Muội silic được sản xuất như một sản phẩm phụ trong sản xuất kim loại silic và hợp kim ferrosilicon, thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp bao gồm sản xuất thép và nhôm, sản xuất silicon, chế tạo chip máy tính, và nhiều hơn nữa.
Và trong khi những vật liệu này có giá trị lớn, khói silic sản phẩm phụ của họ đóng một vai trò lớn hơn trong ngành công nghiệp bê tông. Đọc tiếp để tìm hiểu chính xác silica fume là gì và điều gì làm cho nó trở thành một chất bổ sung vô giá cho bê tông.
Các loại phụ gia bê tông khác nhau mà bạn nên biết
Silica Fume là gì?
Silica fume, còn được gọi là silica bay hơi, vi silic, hoặc khói silic ngưng tụ, là vật liệu puzolan, có dạng bột d màu xám, bề ngoài tương tự như tro bay hoặc xi măng Portland. Nó bao gồm chủ yếu là không kết tinh (hoặc vô định hình) silic dioxit (SiO2), với mỗi hạt xấp xỉ 0.01 lần kích thước của một hạt xi măng trung bình.
Bất cứ khi nào các nhà sản xuất bê tông cần sửa đổi các đặc tính tự nhiên của bê tông, SCM hoặc vật liệu xi măng bổ sung có thể được sử dụng để đạt được các đặc tính mong muốn. Những vật liệu này thường được thêm vào bê tông trong quá trình trộn và được sử dụng để thay thế cho một phần xi măng Portland.
Silica fume là một ví dụ về SCM như vậy. Do tính chất hóa học và vật lý của nó, bê tông chứa khói silic có thể trở nên rất bền và đạt được sức mạnh đáng kinh ngạc.
Tuy nhiên, có một số vấn đề liên quan đến việc sử dụng silica fume trong bê tông. Như vậy, sử dụng bừa bãi của nó không được khuyến khích. Thay thế, các ứng dụng của silica fume nên được giới hạn trong các sản phẩm chuyên dụng cao.
"Pozzolanic" có nghĩa là gì?
Vật liệu Pozzolanic mô tả một loại vật liệu có thể phản ứng với Canxi Hydroxide (CH). Nó là vật liệu silic hoặc silic và nhôm không có giá trị kết dính, Nhưng, trong sự hiện diện của độ ẩm và một hình thức phân chia cao, phản ứng hóa học với CH ở nhiệt độ thông thường để tạo thành vật liệu có đặc tính kết dính.
Thuật ngữ Pozzolanic đến từ một thành phố nhỏ của Ý, Pozzuoli. ở thành phố này, Người La Mã đầu tiên đã kết hợp tro núi lửa với đá vôi để tạo ra vữa kết dính những khối đá lớn lại với nhau. Thậm chí ngày nay, hai ngàn thập kỷ sau, các cấu trúc kết quả duy trì sức mạnh của họ.
Khói silic là một ví dụ về vật liệu pozzolanic nhân tạo và là, vì thế, sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bê tông.
Silica Fume hoạt động như thế nào trong bê tông?
Sau khi xi măng Portland được trộn với nước, họ bắt đầu "hydrat hóa" hoặc phản ứng với nhau. Trong suốt quá trình này, một phản ứng hóa học hình thành hai phân tử hóa học:
- Canxi Silicat hydrat (CSH), là hợp chất chính chịu trách nhiệm kết tinh.
- canxi hydroxit (CH), đó là sản phẩm phụ của phản ứng, còn được gọi là "vôi tự do". Hợp chất này không chịu trách nhiệm gì khác ngoài việc rò rỉ từ bê tông hoặc lót các lỗ có thể tiếp cận bên trong bê tông.
Một phản ứng pozzolanic xảy ra giữa silica fume và CH, tạo ra các phân tử CSH bổ sung trong khoảng trống của các hạt xi măng ngậm nước. Các phân tử CSH bổ sung này cung cấp khả năng uốn dẻo nâng cao, nén, và sức mạnh liên kết cho bê tông. Họ cũng tạo ra một ma trận lành mạnh hơn, khi các nguồn cung cấp CS bổ sung lấp đầy các khu vực mà lẽ ra sẽ có ít khoảng trống hơn, chịu các chất có hại và khả năng xâm nhập.
Silica fume dùng trong bê tông có cả dạng khô và dạng ướt. Nó thường được thêm vào trong quá trình sản xuất bê tông tại 5% đến 10% tính theo trọng lượng tại nhà máy bê tông và đã được sản xuất thành công ở cả nhà máy trộn khô và trộn trung tâm.
Ưu và nhược điểm của Silica Fume trong bê tông
Hôm nay, silica fume được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xây dựng, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu những tính chất mà silica fume mang lại cho bê tông, cũng như những ưu điểm và nhược điểm liên quan của nó.
Ưu điểm của Microsilica trong bê tông
Là một vật liệu puzolan hiệu quả, silica fume thường được thêm vào bê tông để cải thiện tính chất của nó, đặc biệt là độ bền liên kết, cường độ nén, và chống ăn mòn.
Những ưu điểm chính của việc sử dụng silica fume trong bê tông bao gồm:
- Silica fume trình bày một chất độn vô cơ trung tính với độ ổn định đáng kinh ngạc tính chất hóa học và vật lý. Nó không tham gia vào phản ứng đóng rắn, không chứa nước kết tinh, và không ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa phản ứng.
- Thêm khói silica vào bê tông có thể làm tăng tính dẫn nhiệt và khả năng chống cháy, cũng như thay đổi độ nhớt của chất kết dính.
- Nó có hiệu suất hấp phụ tuyệt vời, không tạo ra hiện tượng kết tụ, rất dễ trộn, và cung cấp khả năng thấm tốt cho các loại nhựa khác nhau.
- Việc bổ sung silica fume cho phép giảm nhiệt độ cực đại tỏa nhiệt của nhựa epoxy trong phản ứng đóng rắn, tỷ lệ co ngót của các sản phẩm đông đặc, và hệ số giãn nở tuyến tính của chúng. Điều này cho phép ngăn ngừa nứt bằng cách loại bỏ ứng suất bên trong.
- Silica fume sở hữu các đặc tính như mật độ mạnh, phân bố kích thước hợp lý, cũng như khả năng chống mài mòn và độ cứng lớn. Điều này có thể làm tăng đáng kể cường độ nén, sức căng, ảnh hưởng đến độ bền và khả năng chống mài mòn của các sản phẩm được bảo dưỡng, và tăng khả năng chống mài mòn bằng cách 0.5 đến 2.5 lần.
- Hàm lượng tạp chất thấp, bột silicon nguyên chất, và tính chất vật lý và hóa học ổn định thêm khả năng chống vòm và tính chất cách nhiệt tốt cho vật liệu bảo dưỡng.
- Silica fume bao gồm các hạt có kích thước mịn và phân bố hợp lý, có nghĩa là nó có thể loại bỏ hoặc giảm hiệu quả sự phân tầng và lượng mưa.
- silic (SiO2) trong khói silica thuộc về vật liệu trơ. Điều này có nghĩa là nó không phản ứng với hầu hết các ancaloit và axit. Nếu bột silicon được phân bố đều trên bề mặt vật thể, nó làm tăng khả năng chống xâm thực và ăn mòn bằng cách 3 đến 16 lần.
- Mô đun đàn hồi tương đối của silica fume nằm trong khoảng 10% và 20% sau đó 300 đến 500 chu kỳ đóng băng-tan băng, trong khi mô đun đàn hồi của bê tông không bổ sung khói silic là 30% đến 73% sau đó 25 đến 50 chu kỳ. Vì vậy, việc bổ sung khói silica vào bê tông cho phép cải thiện khả năng chống băng giá.
- Silica fume là bột rất mịn. Khi được sử dụng làm vật liệu làm đầy polymer, nó có thể giảm lượng tải và tiết kiệm lượng polymer cần thiết, do đó làm giảm chi phí tổng thể của sản phẩm.
Nhược điểm của Silica bốc khói trong bê tông
Silica fume không phải là một hợp chất ma thuật. Một cách tự nhiên, việc sử dụng silica fume trong bê tông đi kèm với những khó khăn nhất định:
- Xây dựng khó khăn và khả năng làm việc kém. Khả năng làm việc của bê tông là một yếu tố quan trọng trong sự phát triển của tỷ lệ hỗn hợp bê tông. Không may, bê tông khói silic thể hiện khả năng làm việc kém. Bê tông chứa khói silic không dễ trát và khó chế tạo rung hạt chặt. Điều này dẫn đến giảm độ mịn và đồng nhất của bề mặt bê tông.
- co ngót khô. Khói silic làm tăng tốc độ co ngót của bê tông, đặc biệt là co rút khô sớm. Điều này ảnh hưởng đến cường độ tổng thể của bê tông bằng cách làm cho nó dễ bị nứt hơn. Ví dụ, sau khi xây dựng xong, tăng cường vòi phun nước và bảo trì nước có thể làm giảm vấn đề, nhưng vết nứt vẫn là điều khó tránh khỏi ở hầu hết các công trình xây dựng.
- vết nứt nhiệt độ. Bê tông chứa khói silic phát triển nhanh chóng, trong khi nhiệt hydrat hóa bê tông tương ứng cũng tiêu tan nhanh chóng. Điều này dẫn đến tăng nhiệt độ thủy hóa bê tông, tăng ứng suất nhiệt độ cao trong vật liệu. Sự tập trung ứng suất bên trong vết nứt co ngót khô có thể làm cho vết nứt kéo dài ra, dẫn đến sự hình thành các vết nứt xuyên.
Ứng dụng của Silica Fume trong bê tông
Hai ứng dụng chính của micro silica trong bê tông liên quan đến việc tạo ra hỗn hợp bê tông cường độ cao và hiệu suất cao.
Bê tông tính năng cao (HPC)
Bê tông hiệu suất cao (HPC) được sản xuất bằng silica fume đã được xác định là một trong những vật liệu tiên tiến có giá trị nhất cần thiết cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng.
Ngoài việc tăng cường độ bền và tăng sức mạnh, HPC có chứa silica fume giúp tăng khả năng chống mài mòn, hóa chất, và ăn mòn, tăng cường độ dẻo dai, và cải thiện tính bền vững và hiệu quả chi phí vòng đời.
sàn đậu xe, cầu đường cao tốc, lớp phủ mặt cầu, và các công trình biển có thể bị xuống cấp liên tục do mài mòn, hiện tại ăn mòn cốt thép, và tấn công hóa học. Silica fume được sử dụng để bảo vệ bê tông khỏi nước biển, muối khử băng, tác động nặng nề, và giao thông, do đó giảm thiểu chi phí bảo trì.
Ưu điểm chính của bê tông tính năng cao bao gồm:
- Tăng tác động và khả năng chống mài mòn trên sàn nhà, bộ bài, lớp phủ, và cấu trúc thẳng đứng
- Điện trở suất cực cao
- Khả năng thấm nước và clorua rất thấp
- Khả năng chống lại tác động hóa học từ axit vượt trội, clorua, sunfat, và nitrat
Bê tông cường độ cao
Bê tông cường độ cao được sản xuất bằng khói silic mang lại sự linh hoạt hơn trong thiết kế cho các kỹ sư và kiến trúc sư. Theo truyền thống, nó được sử dụng trong các tòa nhà cao tầng vì lợi ích tăng không gian sử dụng, vì nó cho phép sử dụng các cột nhỏ hơn. Bê tông cường độ cao chứa silica fume thường được sử dụng trong dầm dự ứng lực và dầm đúc sẵn, cho phép nhịp lớn hơn trong thiết kế cầu kết cấu.
Lợi ích chính của bê tông cường độ cao bao gồm:
- Mô đun đàn hồi cao vượt quá 7 triệu psi (40,000 Mpa)
- Cường độ nén lên đến 20,000 tâm thần (140 Mpa)
- Cường độ sớm cao cho các ứng dụng đúc sẵn và các dự án theo dõi nhanh
- Độ bền uốn cao lên đến 2,000 tâm thần (12 MPa)
Mang đi
Silica fume là một vật liệu pozzolanic hiệu quả cao có tiềm năng đáng kể để sử dụng trong bê tông, vì nó cho phép tăng cường độ bền và tính chất cơ học của vật liệu. Các ứng dụng của silica fume trong bê tông bao gồm cầu, cấu trúc bãi đậu xe, sàn cầu, các tòa nhà cao tầng, và nhiều hơn nữa.
Mua khói silic đông đặc và khói silic không đông đặc chất lượng cao từ HSA Material ngay hôm nay.
