Jump to content

Кремнеземный дым

(Перенаправлено с Microsilica )
Частицы дыма кремнезема, наблюдаемые в трансмиссионном электронном микроскопе

Кремнеземный дым , также известный как микрокремнезем (номер CAS 69012-64-2, номер EINECS 273-761-1) представляет собой аморфный (некристаллический) полиморф диоксида кремния , кремнезема . Это ультрамелкий порошок, собираемый как побочный продукт производства сплавов кремния и ферросилиция, и состоит из сферических частиц со средним диаметром частиц 150 нм. Основная область применения – пуццолановый материал для высокопрочного бетона.

Его иногда путают с коллоидным кремнеземом (также известным как пирогенный кремнезем, номер CAS 112945-52-5). Однако производственный процесс, характеристики частиц и области применения коллоидного кремнезема отличаются от пылевидного кремнезема.

Первое испытание кремнезема в портландцемента на основе бетонах было проведено в 1952 году. Самым большим препятствием для изучения свойств кремнезема было отсутствие материала для экспериментов. В ранних исследованиях использовалась дорогая добавка под названием коллоидный кремнезем — аморфная форма кремнезема, полученная путем сжигания тетрахлорида кремния в водородно-кислородном пламени. С другой стороны, дым кремнезема представляет собой очень мелкий пуццолановый аморфный материал, побочный продукт производства элементарного кремния или сплавов ферросилиция в электродуговых печах. До конца 1960-х годов в Европе и середины 1970-х годов в США пары кремнезема просто выбрасывались в атмосферу.

С введением в середине 1970-х годов ужесточения природоохранного законодательства кремниевые заводы начали собирать пары кремнезема и искать возможности его применения. Наибольшее внимание было уделено первым работам, проведенным в Норвегии, поскольку они показали, что бетоны на основе портландцемента, содержащие пары кремнезема, обладают очень высокой прочностью и низкой пористостью . С тех пор исследования и разработки микрокремнезема сделали его одной из самых ценных и универсальных добавок в мире для бетона и цементных изделий.

Характеристики

[ редактировать ]
Компоненты цемента:
сравнение химических и физических характеристик [ а ] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Свойство Портленд
цемент
Кремнистый [ б ]
летучая зола
известковый [ с ]
летучая зола
Шлак
цемент
Кремнезем
дым
Массовая доля (%)
SiO 2 21.9 52 35 35 85–97
Al2OAl2O3 6.9 23 18 12
Fe2OFe2O3 3 11 6 1
Высокий 63 5 21 40 < 1
MgO 2.5
SOSO3 1.7
Удельная поверхность (м 2 /кг) [ д ] 370 420 420 400 15,000
– 30,000
Удельный вес 3.15 2.38 2.65 2.94 2.22
Общее назначение Первичное связующее Замена цемента Замена цемента Замена цемента Усилитель свойств
  1. ^ Указанные значения являются приблизительными: для конкретного материала могут отличаться.
  2. ^ ASTM C618, класс F
  3. ^ ASTM C618, класс C
  4. ^ Измерения удельной поверхности для микрокремнезема методом адсорбции азота (БЭТ), другие - методом воздухопроницаемости (Блейн).

Дым кремнезема представляет собой ультрамелкий материал со сферическими частицами диаметром менее 1 мкм, средний размер которых составляет около 0,15 мкм. Это делает его примерно в 100 раз меньше средней частицы цемента. [ 4 ] Насыпная плотность микрокремнезема зависит от степени уплотнения в силосе и варьируется от 130 (неуплотненный) до 600 кг/м. 3 . Удельный вес микрокремнезема обычно находится в диапазоне от 2,2 до 2,3. Удельную поверхность кремнезема можно измерить методом БЭТ или методом адсорбции азота. Обычно она составляет от 15 000 до 30 000 м. 2 /кг. [ 5 ]

Производство

[ редактировать ]

Дым кремнезема является побочным продуктом карботермического высокой чистоты восстановления кварца углеродсодержащими материалами, такими как уголь, кокс, щепа, в электродуговых печах при производстве кремния и ферросилициевых сплавов.

Приложения

[ редактировать ]

Конкретный

[ редактировать ]

Из-за своей чрезвычайной тонкости и высокого содержания кремнезема микрокремнезем является очень эффективным пуццолановым материалом. [ 6 ] [ 7 ] Стандартные спецификации для микрокремнезема, используемого в цементирующих смесях: ASTM C1240, [ 8 ] ЕН 13263. [ 9 ]

Дым кремнезема добавляется в портландцементный бетон для улучшения его свойств, в частности, прочности на сжатие , прочности сцепления и устойчивости к истиранию . Эти улучшения обусловлены как механическими улучшениями, возникающими в результате добавления очень мелкого порошка в смесь цементного теста, так и пуццолановыми реакциями между микрокремнеземом и свободным гидроксидом кальция в пасте. [ 10 ]

Добавление микрокремнезема также снижает проницаемость бетона для хлорида ионов , что защищает арматурную сталь бетона от коррозии , особенно в средах с высоким содержанием хлоридов, таких как прибрежные районы и влажные континентальные дороги и взлетно-посадочные полосы (из-за использования противогололедных солей) . ) и с морской водой . мосты [ 11 ] Кроме того, пары кремнезема имеют важное применение в нефтяных и газовых операциях. Дым кремнезема можно использовать для первичного размещения раствора в качестве гидравлического уплотнения в стволе скважины или для вторичных применений, таких как восстановительные операции, включая устранение утечек, расколов и закрытие истощенных зон. [ 12 ]

До середины 1970-х годов почти весь кремнезем выбрасывался в атмосферу. После того, как экологические проблемы потребовали сбора и захоронения микрокремнезема, стало экономически целесообразно использовать микрокремнезем в различных областях применения, в частности, при производстве высокоэффективного бетона. [ 13 ] Влияние микрокремнезема на различные свойства свежего и затвердевшего бетона включает:

  • Работоспособность: при добавлении микрокремнезема потеря осадки со временем прямо пропорциональна увеличению содержания кремнезема из-за увеличения площади поверхности бетонной смеси при его добавлении. Хотя осадка уменьшается, смесь остается высоко связной.
  • Сегрегация и выделение кремнезема : пары кремнезема значительно уменьшают выделение кремнезема, поскольку свободная вода расходуется на смачивание большой площади поверхности кремнезема и, следовательно, количество свободной воды, остающейся в смеси для отделения кремнезема, также уменьшается. Пары кремнезема также блокируют поры свежего бетона, поэтому вода из бетона не может выйти на поверхность.

Карбид кремния

[ редактировать ]

Пары кремнезема, как побочный продукт, могут быть использованы для производства карбида кремния .

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Холланд, Теренс К. (2005). «Руководство пользователя кремнеземного дыма» (PDF) . Технический отчет FHWA-IF-05-016 Ассоциации по дыму кремнезема и Федерального управления автомобильных дорог Министерства транспорта США . Проверено 31 октября 2014 г.
  2. ^ Косматка, С.; Керкхофф, Б.; Панерезе, В. (2002). Проектирование и контроль бетонных смесей (14-е изд.). Ассоциация портландцемента, Скоки, Иллинойс.
  3. ^ Гэмбл, Уильям. «Цемент, раствор и бетон». В Баумайстере; Аваллоне; Баумайстер (ред.). Справочник Марка для инженеров-механиков (Восьмое изд.). МакГроу Хилл. Раздел 6, стр. 177.
  4. ^ «Глава 3 Летучая зола, шлак, кремнезем и природные пуццоланы» (PDF) . Университет Мемфиса.
  5. ^ «Руководство пользователя кремнеземного дыма» (PDF) . Ассоциация кремнеземного дыма.
  6. ^ Комитет ACI 226. 1987b. «Дым кремнезема в бетоне: предварительный отчет», Журнал ACI Materials , март – апрель: 158–66.
  7. ^ Лютер, доктор медицинских наук, 1990. «Высокоэффективный микрокремнезем (микрокремнезем) — модифицированные цементные ремонтные материалы». 69-е ежегодное собрание Совета по транспортным исследованиям, документ №. 890448 (январь)
  8. ^ ASTM C1240. Стандартные спецификации на пары кремнезема, используемые в цементных смесях, http://astm.org
  9. ^ EN 13263 Дым кремнезема для бетона. http://www.cen.eu
  10. ^ Детвайлер, Р.Дж. и Мехта, П.К., Химическое и физическое воздействие дыма кремнезема на механическое поведение бетона , Журнал материалов, ноябрь 1989 г.
  11. ^ Рэйчел Дж. Детвайлер; Крис А. Фапохунда и Дженнифер Натале (январь 1994 г.). «Применение дополнительных вяжущих материалов для повышения устойчивости к проникновению хлорид-ионов в бетоны, отверждаемые при повышенных температурах» . Материалы журнала.
  12. ^ «Кремнеземный дым для нефти и газа | RED Industrial Products» . КРАСНЫЙ Индастриал . Проверено 06 февраля 2023 г.
  13. ^ МСА 234R-06. Руководство по дыму кремнезема в бетоне , Американский институт бетона

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a4866592cc9b94b3eeb61ea36920881e__1675659360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a4/1e/a4866592cc9b94b3eeb61ea36920881e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Silica fume - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)