لطفا صبرکنید...

دوده سیلیسی

دوده سیلیس، سیلیس فوق العاده ریز بلوری است که در کوره های قوس الکتریکی به عنوان محصول جانبی صنعتی تولید فلزات سیلیکون و آلیاژهای فروسیلیسیم تولید می شود. دوده سیلیکا به عنوان دوده سیلیس متراکم یا میکروسیلیس نیز شناخته می‌شود.

تولید دوده سیلیسی

در تولید فلز سیلیکون، منبعی از سیلیس با خلوص بالا (مانند کوارتز یا کوارتزیت) همراه با تراشه‌های چوب و زغال سنگ، در کوره قوس الکتریکی حدود  1800درجه سانتیگراد ( 3300 درجه فارنهایت) گرم می‌شود تا اکسیژن سیلیس را از بین ببرد (کاهش شرایط). با گرم کردن سیلیس (SiO2)و کربن (C) با هم ، بیشتر SiO2 به فلز سیلیکون Siتبدیل می شود که به طور دورهای ازکوره سیلیس خارج می شود. باقیمانده سیلیس فقط تا حدی به  SiOکاهش می یابد و توسط گازهای خروجی با مونوکسیدکربن COمنتقل می شود. با خارج شدن این گازها از کوره،  SiOاکسید شده و به حالت اولیه SiO2 برمی‌گردد.

با پایین آمدن دما در دودکش، سیلیس به قطرات کوچکی از شیشه سیلیکا متراکم می‌شود که توسط مجموعه ای از کیسه های فیلتر از گازهای خروجی خارج می‌شود. از محصول جمع شده به عنوان دوده سیلیس (یا میکروسیلیس) یاد می‌شود. شکل شماتیک فرآیند در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل – شکل شماتیک فرایند تولید دوده سیلیسی

محتوای سیلیس دوده سیلیس در مقایسه با سایر جایگزین‌های سیمانی های مورد استفاده در بتن بسیار زیاد است و با نوع آلیاژ تولید شده متفاوت است. آلیاژهای فروسیلیسیم با مقادیر مختلف سیلیسیم   50تا ٪98  Si تولید می شوند. آلیاژهای دارای بیش از ٪ 91سیلیسیم  Siبه عنوان فلز سیلیسیم نامیده می شوند. با افزایش محتوای سیلیسیم Siمحصول آلیاژی، محتوای سیلیس SiO2دوده سیلیس به عنوان محصول جانبی نیز افزایش می یابد. بسیاری از استانداردهای ملی (ایالات متحده، نروژ، فرانسه، ژاپن و استرالیا) و استاندارد اروپایی که دوده سیلیس را برای استفاده در بتن پوشش میدهد، نیاز به حداقل 15درصد محتوای سیلیس  SiO2دارند.

ساختار دوده سیلیسی

با کاهش محتوای سیلیس در دوده سیلیسی، مقادیر آهن، آلومینا و مواد قلیایی تمایل به افزایش دارند. بیشتر دوده سیلیس که در حال حاضر در بتن استفاده می شود، بیش از SiO2 ٪ 90دارند. الگوهای پراش اشعه x شکل زیر نشان میدهد که دوده سیلیس اساسا آمورف (غیر بلوری) است و دارای برآمدگی گسترده‌ای است که در اطراف محل قله برای کریستوبالیت متمرکز شده است2006 – ACI 234مقادیر کمی از ترکیبات بلوری، مانند کاربید سیلیسیم و کوارتز، یا فلز سیلیکون ممکن است در دوده سیلیس وجود داشته باشد.

شکل – الگوی پراش اشعه ایکس دوده سیلیسی

همانطور که در شکل زیر پیداست، دوده سیلیس از ذرات بسیار ظریف، کروی و شیشه ای تشکیل شده است با قطر متوسط 1/0 تا 2/0 میکرومتر میباشد. اندازه متوسط ذرات دوده سیلیس منفرد تقریباً 100 برابر کوچکتر از سیمان پرتلند یا سایر  SCMها است. سطح ویژه دود سیلیس در محدوده  15000تا  25000مترمربع بر کیلوگرم (اندازه گیری شده توسط جذب نیتروژن) در مقایسه با مقادیر 300 تا 600 متر مربع در کیلوگرم برای سایر مواد سیمانکاری است. با این حال، سطح دوده سیلیس توسط دستگاه  Blaineکه معمولاً برای سایر مواد سیمان استفاده می شود اندازه گیری نمی شود و مقادیر مستقیماً قابل مقایسه نیستند.

شکل – عکس میکروسکوپی دوده سیلیسی

وزن مخصوص دوده سیلیس تقریباً 2/2 کیلوگرم در هر متر مکعب است، اما اگر محتوای آهن زیاد باشد ممکن است بیشتر باشد (تا 2/5). رنگ دوده سیلیس که تولید می شود، خاکستری تیره تا سیاه است، اگرچه ماده می تواند به رنگ سفید پردازش شود. چگالی فله مواد تولید شده در محدوده 130 تا 430 کیلوگرم بر متر مکعب است، اما این امر غالباً با متراکم سازی مکانیکی مواد افزایش می یابد.

تغییرات مقاومت با تغییرات دوده سیلیسی

برای بتن عمل آوری شده در آب، تاثیر دوده سیلیسی در مقاومت فشاری با افزایش سن در جدول  زیر نشان داده شده است. می توان مشاهده کرد که افزایش مقاومت فشاری مخلوط های بتن حاوی دوده سیلیسی پس از سن  90روز ناچیز است. با این حال، پس از گذشت یک سال، در مقایسه با مقاومت 28و  90 روزه، بتن معمولی 26 و 14 درصد افزایش مقاومت داشته است. تفاوت درافزایش مقاومت در بتن OPC و بتن SF را می توان ناشی از تشکیل یک لایه بازدارنده محصول واکنش سریع به منظور جلوگیری از واکنش بیشتر  SFبا هیدروکسید کلسیم پس از  90روز نسبت داد. در مورد بتن شاهد، هیدراتاسیون در مرحله کمتری پیشرفت دارد و مقاومت همچنان افزایش قابل توجهی را نشان می دهد.

جدول مقایسه ی تاثیر تغییرات دوده سیلیسی از سنین 7 تا 400 روزه

در جدول بالا ی مقاومت فشاری MPa برای بتن OPC بدون دوده سیلیسی و SF6دارای  6درصد دوده جایگزین سیمان،  SF10دارای  10 درصد دوده جایگزین سیمان و SF15 دارای 15 درصد دوده جایگزین سیمان است.

Post Views51 بار تعداد مشاهده مقاله

آیا این نوشته برایتان مفید بود؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *