Кремнезем (SiO2), ППФС, microsilica, silica fume, или микрокремнезем (МК, МКУ)
Кремнезем (SiO2)
является многофункциональным керамическим материалом, который используется в
различных отраслях промышленности для улучшения поверхностей и механических
свойств различных материалов. Он используется в качестве наполнителя, присадок,
реологических модификаторов или помощника обработки во многих составах продуктов, таких,
как краски и покрытия, пластмассы, синтетические каучуки, клея, герметики, или
изоляционные материалы. В частности пыль кремнезема (аморфного диоксида кремния,
ППФС, microsilica, silica fume ) или микрокремнезем(МК,
МКУ) добавляется в бетон в целях повышения прочности бетона и долговечности. Пыль
микрокремнезема, также используется в огнеупорных бетонах для уменьшения
пористости и увеличивает силу за счет улучшения упаковки частиц.
Насчет дозировок МК 10-25%.
В EN 206 ограничено применение МК в бетонах макс. 11% по сухому, это для CEM I и некоторых CEM II цементов. Для всех остальных макс. дозировка еще меньше.
В отдельных случаях можно и больше, и это может давать эффект, но нужно проверять защитные свойства бетона к арматуре.
Где-то на этом сайте была статья про градирню из кислотостойкого бетона (комбинированная конструкция с отводом дымовых газов, кислая среда внутри оболочки вытяжной башни). Сама оболочка не имеет защитных покрытий, кислотостойкость обеспечивается свойствами самого бетона. Это реальный объект, таких уже несколько действующих.
Применение МК в сухом виде неэффективно, и даже запрещено в некоторых странах, например, Германии. Но, в некоторых случаях, например, сухой торкрет, других вариантов нет.
Большинство производителей добавок на основе сухого МК используют его как дисперсный носитель для введения в бетон относительно больших дозировок С-3.
Насчет низких дозировок, это возможно, и эффект будет, просто нужно понимать, для какого именно эффекта Вы вводите МК в бетон.
В некоторых случаях будут эффективны и низкие дозировки, например, для стабилизации смеси.
В любом случае положительный эффект от введения в бетонную смесь микрокремнезема уже изучен, испытан и подтвержден. Микрокремнезем особенно эффективен в производстве высокомарочных и специальных бетонов с заданными характеристиками.
Бетон с МК находит применение не только при строительстве и ремонте автомобильных дорог и мостов, но и ввиду своей низкой проницаемости – устройстве очистных сооружений, изготовлении труб коллекторов и др.
К бетонам с комплексными модификаторами можно отнести и цементно-полимерные бетоны, которыми кафедра занимается начиная с 60-х годов прошлого века. В частности, в конструкциях дорожных одежд автодорожных мостов в составе модификаторов используют полиаминную смолу №89 с воздухововлекающими, газообразующими (СНВ, СДО, жидкостью 136-41) и тонкомолотыми минеральными добавками. В результате этого прочность в раннем возрасте (3–7 суток) увеличивается на 25–30%, морозостойкость – до F400-600, водонепроницаемость – до W14. Изготовленные с применением этой технологии конструкции находятся в эксплуатации более 30 лет, при полном отсутствии отказов по основным параметрам долговечности.
Смола №89 хорошо зарекомендовала себя и в сочетании с другими добавками, например, вводимой при изготовлении бетонной смеси сухой добавкой ЛНО-1. Такое сочетание позволяет производить бетонирование в зимнее время при температуре до − 15–20°C, увеличивая трещиностойкость и водонепроницаемость бетона до W14-18.
Практика убедительно доказывает – вводя в состав бетонных смесей комплексные добавки, включающие МК или полимерные соединения, можно изменять в лучшую сторону многие свойства бетона.
Оптимальным является введение МК совместно с пластификаторами или суперпластификаторами и, в ряде случаев, – с воздухововлекающими добавками.
Это связано с тем, что повышенное содержание МК в бетоне отрицательно сказывается на реологических свойствах последнего.
Для получения максимально положительного эффекта при использовании МК необходимы равномерное распределение его частиц в бетоне, оптимальное количество суперпластификатора, правильный подбор состава бетона и параметров перемешивания бетонной смеси. МК уплотняет структуру бетона, взаимодействуя с гидроксидом кальция, способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция и позволяет получать бетоны класса до В115, снижать расход вяжущего, уменьшать поперечное сечение элементов, увеличивать срок службы сооружений.
Особенностью механизма гидратации цемента с МК является эффект активации твердения бетона при низких положительных температурах (+5°C) и повышение трещиностойкости (рис. 2 и рис. 3).
Таким образом, благодаря применению МК наряду с высокой прочностью бетон приобретает и такие ценные свойства, как повышенную водонепроницаемость, морозостойкость (при температуре до − 60°C), коррозионную стойкость, ударостойкость и т. д. Обычно процент введения МК составляет от 10 до 30% от массы вяжущего.
Цементный бетон третьего тысячелетия – модифицированный бетон. Одним из перспективных современных направлений в области получения таких бетонов, в том числе для искусственных сооружений, является применение комплексных добавок, включающих микрокремнезем. Работы кафедры в этом направлении начались с 80-х годов XX века.
Микрокремнезем (МК) представляет собой отход производства ферросилиция и содержит до 90% сферического аморфного диоксида кремния. Его удельная поверхность достигает 20 000 м2/кг. Различают наносилику и микросилику с диаметром частиц, соответственно, около 0,015 и 0,1 мкм. Для сравнения, зерна цемента имеют средний размер 10 мкм. Как добавка к бетону микрокремнезем впервые был применен в Норвегии при строительстве тоннеля в г. Осло в 1952 г. Сегодня лидерами по его использованию являются Норвегия, Канада, США и Германия.
