میکروسیلیس محصول زائد کوره های قوس الکتریکی القایی در صنایع تولید فلز سیلیسیم و آلیاژهای فرو سیلیسیم است. این فرآورده محصولی است با بیش از 85 درصد سیلیس بلوری نشده. میکروسیلیس به شکل ذرات کروی شکل کوچک می باشد و دارای قطر متوسط حدود 0/1 الی 0/2 میکرون و یک ماده بشدت فعال پوزولانی می باشد. بر طبق آبا وزن مخصوص میکروسیلیس 2/2 الی 2/4 gr/cm3 است.
سطح مخصوص میکروسیلیس حداقل 35 و حداکثر 100 برابر بیشتر از سطح مخصوص سیمان پرتلند است. سطح مخصوص زیاد و ذرات بسیار ریز میکروسیلیس موجب می شود که در بتن حاوی 15 درصد میکروسیلیس جایگزین شده با سیمان ،تقریبا برای هر دانه یا ذره سیمان حدود دو میلیون دانه میکروسیلیس وجود داشته باشد. که این تناسب می تواند معرف تاثیر قابل ملاحظه میکروسیلیس بر روی خواص بتن باشد.
وزن مخصوص ظاهری میکروسیلیس حدود 130-430 کیلوگرم در مترمکعب و دوغاب میکروسیلیس 1320 الی 1440 کیلوگرم در متر مکعب و نوع متراکم یا Densified آن 500 کیلوگرم در متر مکعب می باشد.
اثرات مثبت میکروسیلیس در بتن از طریق اصلاح ساختار منفذی خمیر سخت شده سیمان است. جایگزین کردن درصدی میکروسیلیس به جای سیمان باعث کاهش تمایل به آب انداختن و جداشدگی مخلوط می گردد. استفاده از میکرو سیلیس در بتن ، منجر به ایجاد ساختاری با حفره های ریزتر می گرددکه باعث کاهش نفوذپذیری می گردد و در نتیجه باعث افزایش مقاومت در برابر حمله سولفاتها و کلریدها می گردد.
نکته بسیار مهمی که در استفاده از میکروسیلیس وجود دارد این است که قبل از استفاده باید کاملا به صورت دوغاب درآید. دوغاب باید کاملا روان و عاری از ذرات بهم چسبیده میکروسیلیس باشد.. بدین منظور لازم است که از همزن مکانیکی استفاده نمود.( چسبیدن میکروسیلیس به یکدیگر با توجه به این که این ماده خاصیت سیلیسی زیادی دارد ، به عنوان سیلیس فعال در واکنش با قلیایی ها عمل کرده و باعث خرابی ناشی از واکنش سیلیسی قلیایی می گردد.)
مدت زمان اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس به درصد میکروسیلیس مصرفی و شرایط اختلاط بستگی دارد، حتی در صورت استفاده از فوق روان کننده بتن برای کسب توزیع یکنواخت میکروسیلیس در بتن باید زمان اختلاط را افزایش داد.
ابعاد بینهایت ریز ، سطح مخصوص زیاد و حضور بیش از 85 درصد سیلیس غیر بلوری موجب شده است که واکنش پوزولانی میکروسیلیس بسیار سریعتر از پوزولان های معمولی مانند خاکستر بادی و پوزولان های طبیعی باشد. در این واکنش میکروسیلیس با هیدرواکسید کلسیم Ca(OH)2 حاصل از آبگیری سیمان ، سیلیکات کلسیم هیدراته (C-S-H) تشکیل می دهد.
مصرف میکروسیلیس می تواند برای تهیه بتن با مقاومت زیاد ، بتن با نفوذپذیری کم و مقاومت زیاد در برابر عوامل مخرب شیمیایی نتایج موفقیت آمیزی داشته است. مقدار وزنی میکروسیلیس چنین بتن هایی تقریبا 25 درصد وزن سیمان است، که این میزان میکروسیلیس موجب افزایش آب اختلاط بتن می شود. لذا برای افزایش میزان آب اختلاط باید از فوق روان کننده بتن استفاده نمود.(به جهت ریز بودن بسیار زیاد میکروسیلیس ، بتن حاوی آن به آب بیشتری نیاز دارد و برای جبران آن باید از فوق روان کننده بتن استفاده نمود.)
با توجه به اینکه وزن مخصوص میکروسیلیس 2/2 و کمتر از وزن مخصوص سیمان یعنی 3/15 می باشد، و از آنجائیکه جایگزینی سیمان با میکروسیلیس به صورت وزنی صورت می گیرد، حجم میکروسیلیسی جایگزین شده بیشتر از حجم سیمانی است که از مخلوط بتن حذف می شود که این امر موجب افزایش حجم کل مواد سیمانی و کاهش نسبت حجمی آب به مواد سیمانی می گردد.
تجربه نشان داده است که میکروسیلیس نقشی در تغییر زمان گیرش بتن ندارد.
مقدار مواد افزودنی حباب ساز مصرفی در بتن حاوی میکروسیلیس برای تولید میزان حباب هوای مشخص ، با افزایش میکروسیلیس ، افزایش می یابد و این موضوع ناشی از سطح مخصوص زیاد و کربن موجود در میکروسیلیس است. مواد افزودنی حباب ساز معمولا برای بتن با مقاومت زیاد مصرف نمی شوند. مگر آنکه بتن در حالت اشباع در شرایطی قرار گیردکه با پدیده یخ زدن آب شدن و یا نمک های یخ زدا مواجه شود.
حضور میکرو سیلیس در دوغاب سیمان سبب کاهش سریع مواد قلیایی موجود در آب حفره ای لعاب شده و این مواد را از دسترس خارج نموده و از واکنش بعدی آنها با سیلیس موجود در سنگدانه ها که بسیار آهسته و تدریجی در آب موجود در بتن حل می شود ممانعت می کند .با توجه به فرآیند فوق ، مصرف میکروسیلیس در بتن ، احتمال بروز پدیده واکنش قلیایی را تا حد نزدیک صفر کاهش می دهد.
میکروسیلیس مقاومت بتن را در مقابل تهاجم یونهای سولفات افزایش می دهد زیرا از مقدار گچ تشکیل شده کاسته می شود. آسیب دیدگی بتن در اثر تهاجم سولفاتها به دلیل واکنش سولفات با هیدرواکسید کلسیم و آلومینات کلسیم هیدراته است که منجر به تشکیل گچ و اترینکات می شود و در اثر تولید این دو محصول تولید شده انساط و ترک خوردگی به وقوع می پیوندد. از آنجا که میکرو سیلیس مقداری از هیدرواکسید کلسیم بتن را مصرف می کند در نتیجه گچ کمتری تولید می گردد و در نتیجه از شدت تخریب کاسته می شود.
درباره واکنش نفوذپذیری بتن حاوی میکروسیلیس در مقابل یون کلر تقریبا نظریه واحدی در بین محققین وجود دارد. بر اساس این نظریه نفوذپذیری بتن میکروسیلیسی در مقایسه با بتن معمولی به مراتب کمتر است.
مهمترین نقطه ضعف استفاده از میکروسیلیس این است که گزارش های زیادی از حساسیت این نوع بتن به ترک خوردگی ناشی از انقباض خمیری وجود دارد. این پدیده در شرایط هوای گرم ، هنگامی که میزان تبخیر از سطح بتن بیش از مقدار آب انتقال یافته از داخل بتن به سطح آن باشد حادتر است. لذا از آنجایی که در بتن با میکروسیلیس پدیده آب انداختن بسیار کم است باید این نوع بتن را پس از ریختن و متراکم کردن آن ، بلافاصله از تبخیر آب از سطح بتن جلوگیری نمود. معمولا این کار را با استفاده از آب پاشی بر روی سطح بتن انجام می هند.
بند 3-6-4 تفسیر بخش اول آیین نامه بتن ایران ( آبا) مقدار بهینه میکروسیلیس (مطابق دت 409) جهت بتن سازه ای را 5 الی 15 درصد پیشنهاد نموده است.