ซิลิกาฟูมหรือไมโครซิลิกา
ซิลิกาฟูม เนื่องจากวัสดุอสัณฐานไม่ได้แสดงลำดับคริสตัลในระยะไกล. เป็นผลพลอยได้จากเตาอาร์คไฟฟ้าที่ใช้ในการผลิตโลหะซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอน. เป็นปอซโซลานิกที่ละเอียดมาก, มีขนาดอนุภาค 150 นาโนเมตร. ความละเอียดมากเช่นนี้ทำให้เป็นส่วนผสมในอุดมคติสำหรับคอนกรีต. คอนกรีตซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นตัวอย่างที่ได้รับความนิยมมากที่สุด. คอนกรีตที่มีซิลิกาฟูมเป็นส่วนผสมจะมีความเหนียวมากกว่ามาก. เนื่องจากมีพื้นที่ผิวที่สูงมาก, ช่วยลดการใช้น้ำในขณะเตรียมคอนกรีตและยังช่วยลดการตกเลือดได้มาก.
Metakaolin
Metakaolin, ตามชื่อที่แนะนำ, ได้มาจากแร่ดินเหนียวเคโอลิไนต์. นิยมใช้ในการผลิตเครื่องลายคราม. แม้ว่าขนาดอนุภาคของเมตาไคโอลินจะเล็กกว่าคอนกรีตก็ตาม, ซิลิกาฟูมมีขนาดเล็กกว่ามาก. ในรูปของเคโอลิไนต์ที่ผ่านการเผาแบบไร้น้ำ, มันให้กำลังอัดที่ดีขึ้นในขณะที่ลดการซึมผ่าน. นิยมใช้ในคอนกรีตสมรรถนะสูง, ไฟเบอร์ซีเมนต์, ปูน, และปูนปั้น.
| โครงการ | ซีโอ₂,% | อัล₂อ₃,% | เฟ₂อ₃,% | CaO,% | MgO,% | ค,% | ความเป็นด่างทั้งหมด,% | พื้นที่ผิวเฉพาะ,㎡/g |
| Metakaolin | 54.66 | 40.19 | 0.84 | 0.12 | 0.084 | 0.0037 | 0.32 | 15.1 |
| ซิลิกาฟูม | 94.48 | / | / | / | / | 0.013 | / | 19.32 |
การวิเคราะห์ทางเคมีกายภาพ
เปรียบเทียบการใช้งานในคอนกรีตเถ้าลอย
ตาม. วิจัย, พบว่าการใช้ซิลิกาฟูมในคอนกรีตเถ้าลอยช่วยลดการยืดตัวของการตกตะกอน. ในขณะที่เมตาไคโอลินจะเพิ่มการยืดตัวของการตกต่ำ จึงทำให้มีความแข็งแรงยาวนาน. การยืดตัวของซิลิกาฟูมเพียง 360 มม, ในขณะที่เมตาไคโอลินมีการขยายตัวลดลงถึง 600Mn. วัสดุทั้งสองมีความต้านทานต่อการแทรกซึมของคลอไรด์ดีขึ้น. ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของคลอไรด์ไอออนสำหรับซิลิกาฟูมคือ 3.20, ในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์ของเมตาไคโอลินคือ 7.47.
การเปรียบเทียบผลกระทบต่อคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดินบริเวณกว้าง
ดินที่กว้างขวางเช่นเบนโทไนต์หรือมอนต์มอริลโลไนต์ถูกนำมาใช้ในการสร้างโครงสร้างหลายแห่งทั่วโลก. มีแนวโน้มที่จะบวมหรือหดตัวตามปริมาณน้ำที่มีอยู่ในบริเวณใกล้เคียง. ยังคงเป็นข้อเท็จจริงที่ว่าดินที่กว้างขวางสร้างความเสียหายให้กับบ้านเรือนมากกว่าน้ำท่วมและแผ่นดินไหวรวมกัน. โครงสร้างที่ทำจากดินที่กว้างขวางสามารถเกิดรอยแตกร้าวและความเสียหายได้ขึ้นอยู่กับการทรุดตัวของดินที่แตกต่างกัน. ทั้งซิลิกาฟูมและเมตาคาโอลินถูกใช้เป็นสารเพิ่มความคงตัวเพื่อบำบัดดินที่กว้างขวาง. เดอะ ศึกษา ส่วนผสมที่เตรียมไว้ซึ่งมีความเข้มข้นต่างกันของวัสดุทั้งสองชนิด. การเติมซิลิกาฟูมเพิ่มขีดจำกัดของ Atterberg สำหรับส่วนผสม, ในขณะที่เมตาไคโอลินลดลง. ซิลิกาฟูมลดความถ่วงจำเพาะของส่วนผสมและเมตาไคโอลินเพิ่มขึ้น. และสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้, เมตาไคโอลินเพิ่มน้ำหนักแห้งสูงสุดและลดปริมาณน้ำที่เหมาะสมของส่วนผสม. ผลกระทบจะเป็นกระจกตรงข้ามเมื่อเติมซิลิกาฟูมลงในส่วนผสม.
การเปรียบเทียบผลกระทบต่อปฏิกิริยาอัลคาไล-ซิลิกา
เมตาไคโอลินและซิลิกาฟูมที่มีปฏิกิริยาสูง ศึกษา สำหรับเคมีของ ASR (ปฏิกิริยาอัลคาไลซิลิกา) สินค้า. วัสดุทั้งสองควบคุมการขยายตัวของแท่งปูนอย่างเท่าเทียมกัน. โดยทั่วไปปริมาณแคลเซียมในผลิตภัณฑ์ ASR จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป, ส่วนผสมที่เติมซิลิกาฟูมและเมตาไคโอลินจะช่วยลดอัตราการเติบโต. อีกด้วย, อัตราส่วนแคลเซียม-ซิลิกาสำหรับผลิตภัณฑ์ ASR เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง, ตามแนวโน้มเชิงเส้น.
ดินขาวประกอบด้วย 40.19% ของ Al203 และ 54.66% ของ Si02, ซึ่งเป็นส่วนผสมที่ออกฤทธิ์ในปริมาณสูงและเอื้อต่อการเร่งความชุ่มชื้นของซีเมนต์และปรับปรุงความแข็งแรงเบื้องต้นของปูนหรือคอนกรีต; พื้นที่ผิวจำเพาะคือ 15.lm2/g และอนุภาคละเอียด, ซึ่งเอื้อต่อผลการเติมของวัสดุ. ปริมาณไอออนที่เป็นอันตรายและอัลคาไลทั้งหมดต่ำมากจนไม่มีผลเสียต่อปูนหรือคอนกรีต.
การเปรียบเทียบความลื่นไหลของคอนกรีต
ความลื่นไหลของคอนกรีตมีบทบาทสำคัญในธุรกิจก่อสร้าง. คุณสมบัติเหมือนสเปรด, ตกต่ำ, และการสูญเสียที่ตกต่ำได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง. ได้สรุปไว้ในก ศึกษา ที่ 5% ถึง 15% การมีเมตาไคโอลินช่วยให้คอนกรีตสามารถทำงานได้ดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้ซิลิกาฟูม. เป็นการอนุมานเสริม, การศึกษายังตั้งข้อสังเกตอีกว่าสามารถปรับปรุงความลื่นไหลของคอนกรีตเมตาไคโอลินเพิ่มเติมได้โดยการใช้ตะกรันเตาถลุงแบบบดละเอียด (จีบีเอส), ซึ่งดีกว่าคอนกรีตที่มีซิลิกาฟูมอีกครั้ง.
การเปรียบเทียบความทนทานของคอนกรีต
การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน เมษายน 2022 ทบทวนผลกระทบของซิลิกาฟูมและเมตาไคโอลินบนคอนกรีต. พวกเขาตรวจสอบการซึมผ่านของก๊าซ, ความพรุนที่เข้าถึงน้ำได้, ความต้านทานไฟฟ้า, และการแพร่กระจายของคลอไรด์ไอออน. ส่วนผสมคอนกรีตที่มีปริมาณสารเติมแต่งต่างกันถูกเตรียมโดยใช้อัตราส่วนน้ำ/สารยึดเกาะต่างกัน. สังเกตปฏิกิริยาปอซโซลานิกในโครงสร้างจุลภาคของคอนกรีต. ความพรุนที่เข้าถึงน้ำได้ลดลงจาก 11% ถึง 1% ด้วยการนำซิลิกาฟูมมาผสมคอนกรีต. อย่างไรก็ตาม, ความพรุนที่เข้าถึงน้ำได้ลดลง 12% ถึง 4% กับเมตาไคโอลินเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างคอนกรีตควบคุม.
การแพร่กระจายของไอออนคลอไรด์ลดลงด้วยการใช้ซิลิกาฟูมจาก 54% ถึง 75%. ขณะที่คลอไรด์ไอออนแพร่เปลี่ยนจาก 55% ถึง 86% ด้วยการแนะนำเมตาไคโอลิน. พบว่าสารเติมแต่งทั้งสองชนิดส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการซึมผ่านของก๊าซในคอนกรีต. การปรากฏตัวของ Metakaolin ช่วยลดการซึมผ่านของ 5% ถึง 28%. ในทางตรงกันข้าม, การซึมผ่านลดลงจาก 6% ถึง 22% หลังจากเติมซิลิกาฟูมแล้ว. ความต้านทานไฟฟ้าเริ่มจาก 64% ถึง 163% ด้วยซิลิกาฟูมและจาก 50% ถึง 104% กับเมตาไคโอลิน.
เมื่อเติมสารเติมแต่งทั้งสองเข้าไปแล้ว, การศึกษายังสรุปว่ามีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความทนทานในการทดสอบและกำลังรับแรงอัดสำหรับส่วนผสมคอนกรีตที่แตกต่างกัน.
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคในแมกนีเซียมออกไซด์
แมกนีเซียมออกไซด์หรือแมกนีเซียถือเป็นวัสดุทนไฟอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูง. ตามค่าเริ่มต้น, มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำและมีการนำความร้อนสูง. พบการใช้วัสดุก่อสร้างเป็นสารกันไฟ. ผลการศึกษาสรุปว่าการเติมซิลิกาฟูมทำให้โครงสร้างจุลภาคมีความหนาแน่นมากขึ้นในส่วนผสมคอนกรีต, ส่งผลให้มีกำลังอัดเพิ่มมากขึ้น.
จะเกิดอะไรขึ้นกับปูนเมื่อรวมซิลิกาฟูมและเมตาไคโอลินเข้าด้วยกัน?
โดยทั่วไปเมื่อเตรียมคอนกรีต, มีการเพิ่มเมตาไคโอลินและซิลิกาฟูมในส่วนผสมที่แตกต่างกัน. Metakaolin บดละเอียดก่อนผสม. ซิลิกาฟูมนั้นละเอียดกว่าเมตาไคโอลินอยู่แล้ว และถูกเติมเพื่อเพิ่มกำลังอัดในคอนกรีต. ในความเป็นเอกลักษณ์ ศึกษา, เติมส่วนผสมของซิลิกาฟูมและเมตาไคโอลินลงในส่วนผสมในสัดส่วนที่แตกต่างกัน. มีการควบคุมปริมาณน้ำด้วย. ในขณะที่วัสดุทั้งสองเสริมกำลังคอนกรีตเมื่อต่อเติมแยกกัน, ดูเหมือนว่าจะแสดงผลเสริมฤทธิ์กันเมื่อเพิ่มเข้าด้วยกัน. การผสมผสานที่ยอดเยี่ยมดังกล่าวสามารถพิสูจน์ความได้เปรียบในการผลิตคอนกรีตสมรรถนะสูง.
การเปรียบเทียบผลกระทบต่อความยืดหยุ่นของคอนกรีต
ทั้งเมตาไคโอลินและซิลิกาฟูมเป็นสารเติมแต่งที่ประหยัดสำหรับการผลิตคอนกรีต. สามารถเพิ่มวัสดุปอซโซลานลงในคอนกรีตซีเมนต์เพื่อเพิ่มความแข็งแรงได้, ความทนทาน, และความสามารถในการทำงาน. ก ศึกษา สำรวจผลกระทบต่อคุณสมบัติความยืดหยุ่นของคอนกรีตเมื่อเติมซิลิกาฟูมหรือเมตาคาโอลิน. พบว่าค่าโมดูลัสเพิ่มขึ้นด้วย 12.77% เมื่อมีการเติมเมตาไคโอลินหรือซิลิกาฟูมเข้าด้วยกัน 10% ของส่วนผสม. ทดแทนปูนซีเมนต์โดย 10% การใช้วัสดุเสริมอย่างใดอย่างหนึ่งเหล่านี้สามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนการก่อสร้างได้โดยตรงและปรับปรุงความแข็งแกร่งโดยรวมของโครงสร้าง.
นอกเหนือจากกรณีข้างต้นที่สารเติมแต่งทั้งสองพิสูจน์คุณค่าแล้ว, คอนกรีตไบนารี ยังมีการปรับปรุงที่สำคัญอีกด้วย. เนื่องจากซิลิกาฟูมหรือเมทาคาโอลินสามารถทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ได้บางส่วน, มันแสดงความแข็งแกร่งและความทนทานมากขึ้น. หลังจากเปลี่ยนปูนซีเมนต์เป็นดินขาวแล้ว, อัตราทรายของคอนกรีตสามารถลดลงได้อย่างเหมาะสม, และปริมาณโพลี(กรดในตำนาน) สารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถเพิ่มขึ้นได้เล็กน้อยเพื่อปรับความรกร้างให้ตกไป 30-50 มม; หลังจากเปลี่ยนปูนซีเมนต์ด้วย 8% ซิลิกาฟูม, อัตราทรายของคอนกรีตสามารถลดลงได้อย่างเหมาะสม, และปริมาณโพลี(กรดในตำนาน) สารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถเพิ่มขึ้นได้เล็กน้อยเพื่อปรับความรกร้างให้ตกไป 30-50 มม; ผ่านการนึ่ง, ความแรงของการนึ่งของกลุ่มฐานคือ 69.6 MPa. ความแรงของการนึ่งของกลุ่มฐานคือ 69.6MPa, ความแรงของไอน้ำที่ผสมด้วย 10% ดินขาวถึง 83.6MPa และความแข็งแรงในการนึ่งของส่วนผสมด้วย 8% ซิลิกาฟูมถึง 79.SMPa, แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนปูนซีเมนต์ด้วยซิลิกาฟูมและคาโอลิไนต์สามารถปรับปรุงกำลังไอน้ำของคอนกรีตได้.
ซิลิกาฟูม, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในแง่ของความต้านทานต่อการละลายเยือกแข็งและกำลังรับแรงอัด. ในทางตรงกันข้าม, เมตาไคโอลินพิสูจน์คุณค่าของมันเกี่ยวกับคาร์บอนไดออกไซด์. เพราะฉะนั้น, การทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ด้วยสารเติมแต่งนั้นประหยัด, ทำความสะอาด, และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม.
