Что такое кремнеземный дым?

Дым кремнезема - это вещество, которое используется для улучшения прочности бетона. Его получают в процессе синтеза металлического кремния или сплавов ферросилиция, когда при восстановлении высокочистого кварца при высокой температуре в электропечи выделяется газообразный оксид кремния. Газ вступает в реакцию с кислородом и конденсируется в пары кремнезема, мелкодисперсного белого порошка, состоящего в основном из диоксида кремния. Это вещество не следует путать с коллоидным кремнеземом, также известным как пирогенный кремнезем, который имеет другой состав и используется для сгущения молочных коктейлей и красок.

Как и другие пуццолановые материалы, пары кремнезема реагируют с гидроксидом кальция, создавая прочные связи в цементной смеси. Добавление в бетон дыма кремнезема уменьшает содержание воды в бетоне и делает его менее подверженным коррозии, вызванной морскими солями и хлорид-ионами. Это делает его особенно полезным в конструкциях, подверженных воздействию воды, таких как плотины или мосты.

Было показано, что добавление дыма кремнезема в бетонную смесь снижает уровень расширения и растрескивания, возникающих в результате реакций щелочь-кремнезем (ASR). ASR обычно происходит, когда гидроксид-ионы реагируют с кремнеземом в цементной смеси с образованием силикатного геля кальция и щелочи, который течет в пористые пространства в бетоне. Гель вызывает расширение и растрескивание, что приводит к возможному разрушению конструкции.

Чрезвычайно мелкая текстура частиц кремнезема дает ему выгодные механические свойства. Кремнеземобетон менее проницаем, чем неармированный бетон, и его можно использовать для выдерживания тяжелых нагрузок. Небоскребы и другие большие здания, которые оказывают большое вертикальное давление на свои конструктивные элементы, обычно используют высокопрочный бетон.

Кремнезембетон смешивают, добавляя определенную пропорцию дыма к цементу во влажной или сухой форме. Доля дыма кремнезема в конечной бетонной смеси определяется требуемым уровнем прочности материала. Более прочные смеси из кварцевого бетона, которые могут содержать до 15 процентов по массе дыма кремнезема, являются более хрупкими, чем более распространенные смеси, которые содержат 7-10 процентов.

Примерно до середины 1970-х годов испарения кремнезема, образовавшиеся в кварцевых реакциях, не сохранялись для использования, а вместо этого выбрасывались в атмосферу. Эта практика создала экологические проблемы, которые привели к захоронению вещества. С тех пор были разработаны руководящие принципы для стандартизации физического качества, упаковки и других качеств для промышленного использования.