A sílica ativa é produzida como subproduto na fabricação de silício metálico e ligas de ferrossilício, que são comumente usados ​​em vários aplicações industriais incluindo produção de aço e alumínio, produção de silicone, fabricação de chips de computador, e mais.

E embora esses materiais apresentem um grande valor, seu subproduto sílica ativa desempenha um papel importante na indústria de concreto. Continue lendo para descobrir o que exatamente é a sílica ativa e o que a torna uma adição inestimável ao concreto.

Os diferentes tipos de aditivos para concreto que você deve conhecer

O que é sílica fume?

Fumaça de sílica, também conhecida como sílica volatilizada, micro sílica, ou sílica ativa condensada, é um material pozolânico, que apresenta um pó d de cor cinza, algo semelhante em aparência a cinzas volantes ou cimento Portland. Consiste principalmente em materiais não cristalinos (ou amorfo) Dióxido de Silício (SiO2), com cada partícula sendo aproximadamente 0.01 vezes o tamanho de uma partícula média de cimento.

Sempre que os produtores de concreto precisam modificar as propriedades naturais do concreto, SCM ou materiais de cimentação suplementares podem ser usados ​​para alcançar as propriedades desejadas. Esses materiais são normalmente adicionados ao concreto durante a dosagem e são usados ​​como substitutos de uma parte do cimento Portland..

A sílica ativa é um exemplo de tais SCMs. Devido às suas propriedades químicas e físicas, concreto contendo fumaça de silício pode se tornar muito durável e ganhar resistência incrível.

No entanto, existem certos problemas associados ao uso de sílica ativa no concreto. Como tal, seu uso indiscriminado não é recomendado. Em vez de, as aplicações de sílica ativa devem ser limitadas a produtos altamente especializados.

O que significa “pozolânico”?

Material pozolânico descreve um material que pode reagir com hidróxido de cálcio (Cap). É um material silicioso ou silicioso e aluminoso que não possui valor cimentício, mas, na presença de umidade e uma forma altamente dividida, reage quimicamente com CH em temperaturas regulares para formar um material com propriedades cimentícias.

O termo Pozolânico vem de uma pequena cidade italiana, Pozzuoli. Nesta cidade, os primeiros romanos combinaram cinzas vulcânicas com rocha calcária para criar argamassas para unir pedras maciças. Ainda hoje, duas mil décadas depois, as estruturas resultantes mantêm sua robustez.

A sílica ativa é um exemplo de materiais pozolânicos artificiais e é, portanto, amplamente utilizado na indústria de concreto.

Como funciona a sílica ativa no concreto?

Depois que o cimento Portland é misturado com água, eles começam a “hidratar” ou responder um ao outro. Durante este processo, uma reação química forma duas moléculas químicas:

1. Hidrato de Silicato de Cálcio (Csh), que é o principal composto responsável pela cristalização.
2. Hidróxido de Cálcio (Cap), que é um subproduto da reação, também conhecido como “cal livre”. Este composto é responsável por nada mais do que lixiviar do concreto ou revestir poros acessíveis dentro do concreto..

Uma reação pozolânica ocorre entre a sílica ativa e o CH, criando moléculas adicionais de CSH dentro dos vazios das partículas de cimento hidratado. Estas moléculas adicionais de CSH proporcionam maior resistência à flexão, compressivo, e poder de ligação para concreto. Eles também criam uma matriz geralmente mais saudável, à medida que suprimentos extras de CS preenchem regiões que de outra forma teriam ficado com poucos vazios, sujeito a substâncias nocivas e entrada potencial.

A sílica ativa para uso em concreto está disponível nas formas seca e úmida. Geralmente é adicionado durante a produção de concreto em 5% para 10% por peso em uma fábrica de concreto e foi produzido com sucesso em plantas de mistura seca e central.

Prós e contras da sílica ativa no concreto

Hoje, A sílica ativa é amplamente utilizada na indústria da construção, por isso é importante entender quais propriedades a sílica ativa traz ao concreto, bem como suas vantagens e desvantagens associadas.

Vantagens da Microsílica no Concreto

Sendo um material pozolânico eficaz, A sílica ativa é comumente adicionada ao concreto para melhorar suas propriedades, em particular a força de ligação, resistência à compressão, e resistência à corrosão.

As principais vantagens do uso de sílica ativa no concreto incluem:

• A sílica ativa apresenta uma carga inorgânica neutra com propriedades incrivelmente estáveis propriedades químicas e físicas. Não participa da reação de cura, não contém água cristalina, e não afeta o metabolismo da reação.
• Adicionar sílica ativa ao concreto pode aumentar a condutividade térmica e retardar a chama, bem como alterar a viscosidade do adesivo.
• Tem ótimo desempenho de adsorção, não produz fenômeno de aglomeração, é fácil de misturar, e oferece boa infiltração para vários tipos de resina.
• A adição de sílica ativa permite reduzir o pico de temperatura exotérmica da reação de cura da resina epóxi, a taxa de encolhimento de produtos solidificados, e seu coeficiente de expansão linear. Isto permite prevenir fissuras, eliminando tensões internas.
• A sílica ativa possui propriedades como forte densificação, distribuição de tamanho razoável, bem como grande resistência ao desgaste e dureza. Isto pode aumentar significativamente a resistência à compressão, resistência à tracção, afetar a força e a resistência ao desgaste dos produtos curados, e aumentar a resistência à abrasão por 0.5 para 2.5 vezes.
• Baixo teor de impurezas, pó de silício puro, e propriedades químicas e físicas estáveis ​​acrescentam resistência ao arco e boas propriedades de isolamento ao material de cura.
• A sílica ativa consiste em grãos de tamanho fino e se distribui razoavelmente, o que significa que pode efetivamente eliminar ou reduzir a estratificação e a precipitação.
• Sílica (SiO2) dentro da sílica ativa pertence a materiais inertes. Isso significa que não entra em reação com a maioria dos alcalóides e ácidos. Se o pó de silício estiver distribuído uniformemente na superfície dos objetos, aumenta a cavitação e a resistência à corrosão por 3 para 16 vezes.
• O módulo de elasticidade relativo da sílica ativa está entre 10% e 20% depois 300 para 500 Ciclos de congelamento e inchaço, enquanto o módulo de elasticidade do concreto sem adição de sílica ativa é 30% para 73% depois 25 para 50 ciclos. Portanto, a adição de sílica ativa ao concreto permite melhorar a resistência ao gelo.
• A sílica ativa é um pó muito fino. Quando usado como material de enchimento de polímero, pode reduzir a quantidade de carga e economizar a quantidade necessária de polímero, reduzindo assim o custo total do produto.

Desvantagens da sílica pirogênica no concreto

A sílica ativa não é um composto mágico. Naturalmente, o uso de sílica ativa no concreto apresenta certas dificuldades:

• Construção difícil e baixa trabalhabilidade. A trabalhabilidade do concreto é um fator significativo no desenvolvimento da proporção da mistura de concreto. Infelizmente, concreto com sílica ativa apresenta baixa trabalhabilidade. O concreto contendo sílica ativa não é fácil de rebocar e é difícil de fazer vibrar com granulação fechada. Isso leva à diminuição da suavidade e uniformidade da superfície do concreto..
• Encolhimento a seco. A sílica ativa aumenta a taxa de retração do concreto, especialmente encolhimento a seco precoce. Isso afeta a resistência geral do concreto, tornando-o mais propenso a fissuras.. Por exemplo, depois que a construção estiver concluída, fortalecer os sprinklers e a manutenção da água pode diminuir o problema, mas as rachaduras ainda são inevitáveis ​​na maioria dos projetos de construção.
• Rachaduras de temperatura. O concreto contendo sílica ativa se desenvolve rapidamente, enquanto o calor de hidratação do concreto correspondente também se dissipa rapidamente. Isso leva ao aumento da temperatura do calor de hidratação do concreto, aumentando a tensão de alta temperatura dentro do material. A concentração de tensão dentro da fissura de retração a seco pode fazer com que a fissura se estenda, levando à formação de fissuras de transfixação.

Aplicações de sílica ativa em concreto

As duas principais aplicações da microsílica no concreto envolvem a criação de misturas de concreto de alto desempenho e alta resistência.

Concreto de alto desempenho (HPC)

Concreto de alto desempenho (HPC) produzido com sílica ativa foi identificado como um dos materiais avançados mais valiosos necessários para a construção de infraestrutura.

Além de maior durabilidade e maior resistência, HPC contendo sílica ativa proporciona maior resistência à abrasão, produtos químicos, e corrosão, resistência aprimorada, e maior sustentabilidade e eficiência de custos do ciclo de vida.

Plataformas de estacionamento, pontes rodoviárias, sobreposições de deck de ponte, e estruturas marítimas estão sujeitas a deterioração contínua devido à abrasão, corrente de corrosão do vergalhão, e ataque químico. A sílica ativa é usada para proteger o concreto contra a água do mar, Sais de degelo, forte impacto, e tráfego, minimizando assim as despesas de manutenção.

As principais vantagens do concreto de alto desempenho incluem:

• Maior resistência ao impacto e à abrasão em pisos, convés, sobreposições, e estruturas verticais
• Resistividade elétrica extremamente alta
• A permeabilidade muito baixa à intrusão de água e cloreto
• Resistência superior ao impacto químico de ácidos, cloretos, sulfatos, e nitratos

Concreto de alta resistência

O concreto de alta resistência produzido com sílica ativa proporciona maior flexibilidade de projeto para engenheiros e arquitetos. É tradicionalmente utilizado em edifícios altos com o benefício de aumentar o espaço útil, pois permite o uso de colunas menores. O concreto de alta resistência contendo sílica ativa é frequentemente usado em vigas protendidas e pré-moldadas, permitindo vãos maiores em projetos de pontes estruturais.

Key benefits of high-strength concrete include:

• High elastic modulus exceeding 7 million psi (40,000 Mpa)
• Compressive strength of up to 20,000 psi (140 Mpa)
• High early strength for precast applications and fast-track projects
• High flexural strength of up to 2,000 psi (12 MPa)

The Takeaway

Silica fume is a highly efficient pozzolanic material that has significant potential for use in concrete, as it allows to enhance durability and mechanical properties of the material. The applications of silica fume in concrete include bridges, parking structures, bridge decks, arranha-céus, e mais.

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