Sílica ativa - Silica fume
A sílica ativa , também conhecida como microssílica , (número CAS 69012-64-2, número EINECS 273-761-1) é um polimorfo amorfo (não cristalino) de dióxido de silício , sílica . É um pó ultrafino coletado como um subproduto da produção de silício e liga de ferrossilício e consiste em partículas esféricas com um diâmetro médio de partícula de 150 nm. O principal campo de aplicação é como material pozolânico para concreto de alto desempenho.
Às vezes é confundido com sílica pirogênica (também conhecida como sílica pirogênica, número CAS 112945-52-5). No entanto, o processo de produção, as características das partículas e os campos de aplicação da sílica pirogênica são diferentes daqueles da sílica ativa.
História
O primeiro teste de sílica ativa em concretos à base de cimento Portland foi realizado em 1952. A maior desvantagem de explorar as propriedades da sílica ativa era a falta de material com o qual fazer experiências. As primeiras pesquisas usaram um aditivo caro chamado sílica pirogênica, uma forma amorfa de sílica produzida pela combustão de tetracloreto de silício em uma chama de hidrogênio-oxigênio. A sílica ativa, por outro lado, é um material pozolânico muito fino, amorfo, um subproduto da produção de silício elementar ou ligas de ferrossilício em fornos elétricos a arco. Antes do final da década de 1960 na Europa e meados da década de 1970 nos Estados Unidos , os vapores de sílica eram simplesmente lançados na atmosfera.
Com a implementação de leis ambientais mais rígidas em meados da década de 1970, as fundições de silício começaram a coletar a sílica ativa e a buscar suas aplicações. O trabalho inicial feito na Noruega recebeu a maior parte da atenção, pois mostrou que os concretos à base de cimento Portland contendo vapores de sílica tinham resistências muito altas e porosidades baixas. Desde então, a pesquisa e o desenvolvimento da sílica ativa tornaram-na uma das misturas mais valiosas e versáteis do mundo para concreto e produtos cimentícios.
Propriedades
| Propriedade | cimento Portland | Cinza volante siliciosa | Cinza volante calcária | Escória de cimento | Sílica ativa | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SiO 2 | 21,9 | 52 | 35 | 35 | 85-97 | |
| Al 2 O 3 | 6,9 | 23 | 18 | 12 | - | |
| Fe 2 O 3 | 3 | 11 | 6 | 1 | - | |
| CaO | 63 | 5 | 21 | 40 | <1 | |
| MgO | 2,5 | - | - | - | - | |
| SO 3 | 1,7 | - | - | - | - | |
| Superficial específica (m 2 / kg) |
370 | 420 | 420 | 400 | 15.000 a 30.000 |
|
| Gravidade Específica | 3,15 | 2,38 | 2,65 | 2,94 | 2,22 | |
| Uso geral em concreto | Fichário primário | Substituição de cimento | Substituição de cimento | Substituição de cimento | Intensificador de propriedade | |
A sílica ativa é um material ultrafino com partículas esféricas de menos de 1 μm de diâmetro, sendo a média de cerca de 0,15 μm. Isso o torna aproximadamente 100 vezes menor do que a partícula média de cimento. A densidade aparente da sílica ativa depende do grau de densificação no silo e varia de 130 (não-densificado) a 600 kg / m 3 . A gravidade específica da sílica ativa está geralmente na faixa de 2,2 a 2,3. A área de superfície específica da sílica ativa pode ser medida com o método BET ou método de adsorção de nitrogênio. Normalmente varia de 15.000 a 30.000 m 2 / kg.
Produção
A sílica ativa é um subproduto da redução carbotérmica do quartzo de alta pureza com materiais carbonáceos como carvão, coque, aparas de madeira, em fornos elétricos a arco na produção de ligas de silício e ferrossilício .
Formulários
Concreto
Devido à sua extrema finura e alta sílica conteúdo, fumo de sílica é uma forma muito eficaz pozolânico material. As especificações padrão para sílica ativa usada em misturas de cimento são ASTM C1240, EN 13263.
A sílica ativa é adicionada ao concreto de cimento Portland para melhorar suas propriedades, em particular sua resistência à compressão , resistência de união e resistência à abrasão . Essas melhorias decorrem tanto das melhorias mecânicas resultantes da adição de um pó muito fino à mistura da pasta de cimento quanto das reações pozolânicas entre a sílica ativa e o hidróxido de cálcio livre na pasta.
A adição de sílica ativa também reduz a permeabilidade do concreto aos íons de cloreto , o que protege o aço de reforço do concreto da corrosão , especialmente em ambientes ricos em cloreto, como regiões costeiras e de estradas e pistas continentais úmidas (devido ao uso de sais de degelo ) e pontes de água salgada .
Antes de meados da década de 1970, quase toda a sílica ativa era lançada na atmosfera. Depois que as preocupações ambientais exigiram a coleta e aterro de sílica ativa, tornou-se economicamente viável o uso de sílica ativa em várias aplicações, em particular em concreto de alto desempenho. Os efeitos da sílica ativa nas diferentes propriedades do concreto fresco e endurecido incluem:
- Trabalhabilidade: Com a adição de sílica ativa, a perda de abatimento com o tempo é diretamente proporcional ao aumento do teor de sílica ativa devido à introdução de grande área superficial na mistura de concreto por sua adição. Embora a queda diminua, a mistura permanece altamente coesa.
- Segregação e sangramento : A sílica ativa reduz o sangramento significativamente porque a água livre é consumida na umidificação da grande área de superfície do sílica ativa e, portanto, a água livre deixada na mistura para o sangramento também diminui. A sílica ativa também bloqueia os poros no concreto fresco, de forma que a água dentro do concreto não pode chegar à superfície.
Carboneto de silício
Os fumos de sílica, como subproduto, podem ser usados para produzir carboneto de silício .
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Administração Federal de Rodovias dos EUA . "Silica Fume" . Arquivado do original em 22/01/2007 . Página visitada em 2007-01-24 .
- Associação de Cimento Portland . "Capítulo 3 Cinzas voadoras, escória, fumo de sílica e pozolanas naturais" (PDF) . Página visitada em 07-04-2012 .
- Silica Fume Association. "Manual do Usuário do Silica Fume" (PDF) . Página visitada em 05/05/2012 .