Silika dumanı - Silica fume
Silis dumanı, aynı zamanda olarak da bilinen, microsilica , (CAS numarası 69012-64-2, Kimyasal numarası 273-761-1) bir bir amorf (non-kristalin) polimorf silikon dioksit , silika . Silisyum ve ferrosilikon alaşım üretiminin yan ürünü olarak toplanan ultra ince tozdur ve ortalama partikül çapı 150 nm olan küresel partiküllerden oluşur. Ana uygulama alanı, yüksek performanslı beton için puzolanik malzemedir.
Bazen füme silika (pirojenik silika olarak da bilinir, CAS numarası 112945-52-5) ile karıştırılır. Bununla birlikte, dumanlı silikanın üretim süreci, parçacık özellikleri ve uygulama alanlarının tümü, silika dumanınınkinden farklıdır.
Tarih
Portland çimentosu bazlı betonlarda silis dumanının ilk testi 1952'de yapıldı. Silis dumanının özelliklerini keşfetmenin en büyük dezavantajı, deney yapılacak malzeme eksikliğiydi. İlk araştırmalar , bir hidrojen-oksijen alevinde silikon tetraklorürün yakılmasıyla yapılan amorf bir silika formu olan füme silika adı verilen pahalı bir katkı maddesi kullandı . Silis dumanı ise, elektrik ark fırınlarında elementel silikon veya ferrosilikon alaşımlarının üretiminin bir yan ürünü olan çok ince puzolanik, amorf bir malzemedir . Avrupa'da 1960'ların sonlarından ve Amerika Birleşik Devletleri'nde 1970'lerin ortalarından önce silika dumanları basitçe atmosfere salınıyordu.
1970'lerin ortalarında daha katı çevre yasalarının uygulanmasıyla, silikon izabe tesisleri silika dumanını toplamaya ve uygulamalarını aramaya başladı. Norveç'te yapılan ilk çalışmalar, silis dumanı içeren Portland çimento esaslı betonların çok yüksek dayanımlara ve düşük gözeneklere sahip olduğunu gösterdiğinden, en çok ilgiyi gördü. O zamandan beri silika dumanının araştırılması ve geliştirilmesi, onu beton ve çimentolu ürünler için dünyanın en değerli ve çok yönlü katkılarından biri haline getirdi.
Özellikleri
| Emlak | Portland çimentosu | Silisli uçucu kül | kalkerli uçucu kül | cüruf çimentosu | silika dumanı | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SiO 2 | 21.9 | 52 | 35 | 35 | 85-97 | |
| Al 2 O 3 | 6.9 | 23 | 18 | 12 | - | |
| Fe 2 O 3 | 3 | 11 | 6 | 1 | - | |
| CaO | 63 | 5 | 21 | 40 | < 1 | |
| MgO | 2.5 | - | - | - | - | |
| SO 3 | 1.7 | - | - | - | - | |
| Spesifik yüzey (m 2 /kg) |
370 | 420 | 420 | 400 | 15.000– 30.000 |
|
| Spesifik yer çekimi | 3.15 | 2.38 | 2.65 | 2.94 | 2.22 | |
| Betonda genel kullanım | Birincil bağlayıcı | Çimento değişimi | Çimento değişimi | Çimento değişimi | Özellik geliştirici | |
Silika dumanı, çapı 1 μm'den küçük küresel partiküllere sahip, ortalama yaklaşık 0.15 μm olan ultra ince bir malzemedir. Bu, ortalama çimento parçacığından yaklaşık 100 kat daha küçük olmasını sağlar. Silis dumanı kütle yoğunluğu silo içinde yoğunlaştırma derecesine bağlıdır ve 600 kg / m ila 130 (yoğunlaştırılmamış) arasında değişir 3 . Silika dumanının özgül ağırlığı genellikle 2.2 ila 2.3 aralığındadır. Silika dumanının spesifik yüzey alanı, BET yöntemi veya nitrojen adsorpsiyon yöntemi ile ölçülebilir . Bu tipik olarak, 15,000 ile 30,000 m arasında değişmektedir 2 / kg arasındadır.
Üretim
Silis dumanı, silikon ve ferrosilisyum alaşımlarının üretiminde elektrik ark fırınlarında , yüksek saflıkta kuvarsın kömür, kok, ağaç yongaları gibi karbonlu malzemelerle karbotermik indirgenmesinin bir yan ürünüdür .
Uygulamalar
Somut
Aşırı inceliği ve yüksek silika içeriği nedeniyle silis dumanı çok etkili bir puzolanik malzemedir. Çimentolu karışımlarda kullanılan silika dumanı için standart özellikler ASTM C1240, EN 13263'tür.
Silis dumanı, özelliklerini, özellikle basınç dayanımını , bağ dayanımını ve aşınma direncini geliştirmek için Portland çimento betonuna eklenir . Bu gelişmeler, hem çimento hamuru karışımına çok ince bir tozun eklenmesinden kaynaklanan mekanik gelişmelerden hem de hamurdaki silis dumanı ile serbest kalsiyum hidroksit arasındaki puzolanik reaksiyonlardan kaynaklanmaktadır .
Silis dumanının eklenmesi ayrıca , özellikle kıyı bölgeleri ve nemli kara yolları ve pistler gibi klorür açısından zengin ortamlarda ( buz çözücü tuzların kullanılması nedeniyle) betonun takviye çeliğini korozyondan koruyan, betonun klorür iyonlarına geçirgenliğini de azaltır. ) ve tuzlu su köprüleri.
1970'lerin ortalarından önce, neredeyse tüm silis dumanı atmosfere boşaltıldı. Çevresel kaygılar silis dumanının toplanmasını ve depolanmasını gerektirdikten sonra , silis dumanının çeşitli uygulamalarda, özellikle yüksek performanslı betonda kullanılması ekonomik olarak uygun hale geldi. Silika dumanının taze ve sertleşmiş betonun farklı özellikleri üzerindeki etkileri şunları içerir:
- İşlenebilirlik: Silis dumanı ilavesi ile beton karışımına geniş yüzey alanı katılmasından dolayı zamanla çökme kaybı silika dumanı içeriğindeki artışla doğru orantılıdır. Çökme azalmasına rağmen, karışım oldukça yapışkan kalır.
- Segregasyon ve kanama : Silis dumanının geniş yüzey alanının ıslatılmasında serbest su tüketildiği için silika dumanı kanamayı önemli ölçüde azaltır ve dolayısıyla karışımda kanama için kalan serbest su da azalır. Silis dumanı ayrıca taze betondaki gözenekleri tıkar, böylece beton içindeki suyun yüzeye çıkmasına izin verilmez.
silisyum karbür
Yan ürün olarak silika dumanları, silisyum karbür üretmek için kullanılabilir .
Ayrıca bakınız
Referanslar
daha fazla okuma
- ABD Federal Otoyol İdaresi . "Silis Dumanı" . Arşivlenmiş orijinal 2007-01-22 tarihinde . 2007-01-24 alındı .
- Portland Çimento Derneği . "Bölüm 3 Uçucu Kül, Cüruf, Silika Dumanı ve Doğal Puzolanlar" (PDF) . 2012-04-07 alındı .
- Silika Dumanı Derneği. "Silika Dumanı Kullanım Kılavuzu" (PDF) . 2012-05-05 alındı .