دخان السليكا هو منتج ثانوي لإنتاج السليكون وسبائك الحديدوزيليكون, وقد تم استخدامه كمادة أسمنتية تكميلية في الخرسانة منذ الخمسينيات. إنه بوزولان شديد التفاعل, مما يعني أنه يمكن أن يتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم في وجود الماء ليشكل منتجًا أسمنتيًا ثابتًا ومتينًا. حديثاً, برز دخان السيليكا الحبيبي كشكل جديد من دخان السيليكا الذي يقدم العديد من المزايا على دخان السيليكا التقليدي.

ما هو دخان السيليكا الحبيبي?

دخان السيليكا الحبيبي هو شكل جديد من دخان السيليكا الذي يتم إنتاجه عن طريق تبريد وترسيخ تيار الغاز الذي يحتوي على جزيئات دخان السيليكا. تسمى “حبيبي” لأنه يحتوي على نسيج حبيبي وهو في شكل صغير, جزيئات كروية حرة التدفق. على عكس دخان السيليكا التقليدي, وهو على شكل مسحوق ناعم أو غبار, من السهل التعامل مع دخان السيليكا الحبيبي, ينقل, وتخزينها. لا يتطلب معدات خاصة أو احتياطات, ويمكن إضافته مباشرة إلى الخلطات الخرسانية.

خصائص دخان السيليكا الحبيبي

حجم الجسيمات

يتراوح حجم جسيمات دخان السيليكا الحبيبي من 1 إلى 10 ميكرومتر, وهو مشابه لأبخرة السيليكا التقليدية. لكن, تكون جزيئات دخان السيليكا الحبيبية أكثر كروية وموحدة في الحجم, مما يعزز تفاعلها وكثافة التعبئة.

الكثافة الظاهرية

تتراوح الكثافة الظاهرية لأبخرة السيليكا الحبيبية من 250 إلى 700 kg/m3, وهو أقل من دخان السيليكا التقليدي. وذلك لأن جزيئات دخان السيليكا الحبيبية تكون أكثر كروية ولها كثافة تعبئة أقل. لكن, هذا لا يؤثر على تفاعلهم أو أدائهم في الخرسانة.

التركيب الكيميائي

يشبه التركيب الكيميائي لأبخرة السيليكا الحبيبية دخان السيليكا التقليدي, والتي تتكون في الغالب من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) بكميات صغيرة من العناصر الأخرى مثل الألومنيوم, حديد, والكالسيوم. يمكن أن يختلف نقاء دخان السيليكا الحبيبي اعتمادًا على مادة المصدر وعملية الإنتاج.

تطبيقات دخان السيليكا الحبيبي

أسمنت

يمكن استخدام دخان السيليكا الحبيبي كمادة اسمنتية تكميلية في الخرسانة لتعزيز قوتها, متانة, وعدم النفاذية. يمكنه أيضًا تقليل كمية الأسمنت المطلوبة, التي يمكن أن تخفض التكلفة والبصمة الكربونية لإنتاج الخرسانة. يمكن إضافة دخان السيليكا الحبيبي إلى الخلائط الخرسانية مباشرة, ويمكن أن يحسن قابلية التشغيل وقابلية الضخ للخلائط.

صهر المواد

يمكن استخدام دخان السيليكا الحبيبي كمواد مالئة أو رابطة في المواد المقاومة للحرارة مثل القلاع, يمزج gunning, وخلطات صدمت. يمكن أن تعزز القوة, مقاومة التآكل, ومقاومة الصدمات الحرارية لهذه المواد.

صناعة النفط والغاز

يمكن استخدام دخان السيليكا الحبيبي كعامل ترجيح في سوائل حفر آبار النفط والغاز. يمكنه زيادة كثافة واستقرار السوائل ومنع الانفجارات ومشاكل الحفر الأخرى.

تطبيقات أخرى

يمكن أيضًا استخدام دخان السيليكا الحبيبي في تطبيقات أخرى مثل السيراميك, المركبات, والطلاء. يمكن أن تعزز الميكانيكية, حراري, والخواص الكهربائية لهذه المواد.

فوائد دخان السيليكا الحبيبي

تحسين القوة والمتانة

يمكن لأبخرة السيليكا الحبيبية أن تعزز قوة ومتانة الخرسانة والمواد الأخرى عن طريق تقليل المسامية, زيادة كثافة التعبئة, وتعزيز التفاعلات البوزولانية. يمكنه أيضًا تحسين مقاومة دورات تجميد الذوبان, تفاعلات قلوية السيليكا, والهجمات الكيماوية.

نفاذية منخفضة

يمكن لأبخرة السيليكا الحبيبية أن تقلل من نفاذية الخرسانة والمواد الأخرى عن طريق ملء المسام والشعيرات الدموية بجزيئات دقيقة وتشكيل هيكل أكثر كثافة وأكثر إحكاما. هذا يمكن أن يحسن مقاومة اختراق الماء, اختراق أيون الكلوريد, والكربنة.

قابلية عمل محسنة

يمكن لأبخرة السيليكا الحبيبية أن تحسن من قابلية التشغيل وقابلية الضخ للخلطات الخرسانية عن طريق تقليل الطلب على المياه وزيادة اللزوجة والتغيير الانسيابي للخلائط. هذا يمكن أن يعزز التنسيب, الضغط, والانتهاء من الخرسانة.

انخفاض حرارة الماء

يمكن لأبخرة السيليكا الحبيبية أن تقلل من حرارة ترطيب الخرسانة والمواد الأخرى عن طريق تقليل كمية الأسمنت اللازمة وتعزيز التفاعلات البوزولانية. هذا يمكن أن يمنع التشقق الحراري, انكماش, وغيرها من المشاكل الناجمة عن الحرارة الزائدة.

تقليل البصمة الكربونية

يمكن لأبخرة السيليكا الحبيبية أن تقلل من البصمة الكربونية للخرسانة والمواد الأخرى عن طريق تقليل كمية الأسمنت المطلوبة, وهي واحدة من أكثر المواد كثافة في الكربون في العالم. يمكن أن يقلل أيضًا من استهلاك الطاقة والانبعاثات المرتبطة بإنتاج الأسمنت.

استنتاج

دخان السيليكا الحبيبي هو شكل جديد من دخان السيليكا يقدم العديد من المزايا على دخان السيليكا التقليدي. لها نسيج حبيبي, من السهل التعامل معها ونقلها, ويمكن أن تعزز خصائص الخرسانة والمواد الأخرى. لها العديد من التطبيقات في مختلف الصناعات, مثل الخرسانة, صهر المواد, النفط والغاز, سيراميك, المركبات, والطلاء. يمكن أن يحسن القوة, متانة, الكتامة, قابلية العمل, وتقليل البصمة الكربونية لهذه المواد. دخان السيليكا الحبيبي مادة واعدة يمكن أن تسهم في استدامة ومرونة بيئتنا المبنية.

أسئلة وأجوبة

هل دخان السيليكا الحبيبي أغلى من دخان السيليكا التقليدي?

يمكن أن يكون دخان السيليكا الحبيبي أكثر تكلفة من دخان السيليكا التقليدي بسبب عملية الإنتاج وخصائصه. لكن, يمكن أن تعوض فوائده وسهولة استخدامه فرق التكلفة في بعض التطبيقات.

هل أبخرة السيليكا الحبيبية ضارة بالصحة?

دخان السيليكا الحبيبي لا يشكل خطورة على الصحة إذا تم التعامل معه بشكل صحيح. يوصى بارتداء كمامة واقية من الغبار وقفازات عند التعامل معها لتجنب الاستنشاق وملامسة الجلد.

يمكن استخدام دخان السيليكا الحبيبي في الخرسانة عالية الأداء?

نعم, يمكن استخدام دخان السيليكا الحبيبي في الخرسانة عالية الأداء لتعزيز قوتها, متانة, وعدم النفاذية. يمكن أن يقلل أيضًا من الانكماش والتكسير الحراري للخرسانة.

كيف يتم إنتاج دخان السيليكا الحبيبي?

يتم إنتاج دخان السيليكا الحبيبي عن طريق تبريد وترسيخ تيار الغاز الذي يحتوي على جزيئات دخان السيليكا. يتم بعد ذلك فحص الجسيمات وتصنيفها للحصول على نسيج حبيبي وتوزيع منتظم لحجم الجسيمات.

ما هو العمر الافتراضي لدخان السيليكا الحبيبي?

تبلغ صلاحية دخان السيليكا الحبيبي عدة أشهر إذا تم تخزينه في مكان جاف وبارد. يجب حمايته من الرطوبة والملوثات التي يمكن أن تؤثر على تفاعله وأدائه.