Introducción

Concreto de alto desempeño (HPC) es un material de construcción moderno que ha ganado una gran popularidad debido a sus excelentes propiedades, como alta resistencia, durabilidad, y permeabilidad reducida. HPC está diseñado específicamente para satisfacer las demandas de los proyectos de construcción modernos al ofrecer características de rendimiento mejoradas. Uno de los componentes esenciales que contribuyen a mejorar el rendimiento de HPC es el uso de aditivos minerales.. en este blog, discutiremos el papel de las mezclas minerales en HPC, con un enfoque especial en el humo de sílice.

¿Qué son los aditivos minerales??

Definición e importancia

Aditivos minerales, también conocidos como materiales cementicios suplementarios (SCM), son materiales finamente divididos que se agregan a las mezclas de concreto para mejorar su desempeño. Estos materiales se derivan de fuentes naturales o subproductos industriales y se utilizan para reemplazar una parte del cemento en el hormigón.. El uso de aditivos minerales tiene varias ventajas, como:

• Mayor durabilidad y rendimiento del hormigón.
• Reducción del consumo de cemento
• Menor impacto ambiental y huella de carbono
• Rentabilidad

Algunos tipos comunes de mezclas minerales incluyen cenizas volantes, planta explosión granulada de horno de escoria (GGBFS), humo de sílice, y metacaolín.

Humo de sílice en hormigón de alto rendimiento

Descripción general

humo de sílice, también conocido como microsílice, es un subproducto de la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio en hornos de arco eléctrico. Se compone de partículas esféricas muy finas que son ricas en dióxido de silicio. (SiO2) contenido, que suele oscilar entre 85% y 98%. Por sus propiedades únicas, silica fume has become an essential component of hormigón de alto rendimiento mixtures.

Propiedades del humo de sílice

El humo de sílice exhibe varias propiedades que lo convierten en una mezcla mineral altamente efectiva para HPC, como:

• Tamaño de partícula: Las partículas de humo de sílice son extremadamente finas., con un diámetro promedio de aproximadamente 0.1 micrómetros, cual es 100 veces más pequeño que las partículas de cemento. Este pequeño tamaño de partícula ayuda a mejorar la densidad de empaque del concreto., lo que conduce a una permeabilidad reducida y una mayor resistencia.
• Actividad puzolánica: El humo de sílice exhibe una alta actividad puzolánica, lo que significa que reacciona con el hidróxido de calcio (un subproducto de la hidratación del cemento) para formar hidrato de silicato de calcio adicional (CSH) gel, el principal agente aglutinante en el hormigón. Esta reacción contribuye a aumentar la fuerza, durabilidad, y resistencia a ataques químicos.
• Alto contenido de sílice: El alto contenido de SiO2 del humo de sílice lo convierte en una excelente mezcla mineral., ya que participa activamente en el proceso de hidratación y mejora la microestructura del hormigón.

Ventajas de usar humo de sílice en HPC

La incorporación de humo de sílice en mezclas de concreto de alto rendimiento ofrece varios beneficios, incluido:

• Mayor resistencia a la compresión: El humo de sílice puede mejorar significativamente la resistencia a la compresión del hormigón al mejorar su microestructura y aumentar la formación de gel CSH. La investigación ha demostrado que las mezclas de concreto que contienen humo de sílice pueden lograr resistencias a la compresión de más de 100 MPa.
• Durabilidad mejorada: El uso de humo de sílice en HPC conduce a una microestructura más densa e impermeable, que mejora la durabilidad del hormigón. Esto da como resultado una mayor resistencia a los productos químicos agresivos., entrada de cloruro, y ataques de sulfato.
• Mayor resistencia a la abrasión y la erosión.: La microestructura densa de HPC que contiene humo de sílice proporciona una mejor resistencia a la abrasión y la erosión., making it suitable for applications such as industrial floors, cubiertas de puente, and hydraulic structures.

• Reduced alkali-silica reaction (ASR): Silica fume’s pozzolanic activity can help mitigate the risk of ASR in concrete. ASR is a deleterious reaction between the alkalis in cement and reactive aggregates, leading to the formation of a gel that swells and causes cracking in the concrete. By consuming the calcium hydroxide and reducing the alkalinity of the concrete, silica fume helps to minimize the potential for ASR.
• Fuerza de unión mejorada: El uso de humo de sílice en HPC puede mejorar la resistencia de la unión entre el hormigón y las barras de refuerzo., que es crucial para el comportamiento estructural de los elementos de hormigón armado.

Contenido óptimo de humo de sílice en HPC

The optimum silica fume content in high-performance concrete mixtures can vary depending on the specific requirements of a project. En general, el contenido de humo de sílice oscila entre 5% y 15% en peso del total de materiales cementicios. Sin embargo, se puede usar un contenido de humo de sílice más alto para aplicaciones especiales donde se necesita resistencia y durabilidad extremas. Es fundamental ajustar correctamente el contenido de agua y la dosis de superplastificante en las mezclas de HPC que contienen humo de sílice para garantizar una adecuada trabajabilidad y facilidad de colocación..

Otros aditivos minerales para HPC

Si bien el humo de sílice es un aditivo mineral muy eficaz para hormigón de alto rendimiento, no es la única opción disponible. Otras mezclas minerales comunes utilizadas en HPC incluyen:

• Ceniza voladora: Un subproducto de la combustión del carbón en las centrales eléctricas., La ceniza volante es conocida por sus propiedades puzolánicas y su capacidad para mejorar la trabajabilidad de las mezclas de hormigón.. A menudo se usa en combinación con humo de sílice para optimizar el rendimiento de HPC..
• Planta explosión granulada de horno de escoria (GGBFS): GGBFS es un subproducto de la industria del hierro y el acero y exhibe propiedades tanto cementosas como puzolánicas.. Cuando se usa en HPC, GGBFS puede contribuir a mejorar la trabajabilidad, reducción del calor de hidratación, y mayor resistencia a largo plazo.
• Metacaolín: Producido calcinando arcilla de caolinita purificada, El metacaolín es un material puzolánico altamente reactivo que puede mejorar significativamente la resistencia, durabilidad, y resistencia a ataques químicos en HPC.

Conclusión

Aditivos minerales, particularmente humo de sílice, juegan un papel crucial en la mejora del rendimiento del hormigón de alto rendimiento. Mejorando la microestructura del hormigón., el humo de sílice contribuye a aumentar la resistencia a la compresión, durabilidad, y resistencia a ataques químicos. El uso de aditivos minerales en HPC no solo mejora el rendimiento del material, sino que también promueve la sostenibilidad al reducir el consumo de cemento y utilizar subproductos industriales..