Диоксид кремния образуется как побочный продукт при производстве металлического кремния и сплавов ферросилиция., которые обычно используются во многих промышленное применение в том числе производство стали и алюминия, производство силикона, изготовление компьютерных чипов, и более.
И хотя эти материалы представляют большую ценность, их побочный кремнеземный дым играет большую роль в бетонной промышленности. Читайте дальше, чтобы узнать, что такое микрокремнезем и что делает его бесценным дополнением к бетону..
Различные типы добавок к бетону, о которых вы должны знать
Что такое кремнеземный дым?
Дым кремнезема, также известный как летучий кремнезем, микрокремнезем, или конденсированный микрокремнезем, представляет собой пуццолановый материал, который представляет собой порошок d серого цвета, чем-то похож на летучую золу или портландцемент. Он состоит в основном из некристаллических (или аморфный) Диоксид кремния (SiO2), каждая частица примерно 0.01 раз больше размера средней частицы цемента.
Всякий раз, когда производителям бетона необходимо изменить естественные свойства бетона, Для достижения желаемых свойств можно использовать SCM или дополнительные вяжущие материалы.. Эти материалы обычно добавляются в бетон во время замеса и используются в качестве замены порции портландцемента..
Диоксид кремния является одним из примеров таких SCM.. Благодаря своим химическим и физическим свойствам, бетон, содержащий пары кремния, может стать очень прочным и набрать невероятную прочность.
Однако, существуют определенные проблемы, связанные с использованием микрокремнезема в бетоне. Как таковой, его неизбирательное использование не рекомендуется. Вместо, применение микрокремнезема должно быть ограничено узкоспециализированными продуктами.
Что означает слово «пуццолан»?
Пуццолановый материал описывает материал, который может реагировать с гидроксидом кальция. (CH). Это кремнийсодержащий или кремнисто-глиноземистый материал, не обладающий вяжущими свойствами., но, при наличии влаги и сильно раздробленной форме, химически реагирует с CH при обычных температурах с образованием материала с цементирующими свойствами.
Термин Pozzolanic происходит от маленького итальянского городка., Поццуоли. В этом городе, ранние римляне смешали вулканический пепел с известняком, чтобы создать раствор для соединения массивных камней.. Даже сегодня, две тысячи лет спустя, полученные конструкции сохраняют свою прочность.
Кремнеземная пыль является одним из примеров искусственных пуццолановых материалов., следовательно, широко используется в бетонной промышленности.
Как работает кремнеземный дым в бетоне?
После смешивания портландцемента с водой, они начинают «гидратироваться» или реагировать друг на друга. Во время этого процесса, химическая реакция образует две химические молекулы:
- Гидрат силиката кальция (CSH), который является основным соединением, ответственным за кристаллизацию.
- Гидроксид кальция (CH), который является побочным продуктом реакции, также известный как «бесплатная известь». Это соединение не отвечает ни за что, кроме вымывания из бетона или покрытия доступных пор внутри бетона..
Пуццолановая реакция происходит между микрокремнеземом и CH., создание дополнительных молекул CSH в пустотах частиц гидратированного цемента. Эти дополнительные молекулы CSH обеспечивают улучшенный изгиб., сжимающий, и сила сцепления для бетона. Они также создают в целом более здоровую матрицу, поскольку дополнительные запасы CS заполняют области, которые в противном случае остались бы небольшими пустотами, подвержены воздействию вредных веществ и потенциальному проникновению.
Кремнеземная пыль для использования в бетоне доступна как в сухой, так и во влажной форме.. Обычно его добавляют при производстве бетона при 5% к 10% по весу на бетонном заводе и успешно производится как на сухих, так и на центральных бетонных заводах..
Плюсы и минусы диоксида кремния в бетоне
Сегодня, микрокремнезем широко используется в строительная промышленность, поэтому важно понимать, какие свойства микрокремнезем придает бетону, а также связанные с ним преимущества и недостатки.
Преимущества микрокремнезема в бетоне
Эффективный пуццолановый материал, микрокремнезем обычно добавляют в бетон для улучшения его свойств., в частности прочность связи, прочность на сжатие, и коррозионная стойкость.
К основным преимуществам использования микрокремнезема в бетоне относятся::
- Силикагель представляет собой нейтральный неорганический наполнитель с невероятно стабильным химические и физические свойства. Не участвует в реакции отверждения, не содержит кристаллической воды, и не влияет на реакцию метаболизма.
- Добавление микрокремнезема в бетон может увеличить теплопроводность и огнестойкость., а также изменить вязкость клея.
- Обладает отличной адсорбционной способностью, не вызывает явления агломерации, легко смешивается, и обеспечивает хорошую инфильтрацию для различных типов смол.
- Добавление микрокремнезема позволяет снизить экзотермическую пиковую температуру реакции отверждения эпоксидной смолы., скорость усадки затвердевших продуктов, и их коэффициент линейного расширения. Это позволяет предотвратить растрескивание за счет устранения внутренних напряжений..
- Силикатный дым обладает такими свойствами, как сильное уплотнение., разумное распределение размеров, а также большая износостойкость и твердость. Это может значительно увеличить прочность на сжатие., предел прочности, влияют на прочность и износостойкость отвержденных изделий, и увеличить сопротивление истиранию на 0.5 к 2.5 раз.
- Низкое содержание примесей, порошок чистого кремния, а стабильные химические и физические свойства придают отвержденному материалу устойчивость к дуге и хорошие изоляционные свойства..
- Кремнеземная пыль состоит из мелкозернистых зерен и распределяется разумно., это означает, что он может эффективно устранить или уменьшить расслоение и осадки.
- Кремнезем (SiO2) внутри микрокремнезема относится к инертным материалам. Это означает, что он не вступает в реакцию с большинством алкалоидов и кислот.. Если кремниевый порошок равномерно распределен по поверхности предметов, повышает кавитационную и коррозионную стойкость 3 к 16 раз.
- Относительный модуль упругости микрокремнезема находится между 10% а также 20% после 300 к 500 циклы замораживания-оттаивания, а модуль упругости бетона без добавки кремнезема составляет 30% к 73% после 25 к 50 циклы. Следовательно, добавление микрокремнезема в бетон позволяет повысить морозостойкость.
- Силикатный дым представляет собой очень мелкий порошок.. При использовании в качестве полимерного наполнителя, это может уменьшить количество загрузки и сэкономить необходимое количество полимера, тем самым снижая общую стоимость продукта.
Недостатки дымящегося кремнезема в бетоне
Дым кремнезема не волшебное соединение. Естественно, использование микрокремнезема в бетоне сопряжено с определенными трудностями.:
- Сложная конструкция и плохая обрабатываемость. Удобоукладываемость бетона является важным фактором в разработке пропорции бетонной смеси.. К сожалению, кремнеземистый бетон имеет плохую удобоукладываемость. Бетон, содержащий микрокремнезем, нелегко штукатурить, и его трудно сделать вибрирующим мелкозернистым.. Это приводит к снижению гладкости и однородности поверхности бетона..
- Сухая усадка. Диоксид кремния увеличивает скорость усадки бетона., особенно ранняя сухая усадка. Это влияет на общую прочность бетона, делая его более склонным к растрескиванию.. Например, после завершения строительства, усиление разбрызгивателя и обслуживания воды может уменьшить проблему, но трещины по-прежнему неизбежны в большинстве строительных проектов.
- Температурные трещины. Бетон, содержащий микрокремнезем, быстро развивается, в то время как соответствующая теплота гидратации бетона также быстро рассеивается. Это приводит к повышению температуры тепла гидратации бетона., увеличение высокотемпературного напряжения в материале. Концентрация напряжения в сухой усадочной трещине может привести к расширению трещины., приводит к образованию трансфиксационных трещин.
Применение кремнеземного дыма в бетоне
Два основных применения микрокремнезема в бетоне включают создание высокоэффективных и высокопрочных бетонных смесей..
Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками (HPC)
Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками (HPC) произведенный с использованием микрокремнезема, был признан одним из самых ценных передовых материалов, необходимых для строительства инфраструктуры..
В дополнение к повышенной долговечности и повышенной прочности, HPC, содержащий микрокремнезем, обеспечивает повышенную стойкость к истиранию, химические вещества, и коррозия, повышенная прочность, и улучшенная устойчивость и экономическая эффективность жизненного цикла.
Парковочные площадки, автомобильные мосты, накладки настила моста, и морские конструкции подвержены постоянному износу из-за истирания, ток коррозии арматуры, и химическая атака. Диоксид кремния используется для защиты бетона от морской воды., противогололедные соли, сильное воздействие, и трафик, тем самым минимизируя расходы на техническое обслуживание.
К основным преимуществам высокопрочного бетона относятся::
- Повышенная ударопрочность и стойкость к истиранию полов., колоды, наложения, и вертикальные конструкции
- Чрезвычайно высокое электрическое сопротивление
- Очень низкая проницаемость для проникновения воды и хлоридов
- Превосходная стойкость к химическому воздействию кислот, хлориды, сульфаты, и нитраты
Высокопрочный бетон
Высокопрочный бетон, произведенный с использованием микрокремнезема, обеспечивает большую гибкость проектирования для инженеров и архитекторов.. Традиционно используется в многоэтажных домах с целью увеличения полезной площади., поскольку это позволяет использовать столбцы меньшего размера. Высокопрочный бетон, содержащий микрокремнезем, часто используется в предварительно напряженных и сборных балках., возможность больших пролетов в конструкциях структурных мостов.
К основным преимуществам высокопрочного бетона относятся::
- Высокий модуль упругости превышает 7 миллион фунтов на квадратный дюйм (40,000 МПа)
- Прочность на сжатие до 20,000 пси (140 МПа)
- Высокая начальная прочность для сборных железобетонных изделий и ускоренных проектов
- Высокая прочность на изгиб до 2,000 пси (12 МПа)
Вынос
Кремнеземная пыль представляет собой высокоэффективный пуццолановый материал, обладающий значительным потенциалом для использования в бетоне., так как позволяет повысить прочность и механические свойства материала. Применение микрокремнезема в бетоне включает мосты., парковочные сооружения, мостовые настилы, высотных зданий, и более.
