La science derrière la fumée de silice

Fumée de silice, également connu sous le nom de microsilice, est un sous-produit de la production d'alliages de silicium métal ou de ferrosilicium dans des fours à arc électrique. Cette poudre très fine — 100 fois plus fin que la moyenne des particules de ciment — est composé de dioxyde de silicium (SiO2) et présente des propriétés chimiques et physiques uniques qui en font un additif avantageux dans l'industrie de la construction.

Lorsque du silicium métallique ou des alliages sont produits, le quartz de haute pureté est chauffé à des températures extrêmes. Le SiO2 volatil produit se condense en minuscules particules, qui sont collectées et ensachées sous forme de fumée de silice. Les particules ultrafines permettent à la fumée de silice de remplir les espaces entre les particules de ciment, améliorer la densité et la résistance de la structure.

Avantages de l'utilisation de la fumée de silice dans les projets de construction

La fumée de silice offre de nombreux avantages dans les applications de construction. Il améliore considérablement les propriétés mécaniques et de durabilité du béton, ce qui en fait un additif idéal pour divers projets de construction.

1. Force accrue: La fumée de silice peut améliorer à la fois la résistance à la flexion et à la compression du béton en raison de sa réaction pouzzolanique, où la fumée de silice réagit avec l'hydroxyde de calcium présent dans le ciment pour former du silicate de calcium hydraté supplémentaire (CSH), le composé responsable de la résistance du béton.
2. Durabilité améliorée: Le béton dense résultant de l'ajout de fumée de silice réduit la perméabilité du béton, le rendant plus résistant à la pénétration de chlorure, attaque sulfate, et réaction alcali-silice - toutes les causes courantes de détérioration du béton.
3. Béton Haute Performance: Pour les projets nécessitant du béton à haute performance — comme les ponts, structures marines, et immeubles de grande hauteur — la fumée de silice est un ingrédient essentiel. Il permet la production de béton à haute résistance (au-dessus de 15,000 psi).

Fumée de silice vs. Cendres volantes et autres matériaux cimentaires supplémentaires

Fumée de silice, cendres volantes, ciment de laitier, et autre matériaux cimentaires complémentaires (SCM) tous servent à améliorer les propriétés du béton, mais chacun a ses attributs uniques.

Cendres volantes, un sous-produit de la combustion du charbon dans les centrales électriques, améliore la maniabilité et atténue les problèmes tels que la chaleur de l'hydratation. Cependant, le gain de résistance est plus lent que celui de la fumée de silice. Ciment de laitier, un sous-produit de la production de fer, améliore également la maniabilité et offre un gain de force à long terme, mais cela ne correspond pas à l’augmentation initiale de la force de la fumée de silice.

La fumée de silice se distingue par son activité pouzzolanique supérieure, améliorer la force précoce et ultime, et sa capacité inégalée à réduire la perméabilité du béton – un facteur essentiel pour la durabilité.

Types de projets pouvant bénéficier de la fumée de silice

Divers projets de construction peuvent bénéficier de l’inclusion de fumée de silice dans leur mélange de béton, y compris:

1. Ouvrages marins: Compte tenu de sa faible perméabilité, le béton avec de la fumée de silice résiste à la corrosion par l'eau salée, ce qui le rend idéal pour les jetées, brise-lames, et autres structures marines.
2. Ponts et autoroutes: La haute résistance et la durabilité du béton de fumée de silice le rendent adapté aux ponts et aux autoroutes, où il peut supporter de lourdes charges et des conditions environnementales difficiles.
3. Immeubles de grande hauteur: Le béton à haute résistance obtenu grâce à la fumée de silice est essentiel dans les gratte-ciel et autres immeubles de grande hauteur..
4. Éléments préfabriqués en béton: La fumée de silice améliore l'esthétique des éléments préfabriqués en béton en minimisant l'efflorescence.

Comment incorporer la fumée de silice dans la conception de votre mélange de béton

L’incorporation de fumée de silice dans un mélange de béton nécessite une manipulation prudente en raison de ses caractéristiques physiques : elle est très fine et peut facilement être aéroportée.. La fumée de silice est généralement ajoutée à la centrale à béton, souvent sous forme de bouillie. La posologie typique varie entre 5 à 15% en poids de ciment, mais ça peut aller jusqu'à 30% pour des applications spécifiques.

Le dosage de la conception du mélange doit tenir compte de la forte demande en eau des fumées de silice.. Ceci peut être atténué en utilisant des réducteurs d’eau haut de gamme (superplastifiants) pour maintenir un mélange réalisable tout en minimisant la teneur en eau, ce qui profite à la résistance et à la durabilité.

Études de cas et histoires de réussite de la fumée de silice dans la construction

L’efficacité de la fumée de silice est évidente dans de nombreux projets de construction à travers le monde. Par exemple, le record de Burj Khalifa à Dubaï a utilisé de la fumée de silice pour obtenir le béton à haute résistance nécessaire à sa hauteur extraordinaire.

Un autre projet notable est le pont de la Confédération au Canada, où la fumée de silice a été utilisée pour améliorer la durabilité du béton face aux conditions marines difficiles.

Ce ne sont là que quelques exemples du rôle transformateur de la fumée de silice qui repousse les limites de ce qui est possible dans le domaine de la construction..

Défis et précautions lors de l'utilisation de la fumée de silice

Malgré ses avantages, l'utilisation de la fumée de silice dans la construction comporte certains défis. Sa nature ultrafine le rend susceptible de devenir aéroporté, créant des risques respiratoires potentiels. Par conséquent, il est essentiel de manipuler les fumées de silice avec un équipement de protection individuelle approprié et de suivre les pratiques de sécurité recommandées.

Dans le mélange de béton, la forte demande en eau de la fumée de silice peut entraîner des problèmes de maniabilité. Cependant, ceux-ci peuvent être atténués avec des superplastifiants, comme mentionné plus tôt.

Où acheter de la fumée de silice et combien ça coûte?

La fumée de silice est disponible auprès de plusieurs fournisseurs dans le monde, souvent spécialisé dans la construction et les matériaux en béton. Comme Abrasifs supérieurs du Henan. Les abrasifs supérieurs du Henan peuvent fournir 85% – 99% densifié et fumée de silice non densifiée. Le coût de la fumée de silice peut varier en fonction de facteurs tels que la pureté, emballage, et expédition. En moyenne, dès 2023, vous pouvez vous attendre à payer entre $150 – $750 per ton.

Avant d'acheter, il est essentiel de s’assurer que le produit répond Spécifications ASTM C1240, qui définissent les caractéristiques physiques et chimiques nécessaires de la fumée de silice destinée à être utilisée dans le béton.

Conclusion et avenir de la fumée de silice dans l'industrie de la construction

La fumée de silice s’est avérée changer la donne dans le secteur de la construction, offrant des améliorations significatives en termes de résistance et de durabilité du béton. Son utilisation dans des projets emblématiques du monde entier souligne son rôle crucial dans la construction moderne.

Regarder vers l'avenir, alors que la durabilité devient de plus en plus importante dans la construction, l'utilisation de sous-produits industriels comme la fumée de silice est amenée à se développer. En transformant ce qui était autrefois un déchet en une ressource précieuse, la fumée de silice améliore non seulement les performances du béton, mais contribue également à une industrie de la construction plus durable.

Dans les années à venir, we can expect to see further research into optimizing the use of silica fume in concrete and potentially uncovering new applications for this versatile material.

Regardless of the project, the inclusion of silica fume in the concrete mix design can provide a competitive edge, resulting in structures that stand the test of time. Par conséquent, comprendre et exploiter la puissance de la fumée de silice peut être la clé du succès pour les professionnels de l'industrie de la construction.