Invoering

Hoogwaardig beton (HPC) is een modern bouwmateriaal dat door zijn uitstekende eigenschappen enorm populair is geworden, zoals hoge sterkte, duurzaamheid, en verminderde doorlaatbaarheid. HPC is speciaal ontworpen om te voldoen aan de eisen van moderne bouwprojecten door verbeterde prestatiekenmerken te bieden. Een van de essentiële componenten die bijdragen aan de verbeterde prestaties van HPC is het gebruik van minerale hulpstoffen. In deze blog, we zullen de rol van minerale hulpstoffen in HPC bespreken, met een speciale focus op silicafume.

Wat zijn minerale hulpstoffen?

Definitie en belang

Minerale toevoegingen, ook wel bekend als aanvullende cementgebonden materialen (SCM's), zijn fijn verdeelde materialen die aan betonmengsels worden toegevoegd om hun prestaties te verbeteren. Deze materialen zijn afkomstig van natuurlijke bronnen of industriële bijproducten en worden gebruikt om een ​​deel cement in beton te vervangen. Het gebruik van minerale hulpstoffen heeft verschillende voordelen, zoals:

• Verbeterde duurzaamheid en prestaties van beton
• Vermindering van het cementverbruik
• Lagere milieu-impact en ecologische voetafdruk
• Kosten efficiëntie

Enkele veel voorkomende soorten minerale hulpstoffen zijn vliegas, gemalen gegranuleerde hoogovenslakken (GGBFS), silicadamp, en metakaolien.

Silicadamp in hoogwaardig beton

Overzicht

Silica rook, ook wel microsilica genoemd, is een bijproduct van de productie van silicium- en ferrosiliciumlegeringen in vlamboogovens. Het bestaat uit zeer fijne bolvormige deeltjes die rijk zijn aan siliciumdioxide (SiO2) inhoud, die meestal tussen ligt 85% en 98%. Door zijn unieke eigenschappen, silica fume has become an essential component of hoogwaardig beton mixtures.

Eigenschappen van Silica Fume

Silica fume vertoont verschillende eigenschappen waardoor het een zeer effectieve minerale hulpstof voor HPC is, zoals:

• Deeltjesgrootte: Siliciumdampdeeltjes zijn extreem fijn, met een gemiddelde diameter van ca 0.1 micrometer, wat is? 100 keer kleiner dan cementdeeltjes. Deze kleine deeltjesgrootte helpt bij het verbeteren van de pakkingsdichtheid van beton, leidend tot verminderde doorlaatbaarheid en verhoogde sterkte.
• Pozzolane activiteit: Silicadamp vertoont een hoge puzzolane activiteit, wat betekent dat het reageert met het calciumhydroxide (een bijproduct van cementhydratatie) om extra calciumsilicaathydraat te vormen (CSH) gel, het primaire bindmiddel in beton. Deze reactie draagt ​​bij aan verbeterde kracht, duurzaamheid, en weerstand tegen chemische aanvallen.
• Hoog silicagehalte: Het hoge SiO2-gehalte van silicafume maakt het tot een uitstekend mineraalmengsel, omdat het actief deelneemt aan het hydratatieproces en de microstructuur van het beton verbetert.

Voordelen van het gebruik van Silica Fume in HPC

Het opnemen van silicafume in hoogwaardige betonmengsels biedt verschillende voordelen, inbegrepen:

• Verhoogde druksterkte: Silicadamp kan de druksterkte van beton aanzienlijk verbeteren door de microstructuur te verbeteren en de vorming van CSH-gel te vergroten. Onderzoek heeft aangetoond dat betonmengsels die silica fume bevatten een druksterkte van meer dan kunnen bereiken 100 MPa.
• Verbeterde duurzaamheid: Het gebruik van silicafume in HPC leidt tot een dichtere en meer ondoordringbare microstructuur, wat de duurzaamheid van het beton ten goede komt. Dit resulteert in een verhoogde weerstand tegen agressieve chemicaliën, chloride binnendringen, en sulfaataanvallen.
• Enhanced resistance to abrasion and erosion: The dense microstructure of HPC containing silica fume provides better resistance to abrasion and erosion, making it suitable for applications such as industrial floors, brugdekken, 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, Dit leidt tot de vorming van een gel die opzwelt en scheuren in het beton veroorzaakt. Door het calciumhydroxide te verbruiken en de alkaliteit van het beton te verminderen, silica fume helpt de kans op ASR te minimaliseren.
• Verbeterde hechtsterkte: Het gebruik van silicafume in HPC kan leiden tot een verbeterde hechtsterkte tussen het beton en de wapeningsstaven, wat cruciaal is voor de structurele prestaties van elementen van gewapend beton.

Optimaal Silica Fume-gehalte in HPC

The optimum silica fume content in high-performance concrete mixtures can vary depending on the specific requirements of a project. Over het algemeen, het silicadampgehalte varieert tussen 5% en 15% in gewicht van de totale cementachtige materialen. Echter, een hoger silicafume-gehalte kan worden gebruikt voor speciale toepassingen waar extreme sterkte en duurzaamheid vereist zijn. Het is essentieel om het watergehalte en de dosering van superweekmakers in HPC-mengsels die silicafume bevatten goed af te stellen om een ​​adequate verwerkbaarheid en plaatsingsgemak te garanderen.

Andere minerale hulpstoffen voor HPC

Terwijl silicafume een zeer effectieve minerale hulpstof is voor hoogwaardig beton, het is niet de enige beschikbare optie. Andere veel voorkomende minerale hulpstoffen die in HPC worden gebruikt, zijn onder meer:

• Vliegas: Een bijproduct van de verbranding van kolen in energiecentrales, vliegas staat bekend om zijn puzzolane eigenschappen en zijn vermogen om de verwerkbaarheid van betonmengsels te verbeteren. Het wordt vaak gebruikt in combinatie met silicafume om de prestaties van HPC te optimaliseren.
• Gemalen gegranuleerde hoogovenslakken (GGBFS): GGBFS is een bijproduct van de ijzer- en staalindustrie en vertoont zowel cementachtige als puzzolane eigenschappen. Bij gebruik in HPC, GGBFS kan bijdragen aan een verbeterde verwerkbaarheid, verminderde hydratatiewarmte, en verhoogde sterkte op lange termijn.
• Metakaolien: Geproduceerd door het calcineren van gezuiverde kaolinietklei, metakaolin is een zeer reactief puzzolane materiaal dat de sterkte aanzienlijk kan verbeteren, duurzaamheid, en weerstand tegen chemische aanvallen in HPC.

Conclusie

Minerale toevoegingen, met name silicadamp, spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de prestaties van hoogwaardig beton. Door de microstructuur van beton te verbeteren, silica fume draagt ​​bij aan een verhoogde druksterkte, duurzaamheid, en weerstand tegen chemische aanvallen. Het gebruik van minerale hulpstoffen in HPC verbetert niet alleen de prestaties van het materiaal, maar bevordert ook de duurzaamheid door het cementverbruik te verminderen en industriële bijproducten te gebruiken.