A causa della continua urbanizzazione e industrializzazione, il settore delle costruzioni è in forte espansione in molti paesi del mondo, dalla Cina agli Stati Uniti, dalla Corea del Sud all’Australia. Con l'aumento del tasso di attività di costruzione, arriva la maggiore domanda di produzione e utilizzo di calcestruzzo. Il fumo di silice presenta un materiale pozzolanico comunemente aggiunto al calcestruzzo per migliorarne la durabilità e le proprietà meccaniche.

Oggi, presso l'importazione di abrasivi superiori di Henan & Export Co., Ltd, esamineremo da vicino l'effetto dei fumi di silice sulle proprietà del calcestruzzo.

In che modo i fumi di silice alterano le proprietà del calcestruzzo?

Per comprendere l'effetto dei fumi di silice sulle proprietà del calcestruzzo, è necessario dare un'occhiata alla reazione chimica che avviene una volta aggiunto il fumo di silice alla miscela.

Quando aggiunto al calcestruzzo, i fumi di silice rimangono inerti per qualche tempo. Poi, poiché l'acqua inizia a reagire con il cemento nel processo chiamato “idratazione,"La reazione chimica si traduce in due composti importanti:

• Silicato di calcio idrato, o C-S-H. Questo è il composto cristallino che conferisce al cemento la sua ulteriore resistenza.
• Idrossido di calcio, o C-H. Questo è il sottoprodotto della reazione, che funziona come riempitivo e riempie i vuoti nel calcestruzzo.

Quando avviene una reazione pozzolanica tra i fumi di silice e l'idrossido di calcio prodotto, vengono creati ulteriori composti CSH. Questi composti riempiono efficacemente i vuoti che circondano le particelle di cemento idratato, creando una matrice più densa. Di conseguenza, il calcestruzzo sviluppa una migliore compressione, flessione, e proprietà resistenti al bong.

L'effetto dei fumi di silice sulle proprietà del calcestruzzo: Risultati della ricerca

I fumi di silice microriempitivi sono comunemente usati come materiale cementizio supplementare. Come descritto in precedenza, quando aggiunto al calcestruzzo, riempie i suoi vuoti, migliorandone così le prestazioni.

Sono state condotte varie ricerche, supportando le proprietà migliorate del calcestruzzo dopo l'aggiunta di fumi di silice. Sotto, riassumeremo i risultati del recente articolo di ricerca di S. Jagan e T. R. Neelakantan, che ha dato un'occhiata al “Effetto dei fumi di silice sulle proprietà di indurimento e durabilità del calcestruzzo."

Lavorabilità

Il valore di slump nel calcestruzzo viene utilizzato per misurare la consistenza del calcestruzzo appena realizzato prima che si solidifichi, indicandone la lavorabilità e la facilità con cui il calcestruzzo scorre. Valori di slump più bassi nei conglomerati tradizionali generalmente significano che il calcestruzzo è di qualità superiore e viceversa.

Lo studio di lavorabilità del calcestruzzo di qualità M40 è stato condotto con l'utilizzo di diverse percentuali di sostituzione di fumi di silice, che vanno da 0% A 15%. I risultati dimostrano che il valore di slump diminuisce con l’aumentare della percentuale di fumi di silice. Ciò può essere spiegato dal fatto che proporzioni più elevate di fumi di silice tendono ad assorbire più acqua a causa della maggiore area superficiale delle particelle di fumi di silice. Come tale, l'aggiunta di fumi di silice al calcestruzzo può ridurne significativamente il valore di slump e la lavorabilità.

Resistenza alla compressione

Lo studio ha inoltre esaminato l'effetto dell'aggiunta di fumi di silice sulla resistenza alla compressione di due tipi di calcestruzzo: M25 e M40. Complessivamente, la resistenza alla compressione del calcestruzzo è migliorata con l'aggiunta di una maggiore percentuale di fumi di silice, aumentando nel tempo.

Per esempio, Quando 15% fumi di silice sono stati aggiunti al calcestruzzo M25, è stata misurata la resistenza alla compressione 26.56 MPa e 39.14 MPa e 7 E 28 giorni rispettivamente. Il massimo miglioramento della forza è stato osservato a 14 giorni, misurazione 14.68%, così come a 90 giorni, misurazione 13.62%.

Allo stesso modo, per il calcestruzzo di grado M40, è stata misurata la resistenza alla compressione 36.14 MPa e 7 giorni, E 55.21 MPA – A 28 giorni. Il massimo miglioramento della resistenza alla compressione è stato 13.01% A 14 giorni e 12.19% A 90 giorni.

I risultati possono essere spiegati dal continuo aumento della finezza delle particelle di fumo di silice. Mentre la superficie totale delle particelle aumenta, riempiono più efficacemente i vuoti nella miscela di calcestruzzo, portando alla formazione di una struttura più fitta. Porosità ridotta, a sua volta, significa una migliore resistenza dell'intera miscela.

Vale la pena notare che il miglioramento della resistenza alla compressione non è lineare oltre 28 giorni. Ciò può essere spiegato dal fatto che successivamente si forma un prodotto inibitore 28 giorni, che impedisce l'ulteriore reazione chimica dei fumi di silice. Inoltre, con il tempo, diminuisce l'attività pozzolanica dei fumi di silice, riducendo quindi il miglioramento della resistenza nel calcestruzzo dopo 28 giorni.

Modulo elastico

Tipicamente, valori più elevati di modulo elastico si traducono in una maggiore rigidezza del materiale. Come tale, un calcestruzzo ad alte prestazioni avrà un modulo di elasticità più elevato rispetto a un calcestruzzo a resistenza normale. Comprendere l’effetto dei fumi di silice sul modulo elastico del calcestruzzo può fornire preziose informazioni sulle proprietà e sulle applicazioni delle diverse miscele di calcestruzzo.

Lo studio ha rilevato che sia per i gradi di calcestruzzo M25 che per quelli M40, il modulo elastico aumentava con l'aumentata percentuale di fumi di silice. Il massimo miglioramento è stato osservato a 90 giorni con 15% sostituzione dei fumi di silice, misurazione 7.06% per calcestruzzo di grado M25, E 6.29% per calcestruzzo M40.

Ciò può essere spiegato dal fatto che il fumo di silice microriempitivo riempie i vuoti nel calcestruzzo e forma una struttura compatta. Al momento del caricamento, il carico si trasferisce da grano a grano, portando ad un aumento della tensione e del tasso di stress, aumentando così il modulo elastico del calcestruzzo.

Restringimento autogeno

Il valore del ritiro autogeno descrive la riduzione uniforme dell'umidità interna come risultato dell'idratazione del cemento. Questo ritiro autogeno contribuisce in modo determinante alla fessurazione del calcestruzzo quando il rapporto acqua/cemento è inferiore 0.4.

Lo studio ha rilevato che il tasso di deformazione da ritiro aumenta nei tipi di calcestruzzo M25 e M40 all’aumentare della percentuale di fumi di silice. Il calcestruzzo di grado M40 ha dimostrato il tasso più elevato di ritiro autogeno, rispetto al grado M25.

Come tale, aumentando la percentuale di fumi di silice si aumenta la velocità di ritiro del calcestruzzo. Proporzioni più elevate di fumi di silice riempiono i vuoti nella pasta di cemento e ne aumentano lo stress interno. Questo, a sua volta, porta ad un’ulteriore espansione della matrice cementizia, che potrebbero provocare microfessurazioni nel calcestruzzo e comprometterne negativamente la durabilità.

Attacco acido

Comunemente utilizzato per applicazioni marine, il calcestruzzo deve dimostrare una ragionevole resistenza agli acidi e ai sali.

Per entrambi i tipi di calcestruzzo, la massima resistenza alla penetrazione degli acidi è stata osservata a 15% sostituzione dei fumi di silice. All'aumentare della percentuale dei fumi di silice, è stata inoltre aumentata la resistenza alla penetrazione degli acidi. Questo, Ancora, può essere spiegato dalla capacità di riempimento dei pori del fumo di silice. Riempiendo i vuoti nel cemento, è in grado di contrastare l'ingresso di acidi nocivi. Inoltre, Il SiO2 presente nei fumi di silice reagisce con il Ca(OH)2, formando un gel CSH impermeabile. Questo gel contribuisce in modo significativo alla riduzione degli effetti dannosi dell'attacco acido, E, così, aumenta la durabilità del calcestruzzo.

Parole finali

Complessivamente, lo studio dell'effetto dell'aggiunta di diverse percentuali di fumi di silice ha concluso il seguente effetto dei fumi di silice sulle proprietà del calcestruzzo:

• Lavorabilità. Una maggiore percentuale di fumi di silice diminuisce la lavorabilità del calcestruzzo.
• Resistenza alla compressione. Una percentuale maggiore di fumi di silice aumenta la resistenza a compressione del calcestruzzo.
• Modulo elastico. L'aggiunta di fumi di silice aumenta il modulo elastico del calcestruzzo, anche se non è stata osservata alcuna variazione significativa tra le diverse percentuali di fumi di silice aggiunti.
• Contrazione autogena. Una maggiore percentuale di fumi di silice aumenta il ritiro autogeno del calcestruzzo.
• Attacco acido. Una maggiore percentuale di fumi di silice aumenta la resistenza del calcestruzzo agli attacchi acidi.

Ciò dimostra che i fumi di silice meritano giustamente il loro posto nella produzione del calcestruzzo. Aumentando le proprietà meccaniche di vari gradi di calcestruzzo, i fumi di silice possono migliorarne la resistenza e la durata, ampliando le sue potenziali applicazioni nel settore delle costruzioni.

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