序章
高性能コンクリート (HPC) は、その優れた特性により大きな人気を得ている現代の建築材料です。, 高強度など, 耐久性, 透過性の低下. HPC は、強化されたパフォーマンス特性を提供することにより、現代の建設プロジェクトの要求を満たすように特別に設計されています。. HPC の性能向上に貢献する重要な要素の 1 つは、ミネラル混和剤の使用です。. このブログでは, HPC におけるミネラル混和物の役割について説明します。, シリカフュームに特に焦点を当てた.
ミネラル混和剤とは?
定義と重要性
ミネラル混和剤, 補助セメント系材料としても知られる (SCM), 性能を向上させるためにコンクリート混合物に添加される細かく分割された材料. これらの材料は、天然資源または産業副産物に由来し、コンクリートのセメントの一部を置き換えるために使用されます. ミネラル混和剤の使用にはいくつかの利点があります, そのような:
- コンクリートの耐久性と性能の向上
- セメント消費量の削減
- 環境への影響と二酸化炭素排出量の削減
- 費用対効果
いくつかの一般的な種類の鉱物混和剤には、フライアッシュが含まれます, 粉砕された高炉スラグ (GGBFS), シリカフューム, とメタカオリン.
高性能コンクリート中のシリカフューム
概要
シリカフューム, マイクロシリカとも呼ばれます, 電気アーク炉でのシリコンおよびフェロシリコン合金の製造の副産物です。. 二酸化ケイ素が豊富な非常に細かい球状粒子で構成されています (SiO2) コンテンツ, 通常、範囲は 85% と 98%. その独特の性質により, silica fume has become an essential component of 高性能コンクリート mixtures.
シリカフュームの性質
シリカフュームは、HPC の非常に効果的なミネラル混合物となるいくつかの特性を示します, そのような:
- 粒子サイズ: シリカフュームの粒子は非常に細かい, 平均直径約 0.1 マイクロメートル, これは 100 セメント粒子よりも小さい. この小さな粒子サイズは、コンクリートの充填密度の向上に役立ちます, 透過性の低下と強度の増加につながります.
- ポゾラン活動: シリカフュームは高いポゾラン活性を示す, これは、水酸化カルシウムと反応することを意味します (セメント水和の副産物) 追加のケイ酸カルシウム水和物を形成する (CSH) ゲル, コンクリートの主要な結合剤. この反応が強度アップに貢献, 耐久性, および化学攻撃に対する耐性.
- 高シリカ含有量: シリカフュームの SiO2 含有量が高いため、優れたミネラル混和剤になります。, 水和プロセスに積極的に関与し、コンクリートの微細構造を改善するため.
HPC でシリカフュームを使用する利点
シリカフュームを高性能コンクリート混合物に組み込むと、いくつかの利点が得られます, 含む:
- 圧縮強度の向上: シリカフュームは、コンクリートの微細構造を改善し、CSH ゲル形成を増加させることにより、コンクリートの圧縮強度を大幅に向上させることができます。. 調査によると、シリカフュームを含むコンクリート混合物は、 100 MPa.
- 耐久性の向上: HPC でシリカフュームを使用すると、より高密度で不浸透性の微細構造が得られます, コンクリートの耐久性を高めます. これにより、攻撃的な化学物質に対する耐性が高まります, 塩化物の侵入, 硫酸塩攻撃.
- 耐摩耗性と耐侵食性の向上: シリカフュームを含む HPC の緻密な微細構造により、摩耗や侵食に対する耐性が向上します。, making it suitable for applications such as industrial floors, ブリッジデッキ, 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.
- 接着強度の向上: HPC でシリカフュームを使用すると、コンクリートと鉄筋の間の結合強度が向上します。, これは、鉄筋コンクリート要素の構造性能にとって重要です.
HPC における最適なシリカフューム含有量
The optimum silica fume content in high-performance concrete mixtures can vary depending on the specific requirements of a project. 一般的, シリカフューム含有量の範囲 5% と 15% 総セメント系材料の重量による. でも, 高いシリカフューム含有量は、極端な強度と耐久性が必要な特別な用途に使用できます. 適切な作業性と配置の容易さを確保するために、シリカフュームを含む HPC 混合物の水分含有量と流動化剤の投与量を適切に調整することが不可欠です。.
HPC 用のその他のミネラル混和剤
シリカフュームは、高性能コンクリートの非常に効果的なミネラル混和剤です。, 利用可能な唯一のオプションではありません. HPC で使用されるその他の一般的なミネラル混合物には、:
- フライアッシュ: 発電所での石炭燃焼の副産物, フライアッシュは、そのポゾラン特性と、コンクリート混合物の作業性を改善する能力で知られています. HPC の性能を最適化するために、シリカフュームと組み合わせて使用されることがよくあります。.
- 粉砕された高炉スラグ (GGBFS): GGBFS は鉄鋼産業の副産物であり、セメント質とポゾラン質の両方の特性を示します. HPCで使用する場合, GGBFSは作業性の向上に貢献できます, 水和熱の減少, 長期強度の向上.
- メタカオリン: 精製カオリナイト粘土を焼成して製造, メタカオリンは、強度を大幅に向上させる反応性の高いポゾラン材料です。, 耐久性, HPC での化学的攻撃に対する耐性.
結論
ミネラル混和剤, 特にシリカフューム, 高性能コンクリートの性能を高める上で重要な役割を果たします. コンクリートの微細構造を改善することにより, シリカフュームは圧縮強度の増加に貢献します, 耐久性, および化学攻撃に対する耐性. HPC での鉱物混和剤の使用は、材料の性能を向上させるだけでなく、セメントの消費を削減し、産業副産物を利用することで持続可能性を促進します。.
