Qu'est-ce que la fumée de micro silice?
Vous savez peut-être déjà que la fumée de micro silice est un sous-produit de la production de silicium élémentaire. Mais saviez-vous que les microparticules de fumée de silice sont en forme de sphère et sont très fines, avec une taille moyenne de seulement 0.1 à 0.3 micromètres? Cette propriété en fait un excellent additif pour les mélanges de béton. Ces petites tailles de particules facilitent le broyage avec du ciment Portland pour obtenir du ciment mélangé. Le contenu du béton mélangé à la fumée de micro silice est généralement du ciment, fumée de silice, agrégat fin et grossier, et de l'eau.
La fumée de micro-silice est utilisée comme additif au béton ou comme composant du ciment Portland.. Il a été démontré qu'il augmente la résistance à la compression et réduit la perméabilité et le retrait du béton.. Cela signifie que vous pouvez utiliser moins de béton pour obtenir le même effet avec des fumées de micro-silice dans votre mélange.. Une autre utilisation de la Micro Silica Fume est le béton., où la fumée de silice provoque une réaction chimique avec la pâte de ciment, qui produit de la chaleur. Cette production de chaleur contribue à rendre le béton plus facile à manipuler et à construire.. Une autre utilisation de la fumée de silice est comme amendement du sol en agriculture.. En raison de sa fantastique capacité à absorber les liquides, il a été utilisé pour remplacer les engrais organiques tels que le fumier., repas de sang, et de la cendre d'os. Ceci est important car les composés chimiques qui composent les engrais organiques se transforment en nitrates dans l'eau.. Cela peut entraîner des problèmes avec les écosystèmes environnants et les eaux souterraines. La fumée de micro-silice est également utilisée comme ignifuge car elle a une incroyable capacité à absorber les liquides et à former une barrière protectrice autour d'elle..
Quels sont les avantages de l'utilisation de la fumée de silice pour la construction?
Avant de discuter de l’utilisation de la Micro Silica Fume dans la construction, apprenons à mieux connaître la fumée de silice:
- La fumée de silice contient plus de 90% de dioxyde de silicium.
- Le reste des constituants comprend du carbone, soufre, oxydes d'aluminium, le fer, calcium, sodium, magnésium, et potassium.
- La surface des particules de fumée de silice est comprise entre 13,000 à 30,000 mètres carrés par kilogramme. Cependant, le mieux adapté, la spécification la plus pratique se trouve autour 15,000 mètres carrés par kilogramme ou 15 mètres carrés par gramme.
- Fumée de silice dans la gamme de 500 à 700 la densité en kilogrammes par mètre cube est considérée comme idéale pour les additifs pour béton.
Maintenant que nous connaissons mieux les fumées de micro-silice, explorons les avantages de l'ajouter aux mélanges de béton:
- La fumée de silice rend le mélange de béton plus efficace et réduit le gaspillage en réduisant la ségrégation et le ressuage du mélange.
- Il améliore les propriétés du béton frais et durci (discuté plus loin dans l'article)
- Durabilité accrue du béton
- Plus grande résistance à la compression précoce pour le mélange
- Les mélanges de béton additionnés de fumée de silice présentent un module d'élasticité et une résistance à la flexion élevés
- Des particules plus petites attribuées à une force de liaison élevée
- La fumée de silice empêche les fissures induites par la chaleur, le rendant ainsi adapté au bétonnage de masse
- Capacité à prévenir les attaques chimiques les plus agressives
La vapeur de micro-silice est populaire dans les projets de construction pour immeubles de grande hauteur, structures de stationnement, structures de barrage, béton projeté projets résidentiels, et même des installations de stockage de déchets nucléaires.
Réactions chimiques au sein du béton de fumée de micro-silice
Les réactions chimiques se déclenchent dès que le mélange sec de ciment Portland, et la vapeur de micro-silice est mélangée à de l'eau. Deux composés chimiques sont produits, à savoir l'hydroxyde de calcium et l'hydrate de silicate de calcium. Le premier produit chimique, Hydrate de calcium, est également connue sous le nom de chaux libre. Il facilite le revêtement de tous les pores existants du béton comme agent de remplissage. Le deuxième produit chimique, Silicate de calcium hydraté, est le composé cristallin qui donne de la force au mélange.
Suite à la première réaction, une réaction pouzzolanique ultérieure a lieu entre l'hydroxyde de calcium et la fumée de silice pour produire davantage de composés d'hydrate de silicate de calcium. Ceux-ci remplissent davantage les vides autour des particules de ciment hydratées existantes.. La formation de tels composés cristallins rend le béton plus dense en transformant les vides plus grands en vides plus petits.. Donner un matériau de béton résultant qui présente une flexion améliorée, compressif, et force de liaison.
La micro fumée de silice s'est avérée utile en termes de résistance au gel-dégel et offre une résistance élevée à la compression.
Types de fumée de silice disponibles sur le marché
- Fumée de silice telle que produite - Ce type de fumée de silice est disponible sous forme de poudre extrêmement fine. Il a une densité apparente plus faible, et son débit dépend de l'efficacité de l'équipement de transport pneumatique. Comme le matériau est difficile à manipuler, cela implique une charge plus élevée, stockage, frais de transport et de dosage. Ce n'est pas un choix populaire pour les projets de construction en raison de la poussière qu'il génère lors du traitement..
- Bouillie de fumée de silice – Une bouillie à base d'eau est préparée à partir de la fumée de silice telle que produite., facile à transporter et à utiliser. Il contient environ 40-60% fumée de silice.
- Fumée de silice densifiée – Également connue sous le nom de fumée de silice compactée, ce type est fourni sous la forme de produits denses qui permettent une manipulation similaire à celle du ciment Portland. Il est produit en maintenant la fumée de silice telle que produite dans des silos où l'air comprimé est introduit par le bas, ce qui entraîne le dépôt de particules denses.
- Fumée de silice pastillée – est préparé en ajoutant de petites quantités d'eau et de ciment à la fumée de silice telle que produite. Un granulateur à disque est utilisé pour transformer le mélange en granulés denses.
Comment utiliser la fumée de micro silice dans les projets de construction?
L'ajout de fumée de silice au béton fait ressortir des changements frappants dans les mélanges de béton ordinaires. Ils comprennent:
- Améliorations de la force
Les cristaux d'hydroxyde de calcium produits dans le mélange de béton de fumée de silice constituent la base de la fabrication de cristaux de plus petite taille qui sont orientés de manière plus aléatoire dans le mélange.. L'ajout de micro-fumées de silice améliore la force de liaison dans le mélange de pâte de ciment. Il facilite également les connexions entre les différents composants composites présents dans le mélange de béton, lui conférant ainsi une grande résistance. Ces particules d'agrégats renforcent également le béton, jouant ainsi un rôle beaucoup plus influent que d'être simplement un additif de remplissage.
UN étude a été menée où l'effet de la fumée de silice sur la durabilité des composites de béton à base de cendres volantes a été enregistré. Les chercheurs ont utilisé quatre concentrations différentes de fumée de silice (3%, 6%, 9% et 12%). Il a été observé que la fumée de silice ajoutée affecte positivement la résistance à la carbonatation., durabilité de l'imperméabilité à l'eau, et résistance au gel-dégel. Des concentrations plus élevées de fumée de silice diminuent la profondeur de carbonatation. Aussi, l'ajout de fumée de silice a un faible impact sur la maniabilité et les propriétés de retrait à sec des composites de béton contenant des cendres volantes. Les concentrations de fumée de silice sont indirectement corrélées à l'affaissement et au débit d'affaissement.
- Améliorations de la résistance au gel
Même après 300 à 500 cycles de congélation-décongélation rapides, le module élastique relatif de la fumée de silice est 10-20%. En revanche, le module d'élasticité moyen du béton conventionnel est 30-73% après 25-50 cycles.
- Améliorations du remplissage
On observe que la concentration de fumée de silice de 15% dans le mélange de béton augmente considérablement la résistance du mélange. L'ajout de fumée de silice réduit considérablement la taille des vides des particules de ciment. Cet effet est similaire à la façon dont les particules de ciment agissent comme charges entre les granulats, vides d'agrégats grossiers et d'agrégats fins. De telles augmentations de la densité et de la résistance du béton à haute résistance ont un effet de remplissage attribué à l'ajout de fumée de silice.
- Amélioration des saignements
Les particules de fumée de silice apportent une homogénéité dans les mélanges de béton en remplissant les pores. La présence de fumée de silice au moment de la transition de l'interface coulis de ciment et granulats réduit le ressuage du béton. Il ne permet pas à l'humidité de s'accumuler sous l'agrégat.
Lorsqu'il s'agit d'ajouter de la fumée de silice au mélange de béton de préparation, la composition varie en fonction de l'utilisation finale et du type de béton. La concentration typique varie entre 10% à 15% de matériau de ciment. Nous listons les différents ratios comme suit:
- Béton haute performance: 5-10%
- Béton hydraulique: 5-10%
- Béton projeté: 5-10%
- Aide au pompage: 2-3%
- Sol industriel résistant à l'usure: 6-8%
- Mortier polymère et mortier d'isolation thermique: 10-15%
Procédé de préparation du béton à la micro-fumée de silice:
- Broyage des agglomérations en particules de fumée de silice appropriées.
- Mélange de particules de fumée de silice avec d'autres constituants du béton de manière uniforme
- Ajouter de l'eau au mélange sec jusqu'à 75%
- Ajout de gros granulats
- Ajout de fumée de silice, suivi de ciment ou de cendres volantes dans un mélangeur rotatif
- Ajout de granulats fins
- Ajout du reste 25% de l'eau pour amener le mélange à la consistance et à la maniabilité désirées
Propriétés de Micro Silica Fume qui le distinguent des autres matériaux de construction
La fumée de silice en tant qu'additif au béton présente plusieurs avantages. Les propriétés du béton de fumée de silice fraîche comprennent:
- Retrait plastique élevé
- Les mélanges de béton conventionnels nécessitent relativement moins d'eau pour obtenir une maniabilité similaire.. Les avantages de l’ajout de fumée de silice dépassent les exigences supplémentaires en matière de teneur en eau.
- Faible maniabilité, car la teneur en eau plus élevée est nécessaire.
- Le béton de fumée de silice a tendance à avoir une faible valeur d'affaissement
- Le béton avec de la fumée de silice ajoutée présentera moins de ressuage et de ségrégation
- Un mélange cohésif avec de la fumée de silice
Certaines propriétés du béton de fumée de silice durci qui sont différentes du béton de fumée de silice frais sont:
- Résistance à la compression plus élevée que le béton ordinaire
- Module d'élasticité plus élevé que le béton ordinaire
- Fluage bien moindre par rapport au béton ordinaire
Le meilleur matériau pour les projets de construction – Pourquoi devriez-vous utiliser la vapeur de micro-silice
Discutons de différents cas d'utilisation de la fumée de silice dans les projets de construction.
- Applications dans le béton
Le béton haute performance, couramment utilisé, peut contenir de la fumée de silice comme additif.. Non seulement cela améliore la durabilité et la résistance, mais le HPC également produit à partir de fumée de silice améliore la résistance à l'abrasion, une ténacité plus élevée, résistance à la corrosion et aux produits chimiques, et efficacité économique.
Structures comme les parkings, autoroutes et ponts routiers, et les structures marines sont confrontées à une détérioration constante due à la corrosion des barres d'armature, abrasion, et attaques chimiques. L'ajout de fumée de silice protège les structures en béton contre les sels de déglaçage régulièrement appliqués, Circulation, eau de mer, et catastrophes naturelles. L'ajout de fumée de silice réduit également les coûts de maintenance en éliminant la détérioration du béton et la corrosion des barres d'armature.
- Applications dans les matériaux de réparation
La fumée de silice est idéale partout où des produits de réparation à base de ciment sont appliqués. Plusieurs applications incluent les mortiers verticaux et aériens qui peuvent avoir une plus grande adhérence en ajoutant de la fumée de silice.. Il est utile même pour les injections sous-marines en raison de sa perméabilité réduite.. Il est également utile lorsqu'il est exposé à des produits chimiques réactifs comme les sulfates., nitrates, chlorures et acides. La propriété de ressuage réduite permet de maintenir une application à la fois économique et plus efficace..
- Applications dans les réfractaires ainsi que les céramiques
La fumée de Sililca a une petite taille de particules, ce qui le rend le mieux adapté aux bétons réfractaires. Le frittage à basse température est rendu possible en sa présence. Il fournit également des bétons résistants aux scories, métal, et pénétration du gaz. Ces bétons restent solides même à des températures élevées.
- Applications dans le béton projeté
Une économie et des efficacités substantielles sont présentées par le béton projeté qui a ajouté de la fumée de micro silice. Les applications populaires pour le béton projeté à la fumée de silice comprennent le revêtement de tunnel minier, stabilisations rocheuses, et des améliorations massives de la maintenance des vieux ponts et des colonnes marines. Grâce aux particules de plus petite taille qui contribuent à améliorer la force de liaison, les fumées de silice dans le béton projeté offrent d'excellentes performances pour les procédés de béton projeté sec et humide. Les réductions des pertes de rebond mesurent jusqu'à 50%. La fumée de silice garantit une application épaisse et une perte de rebond minimale à chaque passage de la buse de distribution de béton projeté. Un seul passage de la buse peut déposer jusqu'à 12 pouces. Le béton projeté à base de fumée de silice a une faible perméabilité et une résistivité électrique élevée. Comme le béton de fumée de silice, le béton projeté à la fumée de silice présente également une meilleure résistance à la flexion et à la compression.
- Applications dans l'injection de puits de pétrole
La fumée de silice permet une double application. Dans le cas de la demande principale, le coulis est placé comme scellant hydraulique dans le puits foré. Pour les applications secondaires, la fumée de silice est utilisée pour réparer les fuites, divise, et fermeture des emplacements épuisés. La fumée de silice est un matériau non réactif et étroitement lié. It does not allow gases to pass and improves operational efficiency.
Ainsi, using micro silica fume in oil well-related applications helps improve flow and decreases permeability. Silica fume is a lightweight option that also has high compressive strength.
Sustainability of silica fume use in construction
The Environmental Protection Agency (APE) has identified only three sustainable Supplementary Cementitious Materials. They are silica fume, ciment de laitier, et cendres volantes. L'EPA a désigné la fumée de silice comme l'un des composants minéraux récupérés, ce qui en fait un matériau d'avenir. Non seulement la micro fumée de silice prolonge le cycle de vie des structures en béton, son ajout contribue grandement à réduire l'empreinte du béton dans le monde entier. Sa capacité à résister aux catastrophes naturelles, faible entretien, et ses propriétés inertes en font le meilleur choix pour les projets de construction.
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