يتم إنتاج دخان السيليكا كمنتج ثانوي في صناعة معدن السيليكون وسبائك الحديدوزيليكون, التي يشيع استخدامها في العديد تطبيقات صناعية بما في ذلك إنتاج الصلب والألمنيوم, إنتاج السيليكون, تصنيع رقائق الكمبيوتر, و اكثر.

وبينما تقدم هذه المواد قيمة كبيرة, يلعب دخان السيليكا الناتج عن منتجهم الثانوي دورًا أكبر في صناعة الخرسانة. تابع القراءة لمعرفة ما هو بالضبط دخان السيليكا وما الذي يجعله إضافة لا تقدر بثمن للخرسانة.

الأنواع المختلفة من الخلطات الخرسانية التي يجب أن تعرفها

ما هو دخان السيليكا?

غبار السيليكا, المعروف أيضا باسم السيليكا المتطايرة, السيليكا الدقيقة, أو دخان السيليكا المكثف, هي مادة pozzolanic, الذي يقدم مسحوق د رمادي اللون, تشبه إلى حد ما في مظهرها الرماد المتطاير أو الأسمنت البورتلاندي. يتكون بشكل أساسي من مادة غير بلورية (أو غير متبلور) ثاني أكسيد السيليكون (SiO2), مع كل جسيم تقريبًا 0.01 أضعاف حجم جسيم الأسمنت المتوسط.

كلما احتاج منتجو الخرسانة إلى تعديل الخصائص الطبيعية للخرسانة, يمكن استخدام مواد تدعيم SCM أو مواد تدعيم تكميلية لتحقيق الخصائص المرغوبة. تضاف هذه المواد عادة إلى الخرسانة أثناء الخلط وتستخدم كبديل لجزء من الأسمنت البورتلاندي.

دخان السيليكا هو أحد الأمثلة على مثل هذه SCM. نظرا لخصائصه الكيميائية والفيزيائية, يمكن أن تصبح الخرسانة التي تحتوي على دخان السيليكون متينة للغاية وتكتسب قوة لا تصدق.

لكن, هناك بعض المشاكل المرتبطة باستخدام دخان السيليكا في الخرسانة. كما, لا ينصح باستخدامه العشوائي. في حين أن, يجب أن تقتصر تطبيقات أبخرة السيليكا على المنتجات عالية التخصص.

ماذا تعني عبارة "Pozzolanic"?

تصف مادة Pozzolanic مادة يمكن أن تتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم (CH). إنها مادة صليدية أو سيليسية وشبيهة لا تمتلك أي قيمة اسمنتية, لكن, في وجود الرطوبة وشكل شديد التقسيم, يتفاعل كيميائيًا مع CH في درجات حرارة عادية لتشكيل مادة ذات خصائص اسمنتية.

مصطلح Pozzolanic يأتي من مدينة إيطالية صغيرة, بوزولي. في هذه المدينة, قام الرومان الأوائل بدمج الرماد البركاني مع صخور الجير لإنشاء مدافع هاون لربط الأحجار الضخمة معًا. حتى اليوم, بعد ألفي عقد, الهياكل الناتجة تحافظ على متانتها.

دخان السيليكا هو أحد الأمثلة على المواد البوزولانية الاصطناعية وهو كذلك, وبالتالي, تستخدم على نطاق واسع في صناعة الخرسانة.

كيف يعمل دخان السيليكا في الخرسانة?

بعد خلط الاسمنت البورتلاندي بالماء, يبدأون في "الترطيب" أو الاستجابة لبعضهم البعض. خلال هذه العملية, يشكل التفاعل الكيميائي جزيئين كيميائيين:

1. هيدرات سيليكات الكالسيوم (CSH), وهو المركب الرئيسي المسؤول عن التبلور.
2. هيدروكسيد الكالسيوم (CH), وهو منتج ثانوي للتفاعل, يُعرف أيضًا باسم "الجير المجاني". هذا المركب ليس مسؤولاً عن شيء أكثر من الترشيح من الخرسانة أو تبطين المسام التي يمكن الوصول إليها داخل الخرسانة.

يحدث تفاعل البوزولاني بين دخان السيليكا و CH, إنشاء جزيئات CSH إضافية داخل فراغات جزيئات الأسمنت المميهة. توفر جزيئات CSH الإضافية هذه انثناءًا محسنًا, ضاغط, وقوة السندات للخرسانة. كما أنها تخلق مصفوفة صحية بشكل عام, حيث تملأ إمدادات CS الإضافية المناطق التي كانت ستبقى فراغات صغيرة بخلاف ذلك, عرضة للمواد الضارة وإمكانية دخولها.

دخان السيليكا المستخدم في الخرسانة متوفر في كل من الأشكال الجافة والرطبة. يضاف عادة أثناء إنتاج الخرسانة في 5% إلى 10% بالوزن في مصنع الخرسانة وتم إنتاجه بنجاح في كل من مصانع الخلط الجاف والمركزي.

إيجابيات وسلبيات دخان السيليكا في الخرسانة

اليوم, يستخدم دخان السيليكا على نطاق واسع في صناعة البناء والتشييد, لذلك من المهم أن نفهم ما هي الخصائص التي يجلبها دخان السيليكا إلى الخرسانة, فضلا عن المزايا والعيوب المرتبطة بها.

مزايا الميكروسيليكا في الخرسانة

كونها مادة بوزولانية فعالة, يضاف غبار السيليكا عادة إلى الخرسانة لتحسين خصائصها, على وجه الخصوص قوة الرابطة, قوة الضغط, ومقاومة التآكل.

تشمل المزايا الرئيسية لاستخدام دخان السيليكا في الخرسانة:

• يقدم دخان السيليكا حشوًا غير عضوي محايد مع ثبات مذهل الخصائص الكيميائية والفيزيائية. لا تشارك في تفاعل المعالجة, لا يحتوي على ماء بلوري, ولا يؤثر على استقلاب التفاعل.
• يمكن أن تؤدي إضافة دخان السيليكا إلى الخرسانة إلى زيادة التوصيل الحراري ومثبطات اللهب, وكذلك تغيير لزوجة المادة اللاصقة.
• لديها أداء امتصاص رائع, لا ينتج ظاهرة تكتل, سهل الخلط, ويوفر تسللًا جيدًا لأنواع مختلفة من الراتينج.
• تسمح إضافة دخان السيليكا بتقليل درجة حرارة الذروة الطاردة للحرارة لراتنج الإيبوكسي لتفاعل المعالجة, معدل انكماش المنتجات الصلبة, ومعامل التمدد الخطي. هذا يسمح بمنع التشقق عن طريق القضاء على الضغط الداخلي.
• يمتلك دخان السيليكا خصائص مثل التكثيف القوي, توزيع حجم معقول, وكذلك مقاومة التآكل والصلابة الكبيرة. هذا يمكن أن يزيد بشكل كبير من قوة الضغط, قوة الشد, تؤثر على قوة ومقاومة التآكل للمنتجات المعالجة, وزيادة مقاومة التآكل بواسطة 0.5 إلى 2.5 مرات.
• محتوى منخفض من الشوائب, مسحوق السيليكون النقي, وتضيف الخصائص الكيميائية والفيزيائية المستقرة مقاومة القوس وخصائص العزل الجيدة لمواد المعالجة.
• يتكون دخان السيليكا من حبيبات دقيقة الحجم وتوزع بشكل معقول, مما يعني أنه يمكن أن يزيل أو يقلل بشكل فعال التقسيم الطبقي والهطول.
• السيليكا (SiO2) داخل دخان السيليكا ينتمي إلى مواد خاملة. هذا يعني أنه لا يتفاعل مع معظم القلويات والأحماض. إذا تم توزيع مسحوق السيليكون بالتساوي على سطح الأشياء, يزيد من مقاومة التجويف والتآكل بواسطة 3 إلى 16 مرات.
• معامل المرونة النسبي لدخان السيليكا يقع بين 10% و 20% بعد، بعدما 300 إلى 500 دورات تجميد الذوبان, بينما معامل المرونة للخرسانة بدون إضافة دخان السيليكا هو 30% إلى 73% بعد، بعدما 25 إلى 50 دورات. وبالتالي, تسمح إضافة دخان السيليكا إلى الخرسانة بتحسين مقاومة الصقيع.
• دخان السيليكا عبارة عن مسحوق ناعم جدًا. عند استخدامها كمواد تعبئة بوليمر, يمكنه تقليل كمية التحميل وتوفير الكمية المطلوبة من البوليمر, وبالتالي تقليل التكلفة الإجمالية للمنتج.

عيوب السيليكا المدخنة في الخرسانة

دخان السيليكا ليس مركبًا سحريًا. بطبيعة الحال, استخدام دخان السيليكا في الخرسانة يأتي مع بعض الصعوبات:

• صعوبة البناء وضعف قابلية التشغيل. قابلية التشغيل للخرسانة هي عامل مهم في تطوير نسبة الخلط الخرساني. للأسف, تعرض خرسانة دخان السيليكا قابلية تشغيل ضعيفة. ليس من السهل تلبيس الخرسانة المحتوية على دخان السيليكا ويصعب جعلها تهتز بحبيبات متقاربة. هذا يؤدي إلى انخفاض نعومة وتوحيد سطح الخرسانة.
• الانكماش الجاف. يزيد دخان السيليكا من معدل انكماش الخرسانة, الانكماش الجاف المبكر بشكل خاص. يؤثر هذا على القوة الكلية للخرسانة بجعلها أكثر عرضة للتشقق. فمثلا, بعد اكتمال البناء, تقوية الرشاشات وصيانة المياه يمكن أن تقلل من المشكلة, لكن التشققات لا تزال حتمية في معظم مشاريع البناء.
• شقوق درجة الحرارة. تتطور الخرسانة المحتوية على دخان السيليكا بسرعة, بينما تتبدد حرارة ترطيب الخرسانة المقابلة بسرعة أيضًا. هذا يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة ترطيب الخرسانة, زيادة إجهاد درجات الحرارة المرتفعة داخل المادة. يمكن أن يؤدي تركيز الضغط داخل صدع الانكماش الجاف إلى تمديد الشق, مما يؤدي إلى تشكيل تشققات طرفية.

تطبيقات دخان السيليكا في الخرسانة

يتضمن التطبيقان الرئيسيان للسيليكا الدقيقة في الخرسانة إنشاء خلائط خرسانية عالية الأداء وعالية القوة.

خرسانة عالية الأداء (HPC)

خرسانة عالية الأداء (HPC) تم تحديد المنتج باستخدام دخان السيليكا كواحد من أكثر المواد المتقدمة قيمة المطلوبة لبناء البنية التحتية.

بالإضافة إلى المتانة المعززة والقوة المتزايدة, يوفر HPC المحتوي على أبخرة السيليكا مقاومة متزايدة للتآكل, مواد كيميائية, والتآكل, المتانة المعززة, وتحسين الاستدامة وكفاءة تكلفة دورة الحياة.

طوابق وقوف السيارات, جسور الطرق السريعة, تراكبات سطح الجسر, والمنشآت البحرية عرضة للتدهور المستمر بسبب التآكل, تيار تآكل حديد التسليح, والهجوم الكيميائي. يستخدم دخان السيليكا لحماية الخرسانة من مياه البحر, أملاح التذويب, تأثير ثقيل, وحركة المرور, وبالتالي تقليل نفقات الصيانة.

تشمل المزايا الرئيسية للخرسانة عالية الأداء:

• زيادة مقاومة الصدمات والتآكل على الأرضيات, الطوابق, تراكبات, والهياكل العمودية
• مقاومة كهربائية عالية للغاية
• نفاذية منخفضة جدا من تسرب المياه والكلوريد
• مقاومة فائقة للتأثيرات الكيميائية من الأحماض, كلوريدات, كبريتات, والنترات

الخرسانة عالية القوة

توفر الخرسانة عالية القوة المنتجة بأبخرة السيليكا مرونة أكبر في التصميم للمهندسين والمعماريين. يتم استخدامه تقليديًا في المباني الشاهقة من أجل زيادة المساحة الصالحة للاستخدام, لأنه يسمح باستخدام أعمدة أصغر. غالبًا ما تستخدم الخرسانة عالية القوة المحتوية على أبخرة السيليكا في عوارض مسبقة الإجهاد ومسبقة الصب, السماح بمسافات أكبر في تصميمات الجسور الهيكلية.

تشمل الفوائد الرئيسية للخرسانة عالية القوة:

• معامل مرونة عالية تتجاوز 7 مليون رطل لكل بوصة مربعة (40,000 الآلام والكروب الذهنية)
• قوة ضغط تصل إلى 20,000 رطل (140 الآلام والكروب الذهنية)
• قوة مبكرة عالية للتطبيقات مسبقة الصب ومشاريع التتبع السريع
• قوة انثناء عالية تصل إلى 2,000 رطل (12 الآلام والكروب الذهنية)

الوجبات الجاهزة

دخان السيليكا هو مادة بوزولانية عالية الكفاءة ولها إمكانات كبيرة لاستخدامها في الخرسانة, لأنه يسمح بتعزيز المتانة والخصائص الميكانيكية للمادة. تشمل تطبيقات دخان السيليكا في الخرسانة الجسور, هياكل وقوف السيارات, طوابق الجسر, المباني الشاهقة, و اكثر.

تسوق دخان السيليكا المكثف عالي الجودة وأبخرة السيليكا غير المكثفة من HSA Material اليوم.