シリカフュームは、金属シリコンおよびフェロシリコン合金の製造の副産物として生成されます。, これは多くの場合に一般的に使用されます 産業用アプリケーション 鉄鋼およびアルミニウムの生産を含む, シリコーンの製造, コンピュータチップ製造, もっと.
そして、これらの素材は大きな価値をもたらしますが、, 彼らの副産物であるシリカフュームは、コンクリート業界でより大きな役割を果たしています. シリカフュームとは何か、コンクリートへのかけがえのない付加物となる理由については、以下をお読みください。.
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シリカフュームとは?
シリカフューム, 揮発シリカとも呼ばれます, マイクロシリカ, または濃縮シリカフューム, ポゾラン材です, 灰色のdパウダーを呈する, フライアッシュまたはポルトランドセメントに外観がいくらか似ている. 主に非結晶性で構成されています (またはアモルファス) 二酸化ケイ素 (SiO2), with each particle being approximately 0.01 平均的なセメント粒子のサイズの倍.
コンクリート製造者がコンクリートの自然特性を変更する必要があるときはいつでも, SCMまたは補助セメント材料を使用して、目的の特性を実現できます. これらの材料は通常、バッチ処理中にコンクリートに追加され、ポルトランド セメントの一部の代替として使用されます。.
シリカフュームはそのような SCM の一例です。. その化学的および物理的特性のために, シリコンヒュームを含むコンクリートは非常に耐久性があり、信じられないほどの強度を得ることができます.
でも, コンクリートでのシリカフュームの使用に関連する特定の問題があります. そのような, その無差別な使用は推奨されません. その代わり, シリカフュームの用途は、高度に専門化された製品に限定する必要があります.
「ポゾラン」とはどういう意味ですか?
Pozzolanic material describes a material that can react with Calcium Hydroxide (CH). それは、セメント質の価値を持たない珪質または珪質およびアルミナ質の材料です, しかし, 湿気があり、高度に分割された形で, 通常の温度で CH と化学反応し、セメント特性を持つ材料を形成します。.
ポゾランという用語は、イタリアの小さな都市に由来します。, ポッツオーリ. この街で, the early Romans combined volcanic ash with a lime rock to create mortars to bind massive stones together. 今日も, 二千十年後, 結果として得られる構造は、頑丈さを維持します.
シリカフュームは人工ポゾラン材料の一例であり、, したがって, コンクリート業界で広く使用されている.
シリカフュームはコンクリートでどのように機能しますか?
ポルトランドセメントに水を混ぜた後, 彼らは「水分補給」またはお互いに反応し始めます. この過程で, 化学反応は、2 つの化学分子を形成します。:
- ケイ酸カルシウム水和物 (CSH), which is the main compound responsible for crystallization.
- 水酸化カルシウム (CH), これは反応の副産物です, 「フリーライム」とも呼ばれます. この化合物は、コンクリートからの浸出またはコンクリート内部のアクセス可能な細孔のライニングにすぎません.
シリカフュームとCHの間でポゾラン反応が起こる, 水和セメント粒子の空隙内に追加の CSH 分子を作成する. これらの追加の CSH 分子により、屈曲性が向上します。, 圧縮, コンクリートの結合力. また、一般的により健康的なマトリックスを作成します, 追加の CS 供給が、そうでなければほとんど空隙のままだったであろう領域を埋めるためです。, 有害物質および潜在的な侵入の対象.
コンクリートに使用するシリカフュームは、乾式と湿式の両方で利用できます. 通常、コンクリートの製造中に追加されます 5% に 10% コンクリートプラントでの重量で、乾式バッチプラントと中央混合プラントの両方で首尾よく生産されています.
コンクリート中のシリカフュームの長所と短所
今日, シリカフュームは、で広く使用されています 建設業, そのため、シリカフュームがコンクリートにどのような特性をもたらすかを理解することが重要です, 関連する長所と短所.
コンクリートにおけるマイクロシリカの利点
効果的なポゾラン材料であること, シリカフュームは、コンクリートの特性を改善するために一般的に添加されます, 特に結合力, 圧縮強度, および耐食性.
コンクリートにシリカフュームを使用する主な利点は次のとおりです。:
- シリカフュームは、信じられないほど安定した中性無機フィラーを提供します 化学的および物理的特性. 硬化反応には関与しません。, 結晶水を含まない, 反応代謝に影響を与えない.
- コンクリートにシリカフュームを追加すると、熱伝導率と難燃性が向上します, 接着剤の粘度を変更するだけでなく、.
- 吸着性能が高い, 凝集現象を起こさない, 混ぜやすい, 各種樹脂への浸透性に優れています。.
- シリカフュームの添加により、エポキシ樹脂の硬化反応の発熱ピーク温度を下げることができます, 固化製品の収縮率, とその線膨張係数. これにより、内部応力を除去してクラックを防止できます。.
- シリカフュームは強力な高密度化などの特性を持っています, 適度なサイズ分布, 大きな耐摩耗性と硬度. これにより、圧縮強度が大幅に向上します。, 抗張力, 硬化物の強度と耐摩耗性に影響を与える, 耐摩耗性を向上させます 0.5 に 2.5 時間.
- 不純物の含有量が少ない, 純シリコン粉末, 安定した化学的および物理的特性により、硬化材料にアーチ耐性と優れた絶縁特性が追加されます.
- シリカフュームは細かいサイズの粒子で構成され、適度に分散します, 層化と降水を効果的に排除または削減できることを意味します.
- シリカ (SiO2) シリカフューム内は不活性物質に属します. これは、ほとんどのアルカロイドや酸と反応しないことを意味します. シリコンパウダーが物体の表面に均一に分布している場合, キャビテーションと耐腐食性を向上させます。 3 に 16 時間.
- シリカフュームの相対弾性率は 10% と 20% 後 300 に 500 凍結融解サイクル, 一方、シリカフュームを添加しないコンクリートの弾性率は 30% に 73% 後 25 に 50 サイクル. したがって, コンクリートにシリカフュームを添加すると、耐霜性が向上します.
- シリカフュームは非常に細かい粉末です. ポリマー充填材として使用する場合, ローディングの量を減らし、必要な量のポリマーを節約できます, したがって、製品の全体的なコストを削減します.
コンクリート中のフュームドシリカの欠点
シリカフュームは魔法の化合物ではありません. 当然, コンクリートでのシリカフュームの使用には、特定の問題があります:
- 施工が難しく作業性が悪い. コンクリートの作業性は、コンクリート配合の開発における重要な要素です. 不運にも, シリカフュームコンクリートは施工性が悪い. シリカフュームを含むコンクリートは漆喰がつきにくく、振動きめの細かいコンクリートになりにくい. これにより、コンクリート表面の平滑性と均一性が低下します。.
- 乾燥収縮. シリカフュームはコンクリートの収縮率を高めます, 特に乾燥収縮が早い. これは、ひび割れを起こしやすくすることで、コンクリートの全体的な強度に影響を与えます. 例えば, 工事完了後, スプリンクラーと水のメンテナンスを強化すると、問題を減らすことができます, しかし、ほとんどの建設プロジェクトでは、亀裂は依然として避けられません.
- 温度亀裂. シリカフュームを含むコンクリートは急速に発達します, 対応するコンクリートの水和熱も急速に放散します。. これは、コンクリートの水和熱温度の上昇につながります, 材料内の高温応力の増加. 乾燥収縮亀裂内に応力が集中すると、亀裂が拡大する可能性があります, 貫通亀裂の形成につながる.
コンクリートへのシリカフュームの応用
コンクリート中のマイクロ シリカの 2 つの主な用途には、高性能で高強度のコンクリート混合物の作成が含まれます。.
高性能コンクリート (HPC)
高性能コンクリート (HPC) シリカフュームで生成され、インフラストラクチャの構築に必要な最も価値のある高度な材料の 1 つとして特定されています。.
耐久性の向上と強度の向上に加えて, シリカフュームを含む HPC により、耐摩耗性が向上します, 化学薬品, と腐食, 強化された靭性, 持続可能性とライフサイクルのコスト効率の向上.
駐車デッキ, 高速道路の橋, ブリッジデッキオーバーレイ, 海洋構造物は摩耗による継続的な劣化を受けやすい, 鉄筋腐食電流, とケミカルアタック. シリカフュームはコンクリートを海水から保護するために使用されます, 除氷塩, 強い衝撃, とトラフィック, したがって、メンテナンス費用を最小限に抑えます.
高性能コンクリートの主な利点は次のとおりです。:
- 床への耐衝撃性と耐摩耗性の向上, デッキ, オーバーレイ, と垂直構造
- 非常に高い電気抵抗率
- 水の侵入と塩化物の透過性が非常に低い
- 酸による化学的影響に対する優れた耐性, 塩化物, 硫酸塩, と硝酸塩
高強度コンクリート
シリカフュームで製造された高強度コンクリートは、エンジニアや建築家に設計の柔軟性を提供します. 使用可能なスペースを増やすために高層ビルで伝統的に使用されています, より小さな列の使用が可能になるため. シリカフュームを含む高強度コンクリートは、プレストレスト桁やプレキャスト桁によく使用されます。, 構造橋の設計でより大きなスパンを可能にする.
高強度コンクリートの主な利点は次のとおりです。:
- を超える高弾性率 7 百万psi (40,000 MPa)
- までの圧縮強度 20,000 psi (140 MPa)
- プレキャスト アプリケーションおよびファスト トラック プロジェクト向けの高い初期強度
- までの高い曲げ強度 2,000 psi (12 MPa)
お持ち帰り
シリカフュームは、コンクリートでの使用に大きな可能性を秘めた非常に効率的なポゾラン材料です, 材料の耐久性と機械的特性を向上させるため. コンクリート中のシリカフュームの用途には、橋が含まれます, 駐車場, ブリッジデッキ, 高層ビル, もっと.
