Silica Fume або мікрокремнезем

Кремнезем як аморфний матеріал не демонструє дальнього порядку кристала. Це побічний продукт, отриманий в електродугових печах, які використовуються для виробництва металевого кремнію та феросиліцію. Будучи ультратонкою пуцолановою, він має розмір частинок 150 нм. Така надзвичайна тонкість робить його ідеальним інгредієнтом для бетону. Найпопулярнішим прикладом є портландцементний бетон. Бетон, до складу якого входить діоксид кремнію, має більшу когезію. Завдяки дуже високій площі поверхні, це допомагає зменшити використання води під час приготування бетону, а також значною мірою зменшити кровотечу.

Метакаолін

Метакаолін, як випливає з назви, отримують з глинистого мінералу каолініту. Його зазвичай використовують у виробництві порцеляни. Хоча розміри частинок метакаоліну менші, ніж у бетону, кремнезем набагато дрібніший за розміром. Як безводна кальцинована форма каолініту, він забезпечує покращену міцність на стиск, одночасно зменшуючи проникність. Він широко використовується у високоякісному бетоні, фіброцемент, розчин, та ліпниною.

Фізико-хімічний аналіз

Порівняння для використання в бетоні з летючої золи

Відповідно до дослідження, Було помічено, що використання кремнезему в бетоні з летючої золи зменшує розширення осадки. У той час як метакаолін збільшує розтягнення, що забезпечує тривалу міцність. Розширення спаду для кварцевого кремнезему становило лише 360 мм, в той час як метакаолін продемонстрував подовження спаду 600Mn. Обидва матеріали забезпечують підвищену стійкість до проникнення хлоридів. Коефіцієнт дифузії хлорид-іонів для кремнезему становить 3.20, тоді як значення коефіцієнта для метакаоліну становить 7.47.

Порівняння впливу на інженерні властивості експансивного ґрунту

Експансивний ґрунт, як-от бентоніт або монтморилоніт, використовується для будівництва кількох споруд по всьому світу. Вони, як правило, набухають або звужуються в залежності від наявності води поблизу. Залишається фактом, що великі ґрунти руйнують більше будинків, ніж повені та землетруси разом узяті. Конструкції, виготовлені з розтяжного ґрунту, можуть мати тріщини та пошкодження на основі різного осідання ґрунту. Як кремнезем, так і метакаолін використовуються як додаткові стабілізатори для обробки великого ґрунту. The вивчення готові суміші з різними концентраціями обох матеріалів. Додавання пилу кремнезему збільшило межі Аттерберга для суміші, тоді як метакаолін зменшив його. Дим кремнезему зменшував питому вагу суміші, а метакаолін підвищував. І в синхроні з цими змінами, метакаолін збільшив максимальну суху вагу та знизив оптимальний вміст води в суміші. Ефекти були дзеркально протилежними, коли до суміші додавали пил кремнезему.

Порівняння впливу на лужно-кремнеземні реакції

Високу реакційну здатність мали метакаолін і кремнезем вивчав за їхню хімію ASR (реакція лугу-кіліки) продуктів. Обидва матеріали однаково контролювали розширення розчинових стрижнів. Як правило, вміст кальцію в продуктах ASR продовжує зростати з часом, суміші з додаванням кремнезему і метакаоліну знижують темпи росту. Також, співвідношення кальцій-кремнезем для продуктів ASR постійно зростало, за лінійним трендом.

Каолін містить 40.19% Al203 і 54.66% Si02, який має високий вміст активних інгредієнтів і сприяє прискоренню гідратації цементу та покращенню початкової міцності розчину або бетону; питома поверхня 15.lm2/g і частинки дрібні, що сприяє наповнювальному ефекту матеріалу. Вміст шкідливих іонів і загального лугу настільки низький, що не робить негативного впливу на розчин або бетон.

Порівняння плинності бетону

Текучість бетону відіграє життєво важливу роль у будівельному бізнесі. Властивості типу поширення, спад, і втрати на спад ретельно контролюються. Було укладено в а вивчення що 5% до 15% Наявність метакаоліну забезпечує кращу легкоукладальність бетону порівняно з використанням кремнезему. Як додатковий висновок, Дослідження також показало, що текучість метакаолінового бетону може бути додатково покращена шляхом використання меленого гранульованого доменного шлаку (GGBS), що знову ж таки краще, ніж бетон, що містить кварцевий діоксид.

Порівняння довговічності бетону

Недавнє дослідження, опубліковане в квітень 2022 розглянули вплив кремнезему та метакаоліну на бетон. Перевірили на газопроникність, вододоступна пористість, питомий електричний опір, і дифузія іонів хлориду. Бетонні суміші з різними кількостями добавок готували з використанням різного співвідношення води/в’яжучого. Пуцоланові реакції спостерігалися в мікроструктурі бетону. Зменшилася пористість, доступна воді 11% до 1% з введенням кремнезему в бетонну суміш. Однак, пористість, доступна для води, різко впала 12% до 4% з метакаоліном порівняно з контрольованими зразками бетону.

Дифузія іонів хлориду зменшується при введенні кремнезему 54% до 75%. У той час як дифузія хлорид-іонів змінилася від 55% до 86% з введенням метакаоліну. Відзначено, що обидві добавки суттєво впливають на газопроникність бетону. Наявність метакаоліну знижує проникність 5% до 28%. На противагу, проникність знижена від 6% до 22% після додавання кремнезему. Питомий електричний опір йде від 64% до 163% з кремнеземом і від 50% до 104% з метакаоліном.

Оскільки обидві добавки були додані, Дослідження також дійшло висновку, що існує пряма кореляція між довговічністю випробування та міцністю на стиск для різних бетонних сумішей.

Зміни мікроструктури оксиду магнію

Оксид магнію або магнезія вважається вогнетривким матеріалом через його стабільність при високих температурах. За умовчанням, має низьку електропровідність і високу теплопровідність. Він знаходить застосування в будівельних матеріалах як вогнезахисний агент. Результати дослідження роблять висновок, що додавання пилу кремнезему призводить до щільнішої мікроструктури в бетонній суміші, що призводить до більшої міцності на стиск.

Що відбувається з будівельним розчином, коли кварцевий діоксид і метакаолін додаються разом?

Як правило, під час приготування бетону, метакаолін і кремнезем додають в різні суміші. Метакаолін перед змішуванням тонко подрібнюють. Дим кремнезему вже дрібніший за метакаолін і додається для підвищення міцності бетону на стиск. В унікальному вивчення, суміш кремнезему та метакаоліну додавали до сумішей у різних пропорціях. Також регулювалася кількість води. Тоді як обидва матеріали зміцнюють бетон при окремому додаванні, вони, здається, виявляють синергетичний ефект при додаванні в комбінації. Таке чудове поєднання може довести свою перевагу у виробництві високоякісного бетону.

Порівняння впливу на еластичність бетону

І метакаолін, і кремнезем є економічними добавками для виробництва бетону. Пуцоланові матеріали можна додавати в цементний бетон для підвищення його міцності, довговічність, і працездатність. А вивчення досліджували вплив на властивість модуля пружності бетону після додавання пилу кремнезему або метакаоліну. Було помічено, що значення модуля зросло на 12.77% при додаванні або метакаоліну, або кремнезему 10% суміші. Заміна цементу на 10% будь-який із цих додаткових матеріалів може призвести до прямої економії витрат на будівництво та покращення загальної міцності конструкції.

На додаток до вищезгаданих випадків, коли обидві добавки доводять свою цінність, бінарний бетон також демонструють значні покращення. Як кремнезем або метакаолін частково замінює портландцемент, він показав більшу міцність і довговічність. Після заміни цементу каоліном, кількість піску в бетоні можна відповідно зменшити, і кількість полі(міфічна кислота) високоефективний водовідновлюючий агент можна трохи збільшити, щоб відрегулювати падіння пустелі 30-50 мм; після заміни цементу с 8% Кремнезем, кількість піску в бетоні можна відповідно зменшити, і кількість полі(міфічна кислота) високоефективний водовідновлюючий агент можна трохи збільшити, щоб відрегулювати падіння пустелі 30-50 мм; через відпарювання, міцність на пару базової групи становить 69.6 МПа. Міцність пропарювання базової групи становила 69,6 МПа, міцність пропарювання суміші с 10% каолініт досяг 83,6 МПа, а міцність суміші на пару с 8% кремнезем досягає 79.SMa, вказуючи на те, що заміна цементу кварцевим кремнеземом і каолінітом може покращити міцність бетону на пропарювання.

Кремнезем, зокрема, виявився корисним з точки зору стійкості до замерзання-відтавання та міцності на стиск. На противагу, метакаолін довів свою цінність щодо карбонізації. Отже, заміна портландцементу добавками економічна, чистий, і екологічно чисті.