Silikastaub entsteht als Nebenprodukt bei der Herstellung von Siliziummetall und Ferrosiliziumlegierungen, die häufig in zahlreichen verwendet werden industrielle Anwendungen einschließlich Stahl- und Aluminiumproduktion, Herstellung von Silikon, Herstellung von Computerchips, und mehr.

Und während diese Materialien einen großen Wert darstellen, Ihr Nebenprodukt Silikastaub spielt in der Betonindustrie eine größere Rolle. Lesen Sie weiter, um herauszufinden, was genau Silikastaub ist und was ihn zu einem unschätzbaren Zusatz für Beton macht.

Die verschiedenen Arten von Betonzusatzmitteln, die Sie kennen sollten

Was ist Silica Fume?

Silica-Rauch, auch bekannt als verflüchtigte Kieselsäure, Mikro-Kieselerde, oder kondensierter Silikastaub, ist ein puzzolanisches Material, die ein grau gefärbtes d-Pulver darstellt, etwas ähnlich im Aussehen wie Flugasche oder Portlandzement. Es besteht hauptsächlich aus nichtkristallinem (oder amorph) Siliciumdioxid (SiO2), wobei jedes Teilchen ungefähr ist 0.01 mal die Größe eines durchschnittlichen Zementpartikels.

Immer dann, wenn Betonhersteller die natürlichen Eigenschaften von Beton verändern müssen, SCMs oder zusätzliche Zementierungsmaterialien können verwendet werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Diese Materialien werden dem Beton typischerweise während des Dosierens zugesetzt und werden als Ersatz für einen Teil des Portlandzements verwendet.

Silikastaub ist ein Beispiel für solche SCMs. Aufgrund seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften, Beton, der Siliziumdampf enthält, kann sehr haltbar werden und eine unglaubliche Festigkeit erreichen.

Jedoch, Es gibt bestimmte Probleme, die mit der Verwendung von Silikastaub in Beton verbunden sind. Als solche, seine wahllose Verwendung wird nicht empfohlen. Stattdessen, Anwendungen von Silikastaub sollten auf hochspezialisierte Produkte beschränkt werden.

Was bedeutet „puzzolanisch“??

Puzzolanisches Material beschreibt ein Material, das mit Calciumhydroxid reagieren kann (CH). Es ist ein kieselsäurehaltiges oder kieselsäurehaltiges und aluminiumhaltiges Material, das keinen zementartigen Wert besitzt, sondern, in Anwesenheit von Feuchtigkeit und eine stark zerteilte Form, reagiert bei normalen Temperaturen chemisch mit CH zu einem Material mit zementartigen Eigenschaften.

Der Begriff Pozzolanic stammt aus einer kleinen italienischen Stadt, Pozzuoli. In dieser Stadt, Die frühen Römer kombinierten Vulkanasche mit einem Kalkstein, um Mörser herzustellen, um massive Steine ​​​​zusammenzubinden. Auch heute noch, zweitausend Jahrzehnte später, die resultierenden Strukturen behalten ihre Robustheit.

Kieselerde ist ein Beispiel für künstliche puzzolanische Materialien und ist es, deshalb, in der Betonindustrie weit verbreitet.

Wie wirkt Silikadämpfe in Beton??

Danach wird Portlandzement mit Wasser vermischt, sie beginnen zu „hydratisieren“ oder aufeinander zu reagieren. Während dieses Prozesses, Eine chemische Reaktion bildet zwei chemische Moleküle:

1. Calciumsilikathydrat (CSH), das ist die Hauptverbindung, die für die Kristallisation verantwortlich ist.
2. Kalziumhydroxid (CH), was ein Nebenprodukt der Reaktion ist, auch bekannt als „freier Kalk“. Diese Verbindung ist nur für das Auswaschen aus dem Beton oder das Auskleiden zugänglicher Poren im Beton verantwortlich.

Zwischen Silikastaub und dem CH findet eine puzzolanische Reaktion statt, Schaffung zusätzlicher CSH-Moleküle in den Hohlräumen von hydratisierten Zementpartikeln. Diese zusätzlichen CSH-Moleküle sorgen für eine verbesserte Biegung, komprimierend, und Haftkraft für Beton. Sie schaffen auch eine allgemein gesündere Matrix, da zusätzliche CS-Vorräte Regionen füllen, die sonst so kleine Lücken geblieben wären, schädlichen Stoffen und potenziellem Eindringen ausgesetzt sind.

Silikastaub zur Verwendung in Beton ist sowohl in trockener als auch in nasser Form erhältlich. Es wird üblicherweise während der Betonherstellung bei gegeben 5% zu 10% nach Gewicht in einem Betonwerk und wurde erfolgreich sowohl in Trockenmischanlagen als auch in Zentralmischanlagen hergestellt.

Vor- und Nachteile von Silikastaub in Beton

Heute, Silikastaub ist weit verbreitet in der Bauindustrie, Daher ist es wichtig zu verstehen, welche Eigenschaften Silikastaub dem Beton verleiht, sowie die damit verbundenen Vor- und Nachteile.

Vorteile von Microsilica in Beton

Ein wirksames puzzolanisches Material sein, Silikastaub wird üblicherweise Beton zugesetzt, um seine Eigenschaften zu verbessern, insbesondere Haftfestigkeit, Druckfestigkeit, und Korrosionsbeständigkeit.

Zu den Hauptvorteilen der Verwendung von Silikastaub in Beton gehören::

• Silikastaub ist ein neutraler anorganischer Füllstoff mit unglaublicher Stabilität chemische und physikalische Eigenschaften. Es nimmt nicht an der Härtungsreaktion teil, enthält kein Kristallwasser, und beeinflusst nicht den Reaktionsstoffwechsel.
• Die Zugabe von Silikastaub zu Beton kann die Wärmeleitfähigkeit und den Flammschutz erhöhen, sowie die Klebstoffviskosität ändern.
• Es hat eine hervorragende Adsorptionsleistung, erzeugt kein Agglomerationsphänomen, ist einfach zu mischen, und bietet eine gute Infiltration für verschiedene Harzarten.
• Die Zugabe von Silikastaub ermöglicht die Reduzierung der exothermen Spitzentemperatur der Aushärtungsreaktion des Epoxidharzes, die Schwindungsrate von erstarrten Produkten, und deren linearer Ausdehnungskoeffizient. Dies ermöglicht das Verhindern von Rissen durch Eliminieren innerer Spannungen.
• Silikastaub besitzt Eigenschaften wie starke Verdichtung, vernünftige Größenverteilung, sowie große Verschleißfestigkeit und Härte. Dadurch kann die Druckfestigkeit deutlich erhöht werden, Zugfestigkeit, beeinflussen die Festigkeit und Verschleißfestigkeit der ausgehärteten Produkte, und erhöhen die Abriebfestigkeit durch 0.5 zu 2.5 mal.
• Geringer Gehalt an Verunreinigungen, reines Siliziumpulver, und stabile chemische und physikalische Eigenschaften verleihen dem aushärtenden Material Bogenfestigkeit und gute Isolationseigenschaften.
• Silikadämpfe bestehen aus feinkörnigen Körnern und verteilen sich angemessen, was bedeutet, dass es Schichtung und Niederschlag effektiv beseitigen oder reduzieren kann.
• Kieselsäure (SiO2) innerhalb von Silikastaub gehört zu inerten Materialien. Das bedeutet, dass es mit den meisten Alkaloiden und Säuren nicht reagiert. Wenn das Siliziumpulver gleichmäßig auf der Oberfläche von Gegenständen verteilt wird, es erhöht die Kavitations- und Korrosionsbeständigkeit durch 3 zu 16 mal.
• Der relative Elastizitätsmodul von Silikastaub liegt zwischen 10% und 20% nach dem 300 zu 500 Frost-Tau-Zyklen, während der Elastizitätsmodul von Beton ohne Silikastaubzugabe ist 30% zu 73% nach dem 25 zu 50 Fahrräder. Deswegen, Die Zugabe von Silikastaub zu Beton ermöglicht eine Verbesserung der Frostbeständigkeit.
• Silikastaub ist ein sehr feines Pulver. Bei Verwendung als polymeres Füllmaterial, Es kann die Beladungsmenge reduzieren und die erforderliche Polymermenge einsparen, wodurch die Gesamtkosten des Produkts reduziert werden.

Nachteile von pyrogener Kieselsäure in Beton

Silikastaub ist keine magische Verbindung. Natürlich, Die Verwendung von Silikastaub in Beton ist mit gewissen Schwierigkeiten verbunden:

• Schwierige Konstruktion und schlechte Verarbeitbarkeit. Die Verarbeitbarkeit von Beton ist ein wesentlicher Faktor bei der Entwicklung des Betonmischungsanteils. Leider, Quarzstaubbeton weist eine schlechte Verarbeitbarkeit auf. Silikastaubhaltiger Beton ist nicht leicht zu verputzen und schwer rüttelbar feinkörnig zu machen. Dies führt zu einer verminderten Glätte und Gleichmäßigkeit der Betonoberfläche.
• Trockenschrumpfung. Silikadämpfe erhöhen die Schwindrate des Betons, besonders frühes Trockenschwinden. Dies wirkt sich auf die Gesamtfestigkeit von Beton aus, indem es anfälliger für Risse wird. Zum Beispiel, nachdem der Bau abgeschlossen ist, Die Stärkung des Sprinklers und der Wasserpflege kann das Problem verringern, dennoch sind die risse bei den meisten bauprojekten unvermeidlich.
• Temperatursprünge. Es entwickelt sich schnell kieselrauchhaltiger Beton, während die entsprechende Hydratationswärme des Betons ebenfalls schnell abgeführt wird. Dies führt zu einem Anstieg der Betonhydratationswärmetemperatur, Erhöhung der Hochtemperaturspannung im Material. Die Spannungskonzentration innerhalb des Trockenschwindrisses kann dazu führen, dass sich der Riss ausdehnt, was zur Bildung von Transfixionsrissen führt.

Anwendungen von Silikastaub in Beton

Die beiden Hauptanwendungen von Mikrosilika in Beton umfassen die Herstellung von hochleistungsfähigen und hochfesten Betonmischungen.

Hochleistungsbeton (HPC)

Hochleistungsbeton (HPC) Das mit Silikastaub hergestellte Material wurde als eines der wertvollsten fortschrittlichen Materialien identifiziert, die für den Bau von Infrastrukturen benötigt werden.

Zusätzlich zu verbesserter Haltbarkeit und erhöhter Festigkeit, HPC mit Silikastaub sorgt für eine erhöhte Abriebfestigkeit, Chemikalien, und Korrosion, verbesserte Zähigkeit, und verbesserte Nachhaltigkeit und Lebenszyklus-Kosteneffizienz.

Parkdecks, Autobahnbrücken, Brückendeckauflagen, und Meeresstrukturen unterliegen einer kontinuierlichen Verschlechterung durch Abrieb, Bewehrungskorrosionsstrom, und chemischer Angriff. Silikastaub wird verwendet, um Beton vor Meerwasser zu schützen, Auftausalze, schwere Wirkung, und Verkehr, wodurch die Wartungskosten minimiert werden.

Zu den wichtigsten Vorteilen von Hochleistungsbeton gehören::

• Erhöhte Stoß- und Abriebfestigkeit auf Böden, Decks, Überlagerungen, und vertikale Strukturen
• Extrem hoher elektrischer Widerstand
• Die sehr geringe Durchlässigkeit von eindringendem Wasser und Chlorid
• Hervorragende Beständigkeit gegen chemische Einflüsse durch Säuren, Chloride, Sulfate, und Nitrate

Hochfester Beton

Mit Silikastaub hergestellter hochfester Beton bietet Ingenieuren und Architekten mehr Designflexibilität. Es wird traditionell in Hochhäusern zugunsten der Erhöhung der nutzbaren Fläche eingesetzt, da es die Verwendung kleinerer Säulen ermöglicht. Silicastaubhaltiger hochfester Beton wird häufig in Spann- und Fertigteilträgern verwendet, ermöglicht größere Spannweiten in strukturellen Brückenkonstruktionen.

Zu den wichtigsten Vorteilen von hochfestem Beton gehören::

• Überschreitung des hohen Elastizitätsmoduls 7 Millionen psi (40,000 Mpa)
• Druckfestigkeit bis zu 20,000 psi (140 Mpa)
• Hohe Frühfestigkeit für Fertigteilanwendungen und Fast-Track-Projekte
• Hohe Biegefestigkeit von bis zu 2,000 psi (12 MPa)

Das wegnehmen

Silikastaub ist ein hocheffizientes puzzolanisches Material, das ein erhebliches Potenzial für die Verwendung in Beton hat, da es ermöglicht, die Haltbarkeit und die mechanischen Eigenschaften des Materials zu verbessern. Zu den Anwendungen von Silikastaub in Beton gehören Brücken, Parkstrukturen, Brückendecks, Hoch hinausragende Gebäude, und mehr.

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