El humo de sílice se produce como subproducto en la fabricación de aleaciones de metal de silicio y ferrosilicio., que se utilizan comúnmente en numerosos aplicaciones industriales incluyendo la producción de acero y aluminio, producción de silicona, fabricación de chips de computadora, y más.
Y aunque estos materiales presentan un gran valor, su subproducto, el humo de sílice, juega un papel más importante en la industria del hormigón.. Siga leyendo para averiguar qué es exactamente el humo de sílice y qué lo convierte en una valiosa adición al hormigón..
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¿Qué es el humo de sílice??
humo de sílice, también conocido como sílice volatilizado, micro sílice, o humo de sílice condensado, es un material puzolánico, que presenta un polvo de color gris d, algo similar en apariencia a las cenizas volantes o al cemento Portland. Se compone principalmente de no cristalino (o amorfo) Dióxido de silicio (SiO2), siendo cada partícula aproximadamente 0.01 veces el tamaño de una partícula de cemento promedio.
Siempre que los productores de hormigón necesiten modificar las propiedades naturales del hormigón., Se pueden usar SCM o materiales de cementación complementarios para lograr las propiedades deseadas. Estos materiales generalmente se agregan al concreto durante la dosificación y se usan como reemplazo de una porción del cemento Portland..
El humo de sílice es un ejemplo de tales SCM.. Por sus propiedades químicas y físicas., el hormigón que contiene humo de silicio puede volverse muy duradero y adquirir una resistencia increíble.
Sin embargo, existen ciertos problemas asociados con el uso de humo de sílice en el hormigón. Como tal, no se recomienda su uso indiscriminado. En cambio, las aplicaciones de humo de sílice deben limitarse a productos altamente especializados.
¿Qué significa "puzolánico"??
El material puzolánico describe un material que puede reaccionar con hidróxido de calcio (CH). Es un material silíceo o silíceo y aluminoso que no posee valor cementoso., pero, en presencia de humedad y una forma altamente dividida, reacciona químicamente con CH a temperaturas regulares para formar un material con propiedades cementosas.
El término puzolánico proviene de una pequeña ciudad italiana, Pozzuoli. En esta ciudad, los primeros romanos combinaron ceniza volcánica con roca caliza para crear morteros para unir piedras macizas. Incluso hoy, dos mil décadas después, las estructuras resultantes mantienen su robustez.
El humo de sílice es un ejemplo de materiales puzolánicos artificiales y es, por lo tanto, Ampliamente utilizado en la industria del hormigón..
¿Cómo funciona el humo de sílice en el concreto??
Después de que el cemento Portland se mezcle con agua, comienzan a "hidratarse" o a responder entre sí. Durante este proceso, una reacción química forma dos moléculas químicas:
- Hidrato de silicato de calcio (CSH), que es el principal compuesto responsable de la cristalización.
- Hidróxido de calcio (CH), que es un subproducto de la reacción, también conocido como “cal libre”. Este compuesto es responsable de nada más que la lixiviación del hormigón o el revestimiento de los poros accesibles dentro del hormigón..
Se produce una reacción puzolánica entre el humo de sílice y el CH., creando moléculas de CSH adicionales dentro de los vacíos de las partículas de cemento hidratado. Estas moléculas de CSH adicionales proporcionan una flexión mejorada, compresivo, y bond-power para concreto. También crean una matriz generalmente más saludable., ya que los suministros adicionales de CS llenan regiones que de otro modo habrían quedado como pequeños vacíos, sujeto a sustancias nocivas y posible ingreso.
El humo de sílice para uso en hormigón está disponible tanto en forma seca como húmeda.. Por lo general, se agrega durante la producción de concreto en 5% a 10% por peso en una planta de hormigón y se ha producido con éxito tanto en plantas de mezcla seca como de mezcla central.
Ventajas y desventajas del humo de sílice en el concreto
Este Dia, El humo de sílice es ampliamente utilizado en la industria de construccion, por lo que es importante comprender qué propiedades aporta el humo de sílice al hormigón, así como sus ventajas y desventajas asociadas.
Ventajas de la microsílice en el hormigón
Ser un material puzolánico eficaz, El humo de sílice se agrega comúnmente al concreto para mejorar sus propiedades., en particular la fuerza de unión, fuerza compresiva, y resistencia a la corrosión.
Las principales ventajas de usar humo de sílice en el concreto incluyen:
- El humo de sílice presenta un relleno inorgánico neutral con increíblemente estable propiedades quimicas y fisicas. No participa en la reacción de curado., no contiene agua cristalina, y no afecta el metabolismo de reacción.
- Agregar humo de sílice al concreto puede aumentar la conductividad térmica y el retardante de llama, así como cambiar la viscosidad del adhesivo.
- Tiene un gran rendimiento de adsorción., no produce fenómeno de aglomeración, es fácil de mezclar, y ofrece una buena infiltración para varios tipos de resina.
- La adición de humo de sílice permite reducir la temperatura máxima exotérmica de la reacción de curado de la resina epoxi., la tasa de contracción de los productos solidificados, y su coeficiente de expansión lineal. Esto permite prevenir el agrietamiento al eliminar el estrés interno..
- El humo de sílice posee propiedades como una fuerte densificación, distribución de tamaño razonable, así como gran resistencia al desgaste y dureza. Esto puede aumentar significativamente la resistencia a la compresión., resistencia a la tracción, afectar la fuerza y la resistencia al desgaste de los productos curados, y aumentar la resistencia a la abrasión por 0.5 a 2.5 veces.
- Bajo contenido de impurezas, polvo de silicio puro, y las propiedades químicas y físicas estables agregan resistencia al arco y buenas propiedades de aislamiento al material de curado.
- El humo de sílice consiste en granos de tamaño fino y se distribuye razonablemente, lo que significa que puede eliminar o reducir efectivamente la estratificación y la precipitación.
- Sílice (SiO2) dentro del humo de sílice pertenece a los materiales inertes. Esto significa que no entra en reacción con la mayoría de los alcaloides y ácidos.. Si el polvo de silicio se distribuye uniformemente en la superficie de los objetos, aumenta la cavitación y la resistencia a la corrosión por 3 a 16 veces.
- El módulo elástico relativo del humo de sílice está entre 10% y 20% después 300 a 500 ciclos de congelación-descongelación, mientras que el módulo de elasticidad del hormigón sin adición de humo de sílice es 30% a 73% después 25 a 50 ciclos. Por lo tanto, la adición de humo de sílice al hormigón permite mejorar la resistencia a las heladas.
- El humo de sílice es un polvo muy fino. Cuando se utiliza como material de relleno de polímero, puede reducir la cantidad de carga y ahorrar la cantidad requerida de polímero, reduciendo así el costo total del producto.
Desventajas de la sílice pirogénica en el hormigón
El humo de sílice no es un compuesto mágico. Naturalmente, el uso de humo de sílice en el hormigón presenta ciertas dificultades:
- Difícil construcción y mala trabajabilidad.. La trabajabilidad del concreto es un factor importante en el desarrollo de la proporción de la mezcla de concreto.. Desafortunadamente, hormigón de humo de sílice presenta pobre trabajabilidad. El concreto que contiene humo de sílice no es fácil de enyesar y es difícil hacerlo vibrar en grano cerrado. Esto conduce a una disminución de la lisura y uniformidad de la superficie del hormigón..
- Contracción en seco. El humo de sílice aumenta la tasa de contracción del hormigón, especialmente la contracción en seco temprana. Esto afecta la resistencia general del concreto haciéndolo más propenso a agrietarse.. Por ejemplo, después de que la construcción esté completa, El fortalecimiento de los rociadores y el mantenimiento del agua puede disminuir el problema., pero las grietas siguen siendo inevitables en la mayoría de los proyectos de construcción.
- Grietas de temperatura. El hormigón que contiene humo de sílice se desarrolla rápidamente, mientras que el correspondiente calor de hidratación del concreto también se disipa rápidamente. Esto conduce a un aumento de la temperatura del calor de hidratación del hormigón., aumentando el estrés de alta temperatura dentro del material. La concentración de tensión dentro de la grieta de contracción seca puede hacer que la grieta se extienda, que conduce a la formación de grietas de transfixión.
Aplicaciones de Humo de Sílice en Concreto
Las dos aplicaciones principales de la microsílice en el concreto involucran la creación de mezclas de concreto de alto rendimiento y alta resistencia..
Concreto de alto desempeño (HPC)
Hormigón de alto rendimiento (HPC) producido con humo de sílice ha sido identificado como uno de los materiales avanzados más valiosos necesarios para la construcción de infraestructura.
Además de una mayor durabilidad y una mayor resistencia, HPC que contiene humo de sílice proporciona una mayor resistencia a la abrasión, productos quimicos, y corrosión, tenacidad mejorada, y mejora de la sostenibilidad y la eficiencia de los costos del ciclo de vida.
cubiertas de estacionamiento, puentes de carretera, superposiciones de cubierta de puente, y las estructuras marinas están sujetas a un deterioro continuo debido a la abrasión, corriente de corrosión de las barras de refuerzo, y ataque químico. El humo de sílice se utiliza para proteger el hormigón contra el agua de mar, sales de deshielo, fuerte impacto, y tráfico, minimizando así los gastos de mantenimiento.
Las principales ventajas del hormigón de alto rendimiento incluyen:
- Mayor resistencia al impacto y a la abrasión en los pisos, cubiertas, superposiciones, y estructuras verticales
- Resistividad eléctrica extremadamente alta
- La muy baja permeabilidad de la intrusión de agua y cloruro.
- Resistencia superior al impacto químico de los ácidos., cloruros, sulfatos, y nitratos
Concreto de alta resistencia
El hormigón de alta resistencia producido con humo de sílice proporciona una mayor flexibilidad de diseño para ingenieros y arquitectos. Se utiliza tradicionalmente en edificios de gran altura en beneficio de aumentar el espacio utilizable, ya que permite el uso de columnas más pequeñas. El hormigón de alta resistencia que contiene humo de sílice se utiliza a menudo en vigas pretensadas y prefabricadas, lo que permite luces más grandes en los diseños de puentes estructurales.
Los beneficios clave del concreto de alta resistencia incluyen:
- Alto módulo elástico superior 7 millones de psi (40,000 MPa)
- Resistencia a la compresión de hasta 20,000 psi (140 MPa)
- Alta resistencia temprana para aplicaciones prefabricadas y proyectos de vía rápida
- Alta resistencia a la flexión de hasta 2,000 psi (12 MPa)
la comida para llevar
El humo de sílice es un material puzolánico altamente eficiente que tiene un potencial significativo para su uso en hormigón., ya que permite mejorar la durabilidad y las propiedades mecánicas del material. Las aplicaciones del humo de sílice en el hormigón incluyen puentes, estructuras de estacionamiento, cubiertas de puente, edificios de gran altura, y más.
