Was ist Silica Fume?
Silikastaub ist eine Substanz, die zur Verbesserung der Festigkeit von Beton verwendet wird. Es entsteht bei der Synthese von Siliciummetall oder Ferrosiliciumlegierungen, wenn bei der Reduktion von hochreinem Quarz bei hoher Temperatur in einem Elektroofen Siliciumoxidgas freigesetzt wird. Das Gas reagiert mit Sauerstoff und kondensiert zu Kieselsäuredampf, einer feinen weißen Pulversubstanz, die hauptsächlich aus Siliziumdioxid besteht. Diese Substanz ist nicht zu verwechseln mit pyrogener Kieselsäure, auch als pyrogene Kieselsäure bekannt, die eine andere Zusammensetzung aufweist und zum Eindicken von Milchshakes und Farben verwendet wird.
Wie andere puzzolanische Materialien reagiert Silikastaub mit Calciumhydroxid und bildet starke Bindungen innerhalb der Zementmischung. Der Zusatz von Kieselsäuredämpfen zum Beton verringert den Wassergehalt des Betons und macht ihn weniger anfällig für Korrosion, die durch Meersalze und Chloridionen verursacht wird. Dies macht es besonders nützlich in Strukturen, die Wasser ausgesetzt sind, wie z. B. Dämme oder Brücken.
Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von Kieselsäuredampf zu einer Betonmischung das Ausmaß der Ausdehnung und Rissbildung infolge von Alkali-Kieselsäure-Reaktionen (ASR) verringert. ASR tritt typischerweise auf, wenn Hydroxidionen mit Siliciumdioxid in einer Zementmischung unter Bildung eines Calcium- und Alkalisilicatgels reagieren, das in poröse Räume im Beton fließt. Das Gel führt zu Ausdehnung und Rissbildung, was zu einem eventuellen Strukturversagen führt.
Die extrem feine Partikelstruktur von Silikastaub verleiht ihm vorteilhafte mechanische Eigenschaften. Silica-Beton ist weniger durchlässig als unbewehrter Beton und kann zur Aufnahme schwerer Lasten verwendet werden. Wolkenkratzer und andere große Gebäude, die einen starken vertikalen Druck auf ihre Bauteile ausüben, verwenden in der Regel hochfesten Beton.
Zum Mischen von Kieselsäurebeton wird dem Zement ein bestimmter Anteil Rauch in nasser oder trockener Form zugesetzt. Der Anteil von Kieselsäuredampf in der fertigen Betonmischung wird durch die erforderliche Materialfestigkeit bestimmt. Stärkere Gemische von Siliciumdioxidbeton, die bis zu 15 Gewichtsprozent Siliciumdioxiddampf enthalten können, sind spröder als die üblicheren Gemische, die 7 bis 10 Prozent enthalten.
Bis etwa Mitte der 1970er Jahre wurde der bei Quarzreaktionen entstehende Kieselsäuredampf nicht konserviert, sondern an die Atmosphäre abgegeben. Diese Praxis verursachte Umweltbedenken, die zur Deponierung des Stoffes führten. Seitdem wurden Richtlinien entwickelt, um die physikalische Qualität, die Verpackung und andere Eigenschaften für den industriellen Einsatz zu standardisieren.