انبوه دود سیلیکا از 130 تا Kg/m³ 430 متفاوت می باشد. دود سیلیکا به شکل پودر سفت بوده اما در شکل مایع متداول تر است.
- دود سیلیکا در کنار توده کل مواد سیمان سازی در مقادیر بین % 5 و % 10 هستند. آن در کاربردهایی که مقدار زیادی نفوذ ناپذیری نیاز می شود و در سیمان تقویت شده به کار می رود.
در مواردی که باید سیمان مقاوم مقیاس گذاری مایع ضد یخ باشد.

<br /> مواد افزودنی بتن و سیمان

خاکستر پرندگان، تفاله های خرد شده کوره های بلند روی زمین، دود سیلیکا و پوزولان های طبیعی مانند متاکالین، سنگ رسی و خاک رسی سوزانده موادی هستند که – زمانی که با سیمان پُرتلند یا سیمان مخلوط استفاده می شدند – از طریق این مواد به عنوان مواد مکمل سیمان سازی (SCM'S) یا مواد مکمل سیمان سازی برای بهبود ویژگی های خاص مانند سیمان مانند کاهش فعل و انفعال زیان آور تراکم قلیایی استفاده می شوند.
از قدیم، خاکستر پرندگان، تفاله، دود سیلیکا و پوزولان  های طبیعی مانند خاک رس و سنگ رسی سوزانده در بتون استفاده می شدند. امروزه، به خاطر دسترسی ساده به این مواد، تولیدکنندگان بتون می توانند دو یا چند تا از این مواد را برای بهینه سازی ویژگی های بتون به کار برند. ترکیبات با استفاده از این سه مواد سیمان سازی – که ترکیبات سه تایی نامیده می شوند متداول تر می شوند.
زغالسنگ، روباره کوره بلند، خاکستر سبوس برنج یا دوده سیلیس. به همین منظور کارهای کمی در خصوص تولید، بهینه سازی و مهندسی کردن مصالح پوزولانی که به طور خاص در طرح های اختلاط سیمان های پرتلند استفاده می شوند، انجام شده است. متاکائولین یک پیشرو در میان نسل جدید چنین مصالحی می باشد.
استفاده از دوده سیلیس و دیگر افزودنی های شیمیایی برای بتن هایی با مقاومت های طراحی بیش از MP50 و یا مواردی که شرایط بهره برداری، شرایط جوی و یا ملاحظات هزینه های طول عمر سازه، استفاده از بتن های توانمند (HPC) را دیکته می کند، متداول می باشد.
تولید HRM به عنوان جایگزینی برای دوده سیلیس می باشد. معادل بودن در افزایش مقاومت و خصوصیات مربوط به دوام به اضافه چند ویژگی و مشخصه دیگر HRM شامل رنگ و کارپذیری، به طور مؤثرتری مرزبندی های طراحی مصالح HPC را توسعه داده و وسیع کرده است. مزایایی که از نظر خواص مهندسی در صورت استفاده از HRM حاصل می شود با عوارض جانبی اندکی همراه است. در صورتی که متاکائولین به طور مناسب تنظیم شود، بافت مخلوط بتن تازه، کارپذیری و قابلیت پرداخت در صورت جایگزینی HRM با 15- 5 % سیمان بهبود می یابد. ضمناً متاکائولین سفید رنگ است و محصولات سیمانی و بتنی سفید یا خاکستری را تیره نخواهد کرد.
متاکائولین یک سیلیکات آلومینیم آمورف سفید رنگ می باشد که دارای خواص پوزولانی می باشد و براساس استاندارد ASTM C 618 در رده پوزولان های کلاس (N پوزولان  های طبیعی خام یا کلسینه شده) قرار می گیرد. پیشوند متا (meta) در ادبیات برای نشان دادن "تغییر" به کار می رود. از لحاظ علمی این پیشوند به این منظور استفاده شده است تا عبارت "کمترین میزان هیدراته شده از یک گونه یا سری" را نشان دهد.
متاکالئولین به طور کامل قابل جایگزینی با پوزولان  توانمند (نظیر دوده سیلیس/ میکروسیلیس) است. درباره مقاومت فشاری، کاهش درصد افزودن متاکائولین برای ایجاد کارایی معادل با پوزولان  های قبلی ممکن خواهد بود. در ضمن امکان کاهش درصد فوق روانساز مورد نیاز برای طرح اختلاط حاوی متاکائولین در مقایسه با طرح اختلاط حاوی دوده سیلیس وجود دارد.
متاکائولن نیز همانند پوزولان  های دیگر با هیدروکسید کلیسم ایجاد شده بر اثر هیدراته شدن سیمان واکنش داده و سیلیکات کلسیم هیدراته (C-S-H) تولید می کند SiO₂ و Al₂O₃ بیشترین مواد شیمیایی تشکیل دهنده متاکائولن هستند. همان طور که در نمودار 2 مشخص شده در هرم پوزولان ها متاکائولن در ناحیه میانی هرم قرار می گیرند.
سیمان های آمیخته پوزولانی بنا به ضرورت هایی از جمله مصرف انرژی کمتر، حفظ محیط زیست و کاهش قیمت سیمان در دنیا تولید شدند سیمان های آمیخته ای سرباره ای نیز به همین دلیل سال هاست که به بازار عرضه شده اند. کاهش در مصرف انرژی برای تولید کلینگر سیمان و کاهش تولید گازهای آلاینده ای که از سوختن مواد سوختنی حاصل می شود را از دلایل تولید و مصرف سیمان های آمیخته است و می توان با مصرف پوزولان های طبیعی یا مصنوعی از مصرف سوخت زیاد و تولید مواد آلاینده و گازهای نامطلوب جلوگیری کرد.
[caption id="" align="alignnone" width="640"] پوزولان ها, مواد جایگزین سیمان , ساخت بتن آماده, طرح اختلاط بتن, نقش پوزولان ها در بتن, افزایش مقاومت بتن دود سیلیکا , پوزولان های طبیعی , متاکالین, سنگ رسی , خاک رسی سوزانده[/caption]