Podczas oceny jakości dymu krzemionkowego, większość kupujących koncentruje się na zawartości SiO₂ i LOI. Ale rozkład wielkości cząstek (PSD) jest równie ważny — mówi ci, jak dobry jest materiał, jak równomiernie rozmieszczone są cząstki, oraz jak pył krzemionkowy będzie się zachowywał w mieszance betonowej. W tym artykule wyjaśniono pięć kluczowych parametrów, które można znaleźć w raporcie PSD wykonanym metodą dyfrakcji laserowej, i co każdy z nich oznacza w praktyce.

Co to jest rozkład wielkości cząstek?

Rozkład wielkości cząstek opisuje zakres wielkości cząstek występujących w próbce proszku i proporcję materiału w każdym rozmiarze. Dla oparów krzemionki, Zazwyczaj mierzy się to za pomocą dyfrakcji laserowej — techniki, w której wiązka światła laserowego jest rozpraszana przez cząstki w zawiesinie, a wzór rozproszenia służy do obliczenia rozkładu wielkości. Do tego celu powszechnie stosuje się instrumenty takie jak Malvern Mastersizer.

Rezultatem nie jest pojedyncza liczba, ale krzywa – i to z tej krzywej, wyodrębnianych jest kilka statystyk podsumowujących. Najważniejsze z nich to D10, D50, D90, D[3,2], i D[4,3].

Zrozumienie tych liczb pomaga ocenić reaktywność pucolanu, przewidzieć zapotrzebowanie na superplastyfikator, i porównywać materiały od różnych dostawców na zasadzie porównywalnej. Aby uzyskać szerszy przegląd sposobu oceny pyłu krzemionkowego, zobacz nasze kompletny przewodnik po testowaniu pyłu krzemionkowego.

D10, D50, D90 — Wartości percentylowe

D10, D50, i D90 są wartościami percentylowymi odczytanymi z krzywej skumulowanego rozkładu objętości. Podzielają tę samą logikę: numer po “D” informuje, jaki procent całkowitej objętości próbki stanowią cząstki mniejsze niż podany rozmiar.

D10 — Dobry koniec

D10 to oznacza 10% objętości cząstek jest mniejsza od tej wartości. Reprezentuje najdrobniejszą frakcję materiału. W oparach krzemionki, niski poziom D10 jest znakiem pozytywnym: najdrobniejsze cząstki mają najwyższy stosunek powierzchni do objętości, najszybciej reagują z wodorotlenkiem wapnia, i najskuteczniej wypełniają najmniejsze puste przestrzenie w matrycy zaczynu cementowego.

Do dobrze wytworzonego pyłu krzemionkowego, D10 zazwyczaj mieści się w zakresie 0,05–0,10 µm.

D50 — średni rozmiar cząstek

D50 to mediana: dokładnie połowa materiału objętościowo jest drobniejsza niż ten rozmiar, a połowa jest grubsza. Jest to najczęściej cytowana wartość wielkości cząstek i główny punkt odniesienia stosowany przy porównywaniu produktów w postaci pyłu krzemionkowego u różnych dostawców.

Dla kontekstu, zwykły cement portlandzki ma typowy D50 w zakresie 10–20 μm. Wysokiej jakości pył krzemionkowy mieści się w przedziale 0,10–0,20 μm – w przybliżeniu 100 razy mniejsze. Ta różnica wielkości nadaje pyłowi krzemionkowemu zdolność wypełniania przestrzeni między ziarnami cementu i zagęszczania strefy przejściowej międzyfazowej (ITZ).

Poniżej D50 0.15 μm jest ogólnie uważane za dobre w przypadku zastosowań w betonie o wysokich i bardzo wysokich parametrach.

D90 — Gruby ogon

D90 to oznacza 90% cząstek jest mniejszych niż ta wartość. Tylko najgrubszy 10% próbki przekracza tę wielkość. D90 jest szczególnie przydatny do kontroli jakości: wysoki D90 w stosunku do D50 sugeruje albo szeroki rozkład wielkości, albo obecność aglomeratów — cząstek, które zlepiły się razem podczas zagęszczania lub przechowywania i nie zostały całkowicie rozbite.

Stosunek (D90 - D10) / D50 jest czasami nazywany “przęsło” i pozwala szybko zmierzyć, jak szeroka lub wąska jest dystrybucja. Mniejsza rozpiętość oznacza węższą, bardziej równomierny rozkład, co jest ogólnie preferowane w przypadku przewidywalnego zachowania przy projektowaniu miksu.

Do wysokiej jakości pyłu krzemionkowego stosowanego w betonie wysokowartościowym, D90 jest zazwyczaj poniżej 0.5 um.

Tabela podsumowująca: D10 / D50 / D90

D[3,2] i D[4,3] — Średnie średnice

Podczas gdy D10, D50, i D90 opisują określone punkty na krzywej rozkładu, D[3,2] i D[4,3] są obliczanymi średnimi, które podsumowują cały rozkład na różne sposoby. Używają różnych wag matematycznych, dlatego też podają różne wartości dla tej samej próbki i dlatego znaczenie ma zrozumienie, której z nich użyć.

D[3,2] — Średnia ważona powierzchniowo (Średnia średnica Sautera)

D[3,2] oblicza się poprzez ważenie każdej cząstki zgodnie z jej polem powierzchni. Mniejsze cząstki mają znacznie większą powierzchnię w stosunku do swojej objętości, więc D[3,2] jest silnie ciągnięty w stronę cienkiego końca rozkładu.

To sprawia, że ​​D[3,2] najbardziej odpowiednia średnia dla procesów regulowanych powierzchnią: szybkość reakcji pucolanowej, adsorpcja domieszek redukujących wodę (Superplastyfikatory PCE), i rozwój siły we wczesnym wieku. Gdy chcesz zrozumieć, jak reaktywny jest pył krzemionkowy, D[3,2] jest bardziej znaczącym środkiem.

D[3,2] jest zawsze mniejsza niż D[4,3] dla tej samej próbki. Dla wysokiej jakości oparów krzemionkowych, D[3,2] zazwyczaj mieści się w zakresie 0,10–0,15 µm. Jest to również bezpośrednio związane z powierzchnią właściwą materiału – im drobniejsza jest D[3,2], tym większa jest powierzchnia na gram. Więcej informacji o tym, jak obliczana jest powierzchnia właściwa i dlaczego jest to istotne, zobacz nasze Często zadawane pytania dotyczące określonej powierzchni pyłu krzemionkowego.

D[4,3] — Średnia ważona objętością (Średnia Brouckere’a)

D[4,3] oblicza się, ważąc każdą cząstkę według jej objętości. Ponieważ objętość skaluje się z sześcianem średnicy, większe cząstki mają nieproporcjonalny udział w tej średniej. W rezultacie, D[4,3] jest wrażliwy na obecność grubych cząstek lub nieprzerwanych aglomeratów – nawet niewielka liczba dużych cząstek może podnieść D[4,3] zauważalnie.

D[4,3] jest “standard” oznacza, że ​​większość przyrządów do dyfrakcji laserowej raportuje domyślnie, i to właśnie do niego odnosi się większość dostawców, podając ofertę “średni rozmiar cząstek.” Jest to odpowiednia wartość do wykorzystania na przykład podczas modelowania zachowania masowego w zawieszeniu, podczas przewidywania, jak opary krzemionki będą rozproszone w wodzie zamieszanej, lub oszacowanie wpływu wielkości cząstek na urabialność betonu.

Dla wysokiej jakości oparów krzemionkowych, D[4,3] zazwyczaj mieści się w zakresie 0,15–0,25 µm.

Związek między D[3,2] i D[4,3]

Ponieważ D[3,2] wagi względem powierzchni (drobne cząstki) i D[4,3] wagi w stosunku do objętości (grubsze cząstki), D[4,3] jest zawsze większy niż D[3,2] dla tej samej próbki. Rozmiar odstępu między nimi mówi ci coś przydatnego na temat dystrybucji:

• Mała szczelina (D[4,3] / D[3,2] podle 1.0) wskazuje na wąską, rozkład jednolity z kilkoma większymi wartościami odstającymi.
• Duża luka sugeruje szerokie rozmieszczenie lub obecność aglomeratów ciągnących D[4,3] w górę.

Do dobrze wytworzonego pyłu krzemionkowego, D[4,3] / D[3,2] typowy jest stosunek w przedziale 1,3–1,8. Wskaźniki znacznie powyżej 2.0 może uzasadniać zbadanie jakości rozdrobnienia lub warunków przechowywania.

Tabela podsumowująca: D[3,2] kontra D[4,3]

How to Use These Values When Buying Silica Fume

When requesting PSD data from a supplier, look for the following:

• D50 below 0.20 um. This confirms the material is genuinely sub-micron and suitable for high-performance concrete. A D50 above 0.30 μm may indicate poor de-agglomeration or an inferior grade of material.
• D90 below 0.60 um. A high D90 suggests agglomerates or broad distribution. For UHPC and reactive powder concrete, target D90 below 0.50 um.
• Consistency across batches. Request PSD reports from multiple production lots. D50 and D90 should remain stable. Drift in D90 over successive batches often signals storage or processing issues.
• Measurement conditions stated. Always check what dispersant was used and whether ultrasonic pre-treatment was applied. Results measured in water versus ethanol, or with versus without sonication, are not directly comparable.

Dane PSD należy czytać łącznie z pełną zawartością COA — SiO₂, LOI, wilgoć, i wskaźnik aktywności siłowej. Aby uzyskać wskazówki dotyczące wymagania dotyczące rozdrobnienia oparów krzemionki zgodnie z ASTM C1240, a także w jaki sposób efekt wypełnienia mikrowypełniaczem zależy od wielkości cząstek, zapoznaj się z naszymi powiązanymi przewodnikami.

Zagęszczony vs. Niezagęszczony: Czy forma fizyczna wpływa na PSD?

Jednym z częstych źródeł nieporozumień jest różnica pomiędzy wynikami PSD dla pyłów krzemionki zagęszczonej i niezagęszczonej. Chemicznie, obie formy są identyczne. Jednak zagęszczanie – proces mechaniczny, który powoduje zagęszczenie luźnych oparów krzemionki w granulki lub peletki w celu ułatwienia manipulacji – może mieć wpływ na sposób pomiaru PSD.

Jeśli zagęszczona próbka nie zostanie odpowiednio rozproszona przed pomiarem dyfrakcji laserowej, aglomeraty można wykryć jako duże cząstki, pompowanie D90 i D[4,3]. To artefakt pomiarowy, nie jest prawdziwą właściwością materiału. Dobrze przeprowadzony test PSD wykorzystuje odpowiednią energię ultradźwiękową do rozbicia aglomeratów przed pomiarem, tak aby wynik odzwierciedlał wielkość cząstek pierwotnych, a nie wielkość aglomeratu.

Porównując raporty PSD dla zagęszczonej i niezagęszczonej krzemionki, zawsze potwierdzaj, że użyto tego samego protokołu pomiarowego i tego samego środka dyspergującego. Więcej informacji na temat praktycznych różnic pomiędzy tymi postaciami produktów, zobacz nasz artykuł na temat różnica pomiędzy zagęszczonymi i nie zagęszczonymi pyłami krzemionkowymi.

Streszczenie

Parametry rozkładu wielkości cząstek to nie tylko przypisy techniczne — stanowią one bezpośredni wkład w projektowanie mieszanki, przewidywanie reaktywności, i kwalifikacje dostawców. Oto krótkie odniesienie:

• D10: Najlepszy 10% cząstek. Niska wartość wskazuje na wysoce reaktywną drobną frakcję.
• D50: Mediana. The primary benchmark for comparing silica fume fineness across suppliers.
• D90: The coarse tail. A high value may signal agglomeration or poor process control.
• D[3,2]: Surface-weighted mean. Most relevant for reactivity and admixture behavior.
• D[4,3]: Volume-weighted mean. Most relevant for bulk suspension and workability prediction.

Henan Superior Abrasives provides PSD documentation — including D10, D50, D90, D[3,2], i D[4,3] — for our zagęszczony I niezagęszczony silica fume grades on request. Contact our technical team to request a sample pack with full test data before placing an order.

Informacje o materiałach ściernych Henan Superior (HSA)
Henan Superior Abrasives is a China-based manufacturer and global exporter of silica fume (mikrokrzemionka), węglik krzemu, and related industrial minerals, supplying concrete producers and construction materials companies across 30+ countries. HSA produces densified and undensified silica fume powder compliant with ASTM C1240 and EN 13263, available in grades from 85% Do 96% Sio₂. For product documentation or samples, contact our export team.