Silica-røg produceres som et biprodukt ved fremstilling af siliciummetal og ferrosiliciumlegeringer, som er almindeligt anvendt i talrige industrielle applikationer herunder stål- og aluminiumproduktion, produktion af silikone, fremstilling af computerchips, og mere.

Og mens disse materialer giver en stor værdi, deres biprodukt silica-røg spiller en større rolle i betonindustrien. Læs videre for at finde ud af, hvad silica-røg præcis er, og hvad der gør det til en uvurderlig tilføjelse til beton.

De forskellige typer af betonblandinger, du bør kende til

Hvad er silica røg?

Silica røg, også kendt som fordampet silica, mikro silica, eller kondenseret silica-røg, er et puzzolanmateriale, som præsenterer et gråt-farvet d-pulver, ligner lidt flyveaske eller Portland cement i udseende. Den består primært af ikke-krystallinsk (eller amorf) Siliciumdioxid (SiO2), hvor hver partikel er ca 0.01 gange størrelsen af ​​en gennemsnitlig cementpartikel.

Når betonproducenter har brug for at ændre betonens naturlige egenskaber, SCM'er eller supplerende cementeringsmaterialer kan bruges til at opnå ønskede egenskaber. Disse materialer tilsættes typisk beton under batchning og bruges som erstatning for en del af Portland cementen.

Silica-røg er et eksempel på sådanne SCM'er. På grund af dets kemiske og fysiske egenskaber, beton indeholdende siliciumdamp kan blive meget holdbar og få utrolig styrke.

Imidlertid, der er visse problemer forbundet med brugen af ​​silica-røg i beton. Som sådan, dets vilkårlige brug anbefales ikke. I stedet, anvendelser af silica-røg bør begrænses til højt specialiserede produkter.

Hvad betyder "Pozzolanic"?

Pozzolanmateriale beskriver et materiale, der kan reagere med Calciumhydroxid (CH). Det er et kiselholdigt eller kiselholdigt og aluminiumholdigt materiale, der ikke har nogen cementholdig værdi, men, i nærvær af fugt og en stærkt opdelt form, reagerer kemisk med CH ved regelmæssige temperaturer for at danne et materiale med cementagtige egenskaber.

Udtrykket Pozzolan kommer fra en lille italiensk by, Pozzuoli. I denne by, de tidlige romere kombinerede vulkansk aske med en kalksten for at skabe mørtler til at binde massive sten sammen. Selv i dag, to tusinde årtier senere, de resulterende strukturer bevarer deres robusthed.

Silica-røg er et eksempel på kunstige puzzolanmaterialer og er, derfor, meget brugt i betonindustrien.

Hvordan virker silicadampe i beton?

Efter Portland cement blandes med vand, de begynder at "hydrere" eller reagere på hinanden. Under denne proces, en kemisk reaktion danner to kemiske molekyler:

1. Calciumsilikathydrat (CSH), som er hovedforbindelsen ansvarlig for krystallisation.
2. Calciumhydroxid (CH), som er et biprodukt af reaktionen, også kendt som "fri lime". Denne forbindelse er ikke ansvarlig for andet end udvaskning fra beton eller foring af tilgængelige porer inde i betonen.

En puzzolanreaktion opstår mellem silica-røg og CH, skabe yderligere CSH-molekyler i hulrummene af hydrerede cementpartikler. Disse yderligere CSH-molekyler giver forbedret bøjning, komprimerende, og bindekraft til beton. De skaber også en generelt sundere matrix, efterhånden som ekstra CS-forsyninger udfylder områder, der ellers ville have været så små tomrum, udsat for skadelige stoffer og potentiel indtrængning.

Silica-røg til brug i beton fås i både tørre og våde former. Det tilsættes normalt under betonproduktion kl 5% til 10% efter vægt på et betonanlæg og er med succes blevet produceret i både tør-batch- og central-mix-anlæg.

Fordele og ulemper ved silicadampe i beton

I dag, silica røg er meget udbredt i byggebranchen, så det er vigtigt at forstå, hvilke egenskaber silica-røg tilfører beton, samt de tilhørende fordele og ulemper.

Fordele ved Microsilica i beton

At være et effektivt puzzolanmateriale, silica dampe tilsættes almindeligvis til beton for at forbedre dets egenskaber, især bindingsstyrke, trykstyrke, og korrosionsbestandighed.

De vigtigste fordele ved at bruge silica-røg i beton omfatter:

• Silica røg præsenterer en neutral uorganisk fyldstof med utrolig stabil kemiske og fysiske egenskaber. Det deltager ikke i hærdningsreaktionen, indeholder ikke krystallinsk vand, og påvirker ikke reaktionsstofskiftet.
• Tilsætning af silica-røg til beton kan øge termisk ledningsevne og flammehæmmende middel, samt ændre klæbemiddelviskositeten.
• Det har stor adsorptionsydelse, producerer intet agglomerationsfænomen, er let at blande, og tilbyder god infiltration til forskellige typer harpiks.
• Tilsætningen af ​​silica-røg gør det muligt at reducere epoxyharpiksens eksoterme spidstemperatur ved hærdningsreaktionen, krympningshastigheden af ​​størknede produkter, og deres lineære ekspansionskoefficient. Dette gør det muligt at forhindre revner ved at eliminere indre stress.
• Silica-røg besidder egenskaber som stærk fortætning, rimelig størrelsesfordeling, samt stor slidstyrke og hårdhed. Dette kan øge trykstyrken markant, trækstyrke, påvirke styrken og slidstyrken af ​​de hærdede produkter, og øge slidstyrken med 0.5 til 2.5 gange.
• Lavt indhold af urenheder, rent siliciumpulver, og stabile kemiske og fysiske egenskaber tilføjer svangresistens og gode isoleringsegenskaber til hærdningsmaterialet.
• Silica-røg består af fint dimensionerede korn og fordeler sig rimeligt, hvilket betyder, at det effektivt kan eliminere eller reducere lagdeling og nedbør.
• Silica (SiO2) inden for silica hører røg til inerte materialer. Det betyder, at det ikke reagerer med de fleste alkaloider og syrer. Hvis siliciumpulveret er jævnt fordelt på overfladen af ​​genstande, det øger kavitation og korrosionsbestandighed ved 3 til 16 gange.
• Det relative elasticitetsmodul for silicadamp er mellem 10% og 20% efter 300 til 500 Frysetøningscyklusser, mens elasticitetsmodulet for beton uden silica-røgtilsætning er 30% til 73% efter 25 til 50 cyklusser. Derfor, tilsætning af silica-røg til beton giver mulighed for at forbedre frostbestandigheden.
• Silica-røg er et meget fint pulver. Når det bruges som polymerfyldningsmateriale, det kan reducere mængden af ​​belastning og spare den nødvendige mængde polymer, dermed reducere de samlede omkostninger ved produktet.

Ulemper ved pyrogen silica i beton

Silica-røg er ikke en magisk forbindelse. Naturligt, brugen af ​​silica-røg i beton kommer med visse vanskeligheder:

• Vanskelig konstruktion og dårlig bearbejdelighed. Betonens bearbejdelighed er en væsentlig faktor i udviklingen af ​​betonblandingsandel. Desværre, silica damp beton giver dårlig bearbejdelighed. Beton indeholdende silica-røg er ikke let at pudse og er vanskelig at lave vibrerende tætkornet. Dette fører til nedsat glathed og ensartethed af betonoverfladen.
• Tør svind. Silica-røg øger betonens svindhastighed, især tidlig tør svind. Dette påvirker betonens samlede styrke ved at gøre det mere tilbøjeligt til at revne. F.eks, efter byggeriet er færdigt, styrkelse af sprinkler og vandvedligeholdelse kan mindske problemet, men revnerne er stadig uundgåelige i de fleste byggeprojekter.
• Temperatur revner. Beton, der indeholder silica, udvikler sig hurtigt, mens den tilsvarende betonhydreringsvarme også forsvinder hurtigt. Dette fører til en stigning i betonens hydreringsvarmetemperatur, øge højtemperaturspændingen i materialet. Koncentrationen af ​​spænding i den tørre svindrevne kan få revnen til at udvide sig, fører til dannelsen af ​​transfikseringsrevner.

Anvendelser af silicadampe i beton

De to hovedanvendelser af mikrosilica i beton involverer at skabe højtydende og højstyrke betonblandinger.

Høj ydeevne beton (HPC)

Højtydende beton (HPC) fremstillet med silica-røg er blevet identificeret som et af de mest værdifulde avancerede materialer, der kræves til konstruktion af infrastruktur.

Ud over øget holdbarhed og øget styrke, HPC-holdig silica-røg giver øget modstandsdygtighed over for slid, kemikalier, og korrosion, øget sejhed, og forbedret bæredygtighed og livscyklusomkostningseffektivitet.

Parkeringsdæk, motorvejsbroer, brodæksoverlæg, og marine strukturer er udsat for kontinuerlig forringelse på grund af slid, armeringsjerns korrosionsstrøm, og kemisk angreb. Silica-røg bruges til at beskytte beton mod havvand, Deiseringssalte, kraftig påvirkning, og trafik, dermed minimere vedligeholdelsesudgifter.

De vigtigste fordele ved højtydende beton omfatter:

• Øget slag- og slidstyrke på gulve, dæk, overlejringer, og lodrette strukturer
• Ekstremt høj elektrisk resistivitet
• Den meget lave permeabilitet af vandindtrængning og klorid
• Overlegen modstandsdygtighed over for kemisk påvirkning fra syrer, chlorider, sulfater, og nitrater

Højstyrkebeton

Højstyrkebeton fremstillet med silica-røg giver større designfleksibilitet for ingeniører og arkitekter. Det bruges traditionelt i højhuse til gavn for at øge den brugbare plads, da det giver mulighed for brug af mindre søjler. Højstyrkebeton indeholdende silica-røg anvendes ofte i forspændte og præfabrikerede dragere, tillader større spænd i strukturelle brodesign.

De vigtigste fordele ved højstyrkebeton omfatter:

• Højt elasticitetsmodul overskrider 7 million psi (40,000 Mpa)
• Trykstyrke på op til 20,000 psi (140 Mpa)
• High early strength for precast applications and fast-track projects
• High flexural strength of up to 2,000 psi (12 MPA)

The Takeaway

Silica fume is a highly efficient pozzolanic material that has significant potential for use in concrete, as it allows to enhance durability and mechanical properties of the material. The applications of silica fume in concrete include bridges, parking structures, bridge decks, højhuse, og mere.

Shop high-quality densified silica fume and undensified silica fume from HSA Material today.