Αναλογία σκόνης μικροπυριτίου στο σκυρόδεμα

Το μικροπυρίτιο, όταν προστίθεται σε σκυρόδεμα με βάση το τσιμέντο, κονίαμα και πυρίμαχα χυτά υλικά, μπορεί να γεμίσει τα κενά μεταξύ των σωματιδίων τσιμέντου και να αντιδράσει με προϊόντα ενυδάτωσης για να σχηματίσει ένα πήκτωμα. Αντιδρά επίσης με αλκαλικά υλικά όπως το οξείδιο του μαγνησίου για να σχηματίσει ένα πήκτωμα. Η ενσωμάτωση κατάλληλης ποσότητας μικροπυριτίου μπορεί να έχει τα ακόλουθα αποτελέσματα:

• Βελτιώνει σημαντικά τη θλίψη, την κάμψη, τη στεγανότητα, την αντοχή στη διάβρωση, την αντοχή στην κρούση και την αντοχή στην τριβή.
• Ενισχύει την κατακράτηση νερού, αποτρέπει τον διαχωρισμό και την αιμορραγία και μειώνει σημαντικά την αντίσταση άντλησης σκυροδέματος.
• Παρατείνει τη διάρκεια ζωής του σκυροδέματος, ειδικά σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως η μόλυνση από χλωριούχα άλατα, η διάβρωση με θειικά άλατα και η υψηλή υγρασία, βελτιώνοντας την αντοχή έως και αρκετές φορές.
• Μειώνει σημαντικά την ανάκαμψη στο ψεκασμένο σκυρόδεμα και τα χυτά υλικά, αυξάνοντας το πάχος κάθε στρώματος που ψεκάζεται.
• Είναι απαραίτητο συστατικό σκυροδέματος υψηλής αντοχής, με εφαρμογές σε έργα με αντοχή σκυροδέματος έως και C150.
• Έχει περίπου πενταπλάσια αποτελεσματικότητα από το τσιμέντο, το οποίο μπορεί να μειώσει το κόστος και να βελτιώσει την ανθεκτικότητα όταν χρησιμοποιείται σε συνηθισμένο σκυρόδεμα και χυτές με χαμηλή περιεκτικότητα σε τσιμέντο.
• Αποτρέπει αποτελεσματικά τις αντιδράσεις αλκαλικών αδρανών στο σκυρόδεμα.
• Βελτιώνει την πυκνότητα των χυτεύσιμων πυρίμαχων υλικών. Όταν συνυπάρχει με το Al2O3, σχηματίζει πιο εύκολα μια φάση mullite, ενισχύοντας την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και την αντοχή σε θερμικό σοκ.

Mix Design για Microsilica Concrete

Ο σχεδιασμός του μίγματος για το μικροπυριτικό σκυρόδεμα περιλαμβάνει πρωτίστως τον προσδιορισμό της μεθόδου ενσωμάτωσης, της βέλτιστης δόσης μικροπυριτίου, της βέλτιστης δοσολογίας των παραγόντων μείωσης του νερού και τη ρύθμιση άμμου και χαλικιού, ενώ άλλες πτυχές ακολουθούν τις μεθόδους σχεδιασμού για το συνηθισμένο σκυρόδεμα.

α) Τρόπος ενσωμάτωσης:

Το μικροπυρίτιο μπορεί να ενσωματωθεί στο σκυρόδεμα με δύο κύριους τρόπους: εσωτερικά ή εξωτερικά, και οι δύο απαιτούν τη χρήση παραγόντων μείωσης του νερού.

Εσωτερική προσθήκη:Το μικροπυρίτιο αντικαθιστά το τσιμέντο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με δύο τρόπους: ίση αντικατάσταση και μερική αντικατάσταση. Ίση αντικατάσταση σημαίνει ότι το μικροπυρίτιο αντικαθιστά ισοδύναμη ποσότητα τσιμέντου, ενώ η μερική αντικατάσταση σημαίνει ότι 1 κιλό μικροπυριτίου αντικαθιστά 1-3 kg τσιμέντου. Η τυπική δοσολογία κυμαίνεται από 5% έως 30%, με την αναλογία νερού-τσιμέντου γενικά να παραμένει αμετάβλητη.

Εξωτερική προσθήκη:Το μικροπυρίτιο προστίθεται στο σκυρόδεμα σαν πρόσμικτο χωρίς να μειώνεται η ποσότητα του τσιμέντου, με τυπική δοσολογία 5% έως 10%. Το σκυρόδεμα με εξωτερικά προστιθέμενη μικροπυριτία συνήθως παρουσιάζει πολύ υψηλότερες μηχανικές ιδιότητες, αλλά αυξάνει την ποσότητα τσιμεντοειδούς υλικού στο σκυρόδεμα.

β) Βέλτιστη δόση μικροπυριτίου:

Πολύ λίγο μικροπυρίτιο έχει ελάχιστη επίδραση στην απόδοση του σκυροδέματος, ενώ η υπερβολική ποσότητα κάνει το σκυρόδεμα πολύ κολλώδες, δύσκολο στην εργασία και επιρρεπές σε σημαντική ξηρή συρρίκνωση και χαμηλή αντοχή στον παγετό. Επομένως, θα πρέπει να προσδιοριστεί η βέλτιστη δόση μικροπυριτίου για να επιτευχθούν τα καλύτερα αποτελέσματα. Γενικά, μια δόση εντός 10% αποδίδει ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η κατάλληλη δοσολογία συνήθως καθορίζεται με βάση τον τύπο του μικροπυριτίου, του τσιμέντου και των ιδιοτήτων των αδρανών επιλέγοντας πολλές δόσεις, όπως 3%, 5%, 7% και 10% και σχηματίζοντας δοκίμια σκυροδέματος για να σχεδιάσουμε το R-SF (αντοχή -μικροπυριτική δόση) καμπύλη. Σημειώστε ότι το μικροπυρίτιο είναι σχετικά ακριβό, επομένως θα πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη τεχνικοί και οικονομικοί παράγοντες κατά τον καθορισμό της βέλτιστης δόσης.

γ) Βέλτιστη δοσολογία υδατο-μειωτικών παραγόντων:

Χωρίς παράγοντες μείωσης του νερού, η διατήρηση της ίδιας ρευστότητας στο μικροπυριτικό σκυρόδεμα απαιτεί αύξηση της αναλογίας νερού-τσιμέντου, η οποία δεν βελτιώνει την αντοχή του σκυροδέματος. Η συνδυασμένη χρήση μικροπυριτίου και παραγόντων μείωσης του νερού επιτρέπει στην αναλογία νερού-τσιμέντου να παραμένει αμετάβλητη, επιτυγχάνοντας παρόμοια ρευστότητα και βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή και την απόδοση του μικροπυριτικού σκυροδέματος. Υψηλής απόδοσης παράγοντες μείωσης του νερού με βάση τη ναφθαλίνη, όπως Jian 1, H, DH3, FDN, NF, N2B, κ.λπ., χρησιμοποιούνται συνήθως στην Κίνα, με δόσεις συνήθως εντός του 1% της ποσότητας του τσιμεντοειδούς υλικού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για να μειωθεί η αναλογία νερού-τσιμέντου και να παρασκευαστεί σκυρόδεμα υπερυψηλής αντοχής, η δοσολογία των παραγόντων μείωσης του νερού μπορεί να φτάσει το 2% έως 3%.

δ) Ρύθμιση άμμου και χαλικιού:

Για εσωτερική προσθήκη μικροπυριτίου, η ποσότητα άμμου και χαλικιού συνήθως δεν χρειάζεται ρύθμιση. Για εξωτερική προσθήκη, ο όγκος της άμμου και του χαλικιού θα πρέπει να μειωθεί κατά τον όγκο που ισοδυναμεί με το μικροπυρίτιο.