دوده سیلیس (silica fume)
دوده سیلیس، همچنین به عنوان میکروسیلیس شناخته می‌شود، یک ترکیب پلی‌مورف آمورف (غیر کریستالی) از دی‌اکسید سیلیکون، سیلیس است.
دوده سیلیس یک پودر فوق‌العاده خوب است که به عنوان محصول جانبی آلیاژ سیلیکون و فروسیلیکون جمع‌آوری‌شده و از ذرات کروی با قطر متوسط ۱۵۰ نانومتر تشکیل شده است.
زمینه اصلی کاربرد آن‌ها همانند مواد پوزولانی برای تهیه‌ی بتن با کارایی بالا است.
گاهی اوقات با سیلیس فوم اشتباه گرفته می‌شود همچنین به عنوان سیلیس پیروژنیک، شناخته می‌شود.
با این حال، فرآیند تولید، خصوصیات ذرات و زمینه‌های استفاده از سیلیس دود دار متفاوت از دوده سیلیس است.
تاریخچه دوده سیلیس
اولین آزمایش دوده سیلیس در بتن‌های سیمانی پرتلند در سال ۱۹۵۲ انجام شد.
بزرگترین اشکال در کاوش در مورد خواص دوده سیلیس کمبود مواد با استفاده از این آزمایشات بود.
در تحقیقات اولیه از افزودنی گران قیمت به نام سیلیس فوم، شکل آمورف سیلیس ساخته شده توسط احتراق تتراکلرید سیلیکون در شعله هیدروژن اکسیژن استفاده می‌شد.
از طرف دیگر، دوده‌سیلیس، یک ماده پورزولانیک بسیار خوب، آمورف بسیار خوب است، محصول جانبی تولید آلیاژهای سیلیکون ابتدایی یا فروسیلیسون در کوره‌های قوس الکتریکی است.
قبل از اواخر دهه ۱۹۶۰ در اروپا و اواسط دهه ۱۹۷۰ در ایالات متحده، دوده‌سیلیس به راحتی وارد جو می‌شد.
با اجرای قوانین سخت‌گیرانه محیط زیست در اواسط دهه ۱۹۷۰، کارخانه‌های ذوب سیلیکون شروع به جمع‌آوری دوده‌سیلیس و جستجوی کاربردهای آن کردند. کارهای اولیه انجام شده در نروژ بیشترین توجه را به خود جلب کرد، زیرا نشان داده بود که بتن‌های سیمانی پرتلند حاوی دوده سیلیس دارای استحکام بسیار بالایی و تخلخل کم هستند.
از آن زمان تحقیقات و توسعه بر روی دوده سیلیس آن را به یکی از با ارزش‌ترین و پر‌کاربرد‌ترین ترکیبات جهان برای بتن و محصولات سیمانی تبدیل کرده است.
خواص دوده سیلیس:
این ماده‌ای کروی با قطر ذرات کمتر از ۱ میکرومتر است که میانگین آن حدود ۱۵/۰ میکرومتر است.
این ماده تقریباً ۱۰۰ برابر کوچک‌تر از ذره سیمان می‌باشد.
وزن مخصوص دوده‌سیلیس عموماً در محدوده ۲.۲ تا ۲.۳ است.
سطح ویژه‌ای از دوده‌سیلیس را می‌توان با روش BET یا روش جذب نیتروژن اندازه‌گیری کرد.
به طور معمول از ۱۵۰۰۰ تا ۳۰،۰۰۰ متر مربع / کیلوگرم متغیر است.
سنتز دوده سیلیس:
این یک محصول فرعی در کاهش کربوترمی کوارتز با خلوص بالا با مواد کربنی مانند زغال‌سنگ، کک، تراشه‌های چوبی، در کوره‌های قوس الکتریکی در تولید آلیاژهای سیلیکون و فروسیلیکون است.
موارد کاربرد دوده سیلیس:
این ماده برای بهبود خواص آن به ویژه استحکام فشاری، استحکام باند و مقاومت در برابر سایش به بتن سیمان پرتلند اضافه می‌شود.
این پیشرفت‌ها هم از پیشرفت‌های مکانیکی ناشی از افزودن پودر بسیار ریز به مخلوط خمیر سیمان و هم از واکنش‌های پوزولانی بین دود سیلیس و هیدروکسید کلسیم آزاد در خمیر ناشی می‌شود.
افزودن دود سیلیس همچنین باعث کاهش نفوذپذیری بتن در برابر یون‌های کلرید می‌شود،
که از فولاد تقویت‌کننده بتن در برابر خوردگی محافظت می‌کند، به خصوص در محیط‌های سرشار از کلرید مانند مناطق ساحلی و مناطق جاده‌های قاره‌ای مرطوب و باند فرودگاه‌ها (به دلیل استفاده از نمک‌های گند زدایی) و پل‌های آب شور.
پیش از اواسط دهه ۱۹۷۰، تقریباً تمام دوده‌سیلیس در جو دفع می‌شد.
پس از نگرانی‌های زیست محیطی نیاز به جمع‌آوری و دفن زباله دوده سیلیس، استفاده از دوده سیلیس در مصارف مختلف، به ویژه بتن با کارایی بالا، از نظر اقتصادی قابل دوام بود.
کاربید سیلیکون:
دوده، به عنوان محصول فرعی، ممکن است برای تولید کاربید سیلیکون مورد استفاده قرار گیرد.
منابع:
