دخان السيليكا أو ميكروسيليكا

غبار السيليكا كمادة غير متبلورة لا تظهر الترتيب بعيد المدى للبلور. إنه منتج ثانوي يتم الحصول عليه داخل أفران القوس الكهربائي المستخدمة لإنتاج معدن السيليكون والسيليكون الحديدي. كونه البوزولاني فائق النعومة, يبلغ حجم الجسيمات 150 نانومتر. هذه النقاوة الشديدة تجعلها مكونًا مثاليًا للخرسانة. تعتبر الخرسانة الأسمنتية البورتلاندي أشهر مثال على ذلك. الخرسانة التي تحتوي على دخان السيليكا كمكون أكثر تماسكًا. بفضل مساحة سطحها العالية جدا, يساعد في تقليل استخدام المياه أثناء تحضير الخرسانة وأيضًا تقليل النزيف إلى حد كبير.

ميتاكولين

ميتاكولين, حسب الاسم المقترح, يتم الحصول عليها من معدن الكاولينيت الصلصالي. يشيع استخدامه في صناعة الخزف. على الرغم من أن أحجام جسيمات الميتاكولين أصغر من الخرسانة, دخان السيليكا هو أدق بكثير في الحجم. كشكل لا مائي متكلس من الكاولين, يوفر قوة ضغط محسنة مع تقليل النفاذية. يستخدم بشكل شائع في الخرسانة عالية الأداء, الأسمنت الليفي, مونة الاسمنت, والجص.

التحليل الكيميائي الفيزيائي

مقارنة للاستخدام في خرسانة الرماد المتطاير

حسب ابحاث, لوحظ أن استخدام دخان السيليكا في خرسانة الرماد المتطاير يقلل من امتداد الركود. في حين أن الميتاكولين يزيد من تمدد الركود وبالتالي يوفر قوة طويلة الأمد. كان امتداد الركود لدخان السيليكا 360 ملم فقط, بينما أظهر الميتاكولين امتدادًا للركود بمقدار 600 مليون. توفر كلتا المادتين مقاومة محسنة ضد تغلغل الكلوريد. معامل انتشار أيون الكلوريد لدخان السيليكا هو 3.20, بينما قيمة معامل الميتاكولين هي 7.47.

مقارنة التأثيرات على الخصائص الهندسية للتربة الممتدة

تستخدم التربة الشاسعة مثل البنتونيت أو المونتموريلونيت في بناء العديد من الهياكل حول العالم. تميل إلى الانتفاخ أو الانكماش بناءً على توفر حجم المياه في المنطقة المجاورة لها. لا تزال حقيقة أن التربة الممتدة تدمر منازل أكثر مما تدمر الفيضانات والزلازل مجتمعة. يمكن أن تتسبب الهياكل المصنوعة من التربة الممتدة في حدوث تشققات وأضرار بناءً على التسوية التفاضلية للتربة. يتم استخدام كل من دخان السيليكا والميتاكولين كعوامل استقرار مضافة لمعالجة التربة الممتدة. ال دراسة مخاليط جاهزة بتركيزات متفاوتة من كلا المادتين. أدت إضافة دخان السيليكا إلى زيادة حدود Atterberg للمزيج, بينما خفضه الميتاكولين. أدخنة السيليكا قللت من الثقل النوعي للمزيج وزادها الميتاكولين. وبالتزامن مع هذه التغييرات, زاد الميتاكولين من الوزن الجاف الأقصى وقلل المحتوى المائي الأمثل للخليط. كانت التأثيرات معكوسة عند إضافة دخان السيليكا إلى المزيج.

مقارنة التأثيرات على تفاعلات قلوي السيليكا

كان الميتاكولين عالي الفعالية وأبخرة السيليكا درس لكيمياء ASR (تفاعل قلوي السيليكا) منتجات. كلتا المادتين تتحكمان في تمدد قضبان الهاون بالتساوي. عادةً ما يستمر محتوى الكالسيوم في منتجات ASR في الزيادة مع مرور الوقت, الخلطات التي تحتوي على أبخرة السيليكا المضافة والميتاكولين تقلل من وتيرة النمو. ايضا, استمرت نسبة الكالسيوم إلى السيليكا لمنتجات بقايا تقطيع السيارات في الازدياد, باتباع اتجاه خطي.

يحتوي الكاولين 40.19% من Al203 و 54.66% من Si02, وهي نسبة عالية من المكونات النشطة وتساعد على تسريع ترطيب الأسمنت وتحسين القوة المبكرة للملاط أو الخرسانة; مساحة السطح المحددة هي 15.lm2 / g والجسيمات جيدة, مما يؤدي إلى تأثير ملء المواد. محتوى الأيونات الضارة والقلويات الكلية منخفض جدًا بحيث لا يكون له أي تأثير سلبي على الملاط أو الخرسانة.

مقارنة سيولة الخرسانة

تلعب سيولة الخرسانة دورًا حيويًا في أعمال البناء. خصائص مثل انتشار, ركود, ويتم التحكم في فقدان الركود بعناية. تم اختتامه في دراسة الذي - التي 5% إلى 15% يوفر وجود الميتاكولين قابلية تشغيل أفضل للخرسانة مقارنة باستخدام دخان السيليكا. كاستنتاج مساعد, لاحظت الدراسة أيضًا أنه يمكن تحسين سيولة خرسانة الميتاكولين بشكل أكبر عن طريق استخدام خبث الفرن العالي الحبيبي. (GGBS), وهو مرة أخرى أفضل من الخرسانة التي تحتوي على أبخرة السيليكا.

مقارنة متانة الخرسانة

نشرت دراسة حديثة في أبريل 2022 استعرض آثار دخان السيليكا والميتاكولين على الخرسانة. فحصوا نفاذية الغاز, المسامية التي يمكن الوصول إليها بالماء, المقاومة الكهربائية, وانتشار أيون الكلوريد. تم تحضير الخلطات الخرسانية بكميات مختلفة من المواد المضافة باستخدام نسب ماء / مواد رابطة مختلفة. لوحظت التفاعلات البوزولانية في البنية المجهرية للخرسانة. انخفضت المسامية التي يمكن الوصول إليها للمياه من 11% إلى 1% مع إدخال دخان السيليكا في الخلطة الخرسانية. لكن, انخفضت المسامية التي يمكن الوصول إليها من المياه 12% إلى 4% مع الميتاكولين مقارنة بعينات الخرسانة الخاضعة للرقابة.

يتم تقليل انتشار أيونات الكلوريد مع إدخال دخان السيليكا من 54% إلى 75%. بينما تغير انتشار أيون الكلوريد من 55% إلى 86% مع إدخال الميتاكولين. وقد لوحظ أن كلا المضافين يؤثران بشكل كبير على نفاذية الغاز للخرسانة. يقلل وجود الميتاكولين من النفاذية من 5% إلى 28%. في المقابل, تقليل النفاذية من 6% إلى 22% بعد إضافة دخان السيليكا. تنطلق المقاومة الكهربائية من 64% إلى 163% مع دخان السيليكا ومن 50% إلى 104% مع الميتاكولين.

كما تم إضافة كل من المواد المضافة, كما خلصت الدراسة إلى وجود علاقة مباشرة بين متانة الاختبار وقوة الانضغاط لخلطات الخرسانة المختلفة.

تغييرات البنية المجهرية في أكسيد المغنيسيوم

يعتبر أكسيد المغنيسيوم أو المغنيسيا بشكل عام مادة مقاومة للحرارة بسبب ثباتها في درجات الحرارة العالية. بشكل افتراضي, الموصلية الكهربائية منخفضة والتوصيل الحراري العالي. يجد استخدامه في مواد البناء كعامل مقاوم للحريق. خلصت نتائج الدراسة إلى أن إضافة دخان السيليكا يؤدي إلى تراكيب مجهرية أكثر كثافة في الخلطة الخرسانية, مما يؤدي إلى قوة ضغط أكبر.

ماذا يحدث للملاط عندما يضاف دخان السيليكا والميتاكولين معًا?

عادة عند تحضير الخرسانة, يضاف الميتاكولين ودخان السيليكا في خلطات مختلفة. يتم طحن الميتاكولين جيدًا قبل الخلط. دخان السليكا هو بالفعل أدق من الميتاكولين ويتم إضافته لرفع مقاومة الانضغاط في الخرسانة. بشكل فريد دراسة, تمت إضافة مزيج من دخان السيليكا والميتاكولين إلى الخلطات بنسب متفاوتة. كما تم تنظيم كمية المياه. بينما تقوي كلتا المادتين الخرسانة عند إضافتها بشكل منفصل, يبدو أنها تعرض تأثيرًا تآزريًا عند إضافتها معًا. يمكن لمثل هذا المزيج الممتاز أن يثبت ميزته في إنتاج الخرسانة عالية الأداء.

مقارنة التأثيرات على مرونة الخرسانة

يعتبر كل من الميتاكولين وأبخرة السيليكا من المضافات الاقتصادية لتصنيع الخرسانة. يمكن إضافة المواد البوزولانية إلى الخرسانة الأسمنتية لتحسين قوتها, متانة, وقابلية العمل. أ دراسة استكشاف التأثير على معامل خاصية المرونة للخرسانة عند إضافة دخان السيليكا أو ميتاكولين. لوحظ أن قيمة المعامل زادت بمقدار 12.77% عند إضافة ميتاكولين أو دخان السيليكا للتكوين 10% من هذا المزيج. استبدال الاسمنت بـ 10% مع أي من هذه المواد المضافة يمكن أن يؤدي إلى توفير مباشر في تكاليف البناء وتحسين القوة الإجمالية للهيكل.

بالإضافة إلى الحالات المذكورة أعلاه حيث تثبت كلتا المضافتين قيمتهما, ثنائي الخرسانة تظهر أيضًا تحسينات كبيرة. إما دخان السيليكا أو الميتاكولين يحل جزئياً محل الأسمنت البورتلاندي, أظهر قوة ومتانة أكبر. بعد استبدال الأسمنت بالكاولين, يمكن تقليل معدل الرمل للخرسانة بشكل مناسب, وكمية بولي(حمض أسطوري) يمكن زيادة عامل تقليل المياه عالي الأداء بشكل طفيف لضبط سقوط البرية 30-50 مم; بعد استبدال الاسمنت 8% غبار السيليكا, يمكن تقليل معدل الرمل للخرسانة بشكل مناسب, وكمية بولي(حمض أسطوري) يمكن زيادة عامل تقليل المياه عالي الأداء بشكل طفيف لضبط سقوط البرية 30-50 مم; من خلال التبخير, قوة تبخير المجموعة الأساسية 69.6 الآلام والكروب الذهنية. كانت قوة تبخير المجموعة الأساسية 69.6 ميجا باسكال, قوة تبخير المزيج مع 10% وصلت kaolinite إلى 83.6MPa وقوة تبخير المزيج مع 8% بلغ دخان السيليكا 79.SMPa, مما يشير إلى أن استبدال الأسمنت بأبخرة السيليكا والكاولين يمكن أن يحسن قوة تبخير الخرسانة.

غبار السيليكا, بخاصة, أثبتت فائدتها من حيث مقاومة تجميد الذوبان وقوة الانضغاط. في المقابل, أثبت ميتاكولين قيمته فيما يتعلق بالكربنة. بالتالي, يعتبر استبدال الأسمنت البورتلاندي بالمضافات أمرًا اقتصاديًا, ينظف, وصديق للبيئة.