Применение микрокремнезема

1 авг 2023

Микрокремнезем применяется в качестве минеральной добавки, интегрируемой в состав пескобетона и других цемент содержащих смесей, в результате чего обеспечиваются их оптимальные прочностные, гидрофобные и антикоррозийные свойства. Пескобетон и прочие цементосодержащие смеси с добавлением микрокремнезема нашли широкое применение в сфере жилищно-гражданского и промышленного строительства.

Использование таких минеральных добавок делает бетон стройматериалом, пригодным для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, включая системы водоснабжения и канализации. Высокоактивные микрокремнеземные минеральные добавки включают в свой состав такие элементы, как оксиды кремния, железа, алюминия, кальция, калия, магния, серы и углерода.

Преимущества микрокремнезема.

Существенное повышение уровня прочности готовых строительных конструкций за счет интеграции микрокремнезема в состав пескобетона. В результате обеспечивается необходимый уровень прочности на сжатие и разлом.

Большая непроницаемость. Это качество пескобетонов и прочих цементосодержащих смесей достигается за счет умеренной интеграции микрокремнезема. В результате поры в толще бетона оказываются заполненными микрочастицами минеральной добавки. Это свойство способствует снижению проницаемости, а, следовательно, и капиллярной пористости бетона.

Коррозийная устойчивость. Бетонные конструкции, содержащие микрокремнезём, более устойчивы к карбонизации и в отличие от традиционных портландцементов эффективнее препятствуют проникновению хлоридов в толщу железобетонных конструкций, в результате чего предотвращается коррозия металла.

Морозостойкость. Бетоны, содержащие микрокремнезем, менее проницаемы, а потому отличаются большей плотностью, что обеспечивает оптимальные показатели морозостойкости.

Устойчивость к агрессивному воздействию химических веществ. Бетон, содержащий микрокремнеземы, устойчив к воздействию сульфатов и прочих ядовитых и агрессивных соединений. Эта характеристика обеспечивается за счет малого содержания свободной извести и из-за низкого уровня проницаемости бетонных изделий.

Более экономное использование. Применение микрокремнезема в качестве бетонных добавок способствует экономии цемента в среднем на 40%, без снижения прочностных характеристик готового изделия. Более того, за счет применения таких добавок регистрируется существенное сокращение затрат, сопряжённых с расходом тепловой энергии в процессе тепло-влажной обработки поверхности бетонных изделий. Производство микрокремнезема, используемого в качестве минеральной добавки, предусматривает высокотемпературную обработку кремнеземсодержащего исходного материала, связанную с возгонкой оксида кремния. В процессе постепенного охлаждения происходит конденсация возгонки, в результате чего происходит образование мелкодисперсного коллоидообразного материала. Как правило, готовый к применению микрокремнезема имеет размер частиц не более 1 мкм. Микрокремнезем, используемый в качестве минеральных добавок, представляет собой шарообразные частицы чрезвычайно малого размера (в 100 раз меньше размеров частиц портландцемента). Повышенная химическая активность микрокремнезема в условиях водной среды достигается за счет большого содержания оксида кремния.

Применение микрокремнезема в качестве минеральной добавки в пескобетон и прочие цементосодержащие смеси предусматривает уплотнение цементного раствора за счет заполнения микропустот особо прочными продуктами гидратации. Опытным путем доказано то, что уплотнение цементосодержащей массы посредством применения микрокремнезема происходит намного эффективнее, чем в случае применения других добавок, таких, например, как доменный шлак и цеолитовый туф.

Технологическое применение микрокремнезема в качестве добавок в пескобетон. Технологическое применение микрокремнезема в качестве минеральной добавки в пескобетон предполагает эффективное дозирование и подачу непосредственно в цементосодержащую смесь. Технологическое применение в этом случае предусматривает два способа, а именно: применение микрокремнезема в качестве сухой добавки или водной суспензии. Сухой вариант технологического применения предполагает внедрение микрокремнезема в состав бетона в сочетании с суперпластификаторами. Жидкий вариант предусматривает применение микрокремнезема в качестве суспензий на водной основе.
Микрокремнезем добавляется в соотношении количества цемента в пескоцементной смеси и составляет 7-14% к массовой доле цемента.
Приготовление суспензии микрокремнезема на водной основе предусматривает смешивание микрокремнезема с водой и стабилизирующими компонентами. Пропорции для приготовления суспензии включают 40-70 % микрокремнезема, 20-50% водной среды, в сочетании со стабилизатором. Производство суспензии предполагает качественное и долгосрочное перемешивание смеси до однородной консистенции.
Другой способ приготовления суспензии для последующего внедрения в цементосодержащие смеси основывается на применении стабилизатора серной, соляной или уксусной кислоты. Как и в ранее описанном способе, происходит длительное равномерное смещение микрокремнезема 70-75% с водной средой и стабилизатором.

Микрокремнеземы не всегда применялись в качестве добавок в пескобетон для придания ему оптимальных эксплуатационных и физико-химических характеристик. На начальных порах микрокремнезем предполагалось использовать в качестве более доступной альтернативы более дорогим портландцементам. Но проведение определённого количества исследований подтвердило целесообразность применения этого элемента в качестве минеральной добавки. В данный момент развитие строительных технологий стало причиной появления более, чем десяти технологических норм и стандартов, способствующих более эффективному использованию микрокремнезема в составе бетонов и цементосодержащих смесей. Микрокремнезем, готовый к внедрению в цементосодержащие смеси, может поставляться в разных формах.

Микрокремнезем неуплотненный.

Плотность такого материала в среднем не превышает 350 кг/м³. Как правило, это мелкий порошок с крайне малым удельным весом, предназначенный для использования при производстве строительных цементных растворов и сухих фасованных смесей.

Микрокремнезем уплотненный.
Для увеличения плотности в среднем до 600 кг/м³ данный материал подвергается специальной обработке. Консистенция материала не является пылеобразной в отличие от неуплотненного микрокремнезема. Мелкие гранулы уплотнённого микрокремнезема обеспечивают дополнительную простоту и удобство при использовании таких добавок в составе железобетонных и бетонных смесей.
Микрокремнезем гранулированный.

Плотность этого материала в среднем не превышает 1000 кг/м³. Обработка гранулированного микрокремнезема предусматривает добавление ограниченного количества водной среды, что способствует образованию твердого агломерата. Применение гранулированного микрокремнезема обусловлено совместным измельчением с частицами цемента вплоть до образования одноконсистентной смеси.

Водная суспензия.
Определенные способы внедрения микрокремнезема в состав цементосодержащих смесей предусматривают использование водных суспензий. Материал в составе водной суспензии имеет удельный вес, не превышающий 1.4, что способствует удобству и простоте его применения.

Максимальное качество и наилучшие характеристики суспензии возможны только лишь в случае производства непосредственно вблизи участка, на котором производился сбор микрокремнезема. В ближневосточном регионе производство суспензии осуществляется именно таким образом. Но в случае делительного хранения или транспортировки на дальние расстояния, частицы микрокремнезема постепенно осаждаются. Таким образом, можно заключить, что водная суспензия, несмотря на кажущуюся эффективность, не обладает должной универсальностью, и может быть применена не в каждом случае. Впрочем, на современном этапе развития строительных технологий разрабатываются водные суспензии со стабилизированным составом, что, в свою очередь, исключает вероятность оседания частиц микрокремнезема.

Допустимая область применения бетонов с микрокремнеземом (при его дозировках в пределах 20% от массы цемента):
все бетонные и железобетонные конструкции сооружений жилищно-гражданского и промышленного строительства, включая системы питьевого водоснабжения.

Химический состав

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O C S
90-92% 0,68% 0,69% 0,85% 1,01% 0,61% 1,23% 0,98% 0,26%
Физические свойства
Размер частиц < 1мкм
Плотность
(неуплотненный) от 130 до 350 кг/м3
(уплотненный) от 480 до 720 кг/м3
(суспензия) от1320 до 1440 кг/м3
SiO2