Qu'est-ce que la fumée de silice?
La fumée de silice est une substance utilisée pour améliorer la résistance du béton. Il est produit lors de la synthèse d'alliages de silicium métal ou de ferrosilicium, lorsque la réduction du quartz de haute pureté à haute température dans un four électrique dégage un gaz d'oxyde de silicium. Le gaz réagit avec l'oxygène et se condense en fumée de silice, une fine substance en poudre blanche composée principalement de dioxyde de silicium. Cette substance ne doit pas être confondue avec la silice pyrogénée, également connue sous le nom de silice pyrogénée, qui a une composition différente et qui est utilisée pour épaissir les laits frappés et les peintures.
Comme les autres matériaux pouzzolaniques, la fumée de silice réagit avec l'hydroxyde de calcium pour créer des liaisons solides dans le mélange de ciment. L'ajout de fumée de silice au béton diminue la teneur en eau du béton et le rend moins vulnérable à la corrosion causée par les sels marins et les ions chlorures. Cela le rend particulièrement utile dans les structures exposées à l'eau, telles que les barrages ou les ponts.
Il a été démontré que l'addition de fumée de silice à un mélange de béton réduit le niveau d'expansion et de fissuration résultant des réactions alcalino-silice (ASR). La RSA survient généralement lorsque les ions hydroxyde réagissent avec la silice dans un mélange de ciment pour former un gel de silicate de calcium et d’alcali, qui s’écoule dans les espaces poreux du béton. Le gel provoque une expansion et une fissuration, conduisant à une défaillance structurelle éventuelle.
La texture particulaire extrêmement fine de la fumée de silice lui confère des propriétés mécaniques avantageuses. Le béton de silice est moins perméable que le béton non armé et peut être utilisé pour supporter des charges lourdes. Les gratte-ciel et autres grands bâtiments qui exercent une pression verticale importante sur leurs éléments structurels utilisent généralement du béton à haute résistance.
Le béton de silice est mélangé en ajoutant une proportion spécifiée de fumées au ciment sous forme humide ou sèche. La proportion de fumée de silice dans le mélange de béton final est déterminée par le niveau de résistance du matériau requis. Des mélanges plus forts de béton de silice, pouvant contenir jusqu'à 15% en poids de fumée de silice, sont plus fragiles que les mélanges plus courants, qui contiennent 7 à 10%.
Jusque vers le milieu des années 1970, la fumée de silice produite dans les réactions au quartz n'était pas conservée pour être utilisée mais était rejetée dans l'atmosphère. Cette pratique a créé des problèmes environnementaux qui ont conduit à la mise en décharge de la substance. Depuis, des directives ont été élaborées pour normaliser la qualité physique, les emballages et autres qualités à usage industriel.