Микрокремнезем что это такое

Микрокремнезем и метакаолин у мастеров и самоделкиных

Многие знают, что микрокремнезем и метакаолин часто применяется строителями при возведении высокопрочных бетонных конструкций. А у самоделкиных?

Сегодня поговорим о возможности использования микрокремнезема и метакаолина в работах с бетоном на приусадебном участке при изготовлении различного декора из искусственного камня.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Краткое описание и сравнение микрокремнезема и метакаолина

Микрокремнезем и метакаолин являются активными пуццолановыми добавками в бетон.

Улучшение свойств бетона осуществляется за счет их реакции с известью, которая выделяется цементом при его взаимодействии с водой.

При этом в растворе образуются нерастворимые в ней соединения.

Микрокремнезем в отличие от метакаолина является отходом производства кремнесодержащих элементов.

Метакаолин — это экологичный материал. Он производится из чистых каолинов.

Микрокремнезем более нестабилен по своим свойствам: по цвету (оттенки серого), по активности, по водопотребности.

Метакаолин в этом отношении имеет лучшие характеристики. У него цвет более светлый и в зависимости от места производства может быть белым, розовым или серо-белым.

Активность кремнеземов определяется количеством извести (в мг), нейтрализуемой 1г добавки.

Так у микрокремнезема она составляет примерно 400 мг, а у метакаолина — около 1000 мг.

Из этого следует, что дозировка метакаолина может быть уменьшина примерно в 2 раза по сравнению с микрокремнеземом.

Размеры частиц микрокремнезема очень маленькие (0,01 …0,1 мкм) и имеют сферическую форму.

У метакаолина они пластинчатые и размер в пределах 1…5 мкм.

За счет такой формы у метакаолина значительно выше удельная поверхность и соответственно его активность. В среднем она составляет 12…13 тыс. см 2 /г.

Для сравнения можно привести значения удельной поверхности некоторых составляющих бетонной смеси. У тонкомолотого цемента (высоких марок) — 4500 см 2 /г, у доломитовой муки — 2900 см 2 /г, у молотого кварцевого песка — 1000 см 2 /г.

Значение и влияние этого параметра на свойства бетона были изложены ранее на страницах kamsaddeco.com в статье «Различные составы сухих строительных смесей«.

При серийном производстве бетона применение более дорогого метакаолина по сравнению с микрокремнеземом оправдано за счет меньшей его дозировки.

Несколько другой подход к выбору активной добавки имеет место при работах, связанных с производством единичных изделий на приусадебном участке. И об этом в следующем разделе статьи.

Микрокремнезем и метакаолин в бетонных работах для декора сада

При изготовлении бетонных конструкций на загородном участке таких, как искусственные скалы, скульптуры, фигуры животных и т.д., необходимо иметь раствор более липкий по сравнению с тем, который используется при домостроении или производстве бетонных плиток.

При строительстве фундаментов и полов важным параметром является текучесть бетонной смеси. Высокое ее значение позволяет ускорить и упростить работы. Этим руководствуются при выборе добавок в сочетании с применением суперпластификаторов.

В статье про изготовление дорожки вокруг бассейна и искусственной скалы около него для увеличения липкости раствора использовался сухой латекс или редиспергируемый порошок.

Но такое же влияние на раствор оказывает и микрокремнезем.

Этот эффект обусловлен очень маленьким размером его частиц (0,01…0,1 мкм).

В готовых сухих строительных смесях для того, чтобы уменьшить липкость раствора, добавляют дополнительные ингредиенты.

При работе в саду и самостоятельном приготовлении смеси эти добавки не используются.

Повышенная липкость раствора позволяет работать на вертикальных и поверхностях с отрицательным углом наклона.

Поскольку микрокремнезем имеет не стабильные параметры (так же как использование с большим числовым значением эфиров целлюлозы) самоделкиным необходимо подбирать дозировки в индивидуальном порядке. Но это в свою очередь позволяет получить уникальные свойства пластичного декоративного бетона.

Недостатки и особенности в работах с активными добавками в бетон

Кроме большого количества положительных свойств у микрокремнезема и метакаолина есть ряд моментов, которые необходимо учитывать при работе с этими добавками.

Источник

Микрокремнезем в пескобетоне (мелкозернистых бетонных смесях) для увеличения прочности бетона

24 Августа 2011 год.

Частицы микрокремнезема (0.5 μm) меньше цементных флоккул (45 μm) в 90 раз ( как человек ростом 1.8 м меньше монумента Вашингтона между Белым домом и Капитолием), а максимальные по размерам гранулы фракционированного песка (сито №8) в пескобетоне М-300 (порядка 2.35 мм) больше частиц микрокремнезема в почти в пять раз.

Благодаря этому в бетонных смесях, в том числе пескобетоне М300 микрокремнезем образует гелеобразную пасту, заполняющую пустоты между сегрегатирующимися частицами песка и цементного камня.

Вместе с тем благодаря сравнительно небольшой удельной плотности кремнезема и его малых добавках в бетонные смеси не происходит сколь значимого увеличения плотности бетона, хотя конечные свойства конструкций и изделий из бетона, а также время твердения бетонных смесей и набора прочности изменяются в разной степени и в позитивную сторону.

Добавки микрокремнезема к бетонам начали использовать еще в 40-х годах прошлого века, но с большими ограничениями, поскольку очень маленькие частицимикрокремнезема, имеющие большую суммарную поверхность, высушивали бетон, что требовало увеличения водоцементного отношения и снижало прочностные свойства бетона. С появлением сильных диспергаторов – суперпластификаторов стало возможным улучшать свойства бетонов с помощью микрокремнезема в совокупности с паластифицирующими добавками при очень малом/или отсутствии увеличения водоцементного отношения. В разных странах мира введены стандарты на применение микрокремнезема в бетонах различной плотности (в Америке — ASTM C1240 – 04, Европе — EN13263:2005, Японии — JIS A 6207 2000, Бразилии — NBR 13956:1997, Вьетнаме — TCXDVN 311 – 2003, Корее — KS F 2567 2003, Индии — IS 15388:2003), в России добавки микрокремнезема пока отчасти ругулирует ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные».

Возможности улучшения эксплуатационных свойств мелкозернистых бетонов с помощью микрокремнезема.

Микрокремнезем содерожит от 85 до 95% SiO2 и является реактивным агентом, работающим, как пуццолановая добавка. При гидратации цементного камня выделяется гидроокись кальция, которая связывается микрокремнеземом в гидраты силиката кальция, подобными гидрату силиката кальция, образуемого портландцементом., но эти образования имеют меньшие размеры и «цементируют» микропустоты, характерные для затвердевших цементно-песчаных смесей. В результате прочность цементной стяжки пола, изделий из пескобетона М-300 возрастает почти на 10%, причем улучшение прочностных характеристик наблюдается уже после 5-7 дней твердения мелкозернистого бетона. На рис. показана динамика увеличения прочности на сжатие в быстротвердеющем пескобетоне М300 QUICK BETON в сравнении с пескобетоном М-300, не модифицированным микрокремнеземом.

Часть затворной воды при твердении бетонной смеси, в том числе армированных изделий из пескобетона М300 скапливается у твердых частиц цементного раствора и армирующих элементов, а затем выдавливается уплотняющимися под действием силы тяжести структурными элементами из твердеющей смеси с уменьшением объема и образованием капиллярной сетки, служащей при эксплуатации каналами для проникновения ионов хлора, сульфидов, влаги и углекислого газа.

Хлориды и сульфиды ответственгны за интенсивность процессов электрохимической коррозии армирующих элементов, влага и углекислый газ обуславливают эксплуатационную карбонизационную усадку бетона с переобразованием извести в мел, что ведет к увеличению локальных объемов трансформирующейся извести и появлению микро и макротрещин (старение бетона).

Частицы микрокремнезема блокируют капиллярные каналы, а при правильно подобранном процентном соотношении добавок микрокремнезема и суперпластификатора возможно добиться полной закупорки капиллярной сетки и значительного повышения влагонепроницаемости цементной стяжки пола или изделий из пескобетона М-300.

При твердении изделий из пескобетона М300 в формах на улице или наружных цементных стяжек. Если технологии цементной стяжки пола в помещениях обычно включают экранирование поверхности от быстрого высыхания только при недлагоприятных для твердения условий, то на цементнвые стяжки и изделия из пескобетона, твердеющие на улице активно воздействуют дополнительные внешние факторы – солнечное излучение, провоцирующее образование различных температурных зон по толщине изделия/конструкции, что может привести к возникновению существенных температурных напряжений, а также ветер, при котором интенсивность испарения влаги с поверохности возрастает в несколько раз.

Это приводит к появлению корки на поверхности, чрезвычайно склонной к трещинообразованию, а также волнистости поверхности после твердения из-за разной степени уплотнения неравномерно нагретых нижних слоев. Добавки микрокремнезема отчасти аккумулируют солнечное тепло и способствуют быстрой конвекции тепла через бетон благодаря заполнению пустот, а также блокируют микро и макропоры выхода воды на поверхность, что снижает негативы быстрого испарения.

Источник

Применение микрокремнезема

Микрокремнезем применяется в качестве минеральной добавки, интегрируемой в состав пескобетона и других цемент содержащих смесей, в результате чего обеспечиваются их оптимальные прочностные, гидрофобные и антикоррозийные свойства. Пескобетон и прочие цементосодержащие смеси с добавлением микрокремнезема нашли широкое применение в сфере жилищно-гражданского и промышленного строительства.

Использование таких минеральных добавок делает бетон стройматериалом, пригодным для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, включая системы водоснабжения и канализации. Высокоактивные микрокремнеземные минеральные добавки включают в свой состав такие элементы, как оксиды кремния, железа, алюминия, кальция, калия, магния, серы и углерода.

Преимущества микрокремнезема. Существенное повышение уровня прочности готовых строительных конструкций за счет интеграции микрокремнезема в состав пескобетона. В результате обеспечивается необходимый уровень прочности на сжатие и разлом.
Большая непроницаемость. Это качество пескобетонов и прочих цементосодержащих смесей достигается за счет умеренной интеграции микрокремнезема. В результате поры в толще бетона оказываются заполненными микрочастицами минеральной добавки. Это свойство способствует снижению проницаемости, а, следовательно, и капиллярной пористости бетона.

Коррозийная устойчивость. Бетонные конструкции, содержащие микрокремнезём, более устойчивы к карбонизации и в отличие от традиционных портландцементов эффективнее препятствуют проникновению хлоридов в толщу железобетонных конструкций, в результате чего предотвращается коррозия металла.

Морозостойкость. Бетоны, содержащие микрокремнезем, менее проницаемы, а потому отличаются большей плотностью, что обеспечивает оптимальные показатели морозостойкости.

Устойчивость к агрессивному воздействию химических веществ. Бетон, содержащий микрокремнеземы, устойчив к воздействию сульфатов и прочих ядовитых и агрессивных соединений. Эта характеристика обеспечивается за счет малого содержания свободной извести и из-за низкого уровня проницаемости бетонных изделий.

Источник

Микрокремнезем что это такое

«Насколько вода является уникальной жидкостью,
настолько и аморфный кремнезем уникален как
твердое вещество. Они во многом схожи».
Ральф Айлер, американский исследователь,
крупный теоретик и практик в области
коллоидной химии кремнезема

Микрокремнезем – новый продукт компании «Русал». Высокоактивная пуццолановая добавка с повышенным содержанием SiO2, новинка на строительном рынке РФ, незаменимая добавка в производстве высокопрочных бетонов.

Сильное звено

Микрокремнезем (микросилика) – одно из самых известных сегодня пуццолановых веществ, которое активно применяется в строительной индустрии. Это мелкодисперсная пыль серого цвета, обладающая аморфными свойствами. Она извлекается из отходящих газов печей при выплавке металлургического кремния и ферросилиция и используется при производстве строительных и ремонтных смесей, огнеупоров, а также для повышения качества бетонов.

Пуццолановые вещества и их влияние на свойства бетонов известны человечеству уже тысячи лет. Одним из древнейших примеров сооружений из монолитного неармированного бетона является римский Пантеон. Он был построен во времена императора Адриана почти две тысячи лет назад. Для создания пуццоланового бетона был использован вулканический пепел в сочетании с известью. Взаимодействие этих двух компонентов аналогично реакции, в которую вступает микрокремнезем с портландцементом в процессе гидратации. Как результат, образуется плотная матрица, позволяющая увеличить прочность и долговечность бетона.

Высокая пуццолановая активность микросилики обусловлена наличием свободных химических связей, сферической формой и размером частиц – в среднем в 500 раз меньше частиц самого цемента.

Включение микрокремнезема в бетонную смесь оказывает влияние на свойства как цементного теста, так и цементного камня. Сферическая форма частиц микрокремнезема приводит к «подшипниковому эффекту», улучшая когезионные свойства цементного теста. Малые размеры частиц позволяют микрокремнезему заполнить объем между грубодисперсными частицами цемента. Высокая удельная площадь поверхности (15-30 м2/г) стимулирует образование многочисленных коагуляционных контактов, сокращая объем свободной воды. В результате цементное тесто приобретает высокие когезионные свойства. При этом не наблюдается сегрегация и водоотделение. Бетонная смесь обладает высокой удобоукладываемостью и прокачиваемостью, что особенно важно при высотном строительстве и торкретировании.

Пуццолановая активность микрокремнезема обеспечивает переход нестабильной растворимой гидроокиси кальция в прочный кристаллический гидрат силиката кальция, который уплотняет структуру бетона и увеличивает прочность на 20-25%.

Цементный камень с добавлением микрокремнезема характеризуется повышенной плотностью, уменьшается его проницаемость. Долговечность бетона растет.

Современные стандарты

Сегодня производство пуццолановых веществ, в частности микрокремнезема, широко освоено промышленностью. Как отмечает Ирина Полищук, руководитель направления дирекции по новым проектам компании «Русал», свойства и технические характеристики микрокремнезема делают этот материал все более востребованным как на российском рынке, так и за рубежом.

Наиболее известными объектами, построенными с применением микрокремнезема, являются: самое высокое на данный момент здание в мире – башня «Бурдж-Халифа» в Дубае, башни «Петронас» в Малайзии, мост Большой Бельт в Дании, мост Ханчжоу в Восточно-Китайском море, Troll A – офшорная платформа природного газа у западного побережья Норвегии и др.

В России микрокремнезем был использован при строительстве фундамента и зданий комплекса «Москва-Сити», Лефортовского тоннеля, парящего моста в парке «Зарядье».

Замена 10% цемента в составе бетона приводит:
– к увеличению прочности при сжатии на 25%;
– к росту прочности на растяжение при изгибе на 20%;
– к повышению марки по водонепроницаемости с W4 до W10;
– к повышению марки по морозостойкости с F200 до F400.

Первым в стране кремниевым заводом, где было запущено производство микрокремнезема, стал в 2017 году завод компании «Русал» в Каменске-Уральском. Ранее его получали только на ферросплавных заводах при изготовлении ферросилиция.

Основной спрос на микрокремнезем обеспечивают производства высокопрочных бетонов, огнеупорной продукции и тампонажных материалов, так как его потребительские свойства лучше отвечают техническим задачам этих компаний.

Как подчеркивает Ирина Полищук, изучив спрос и получив обратную связь от клиентов, предприятие в г. Каменске-Уральском работает над возможностью предлагать потребителям комплексные технические решения с применением микрокремнезема, готовыми рецептурами на его основе, полностью удовлетворяющими запросы покупателей.

В продукции «Русала» содержание SiO₂ – не менее 94%, что отличает его от известного на российском рынке МК-85 и МКУ-85 (SiO₂ – 90-91%). Более высокая химическая чистота, пониженное содержание оксидов металлов и щелочей приводит к более высокой площади удельной поверхности и индексу активности. Сравнительные характеристики химического состава микрокремнезема кремниевого и ферросплавного производств приведены в таблице.

Источник

Микрокремнезем МК-85, 10 кг

Спецификация

Наименование: Микрокремнезем конденсированный МК-85

Производитель: ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» ( «НЛМК »)

Массовая доля микрокремнезема в перес. сух. прод.,%

Массовая доля воды, %

Насыпная плотность, кг/м 3

Сопутствующие товары

Добавка в бетон Микрокремнезем МК-85

Микрокремнезем является продуктом ферросплавного производства, и образуется в процессе выплавки ферросилиция и его сплавов.

По гранулометрическому составу средний размер частиц микрокремнезема примерно в 100 раз меньше среднего размера зерна цемента. При использовании микрокремнезема для изготовления особо прочных бетонов тысячи сферических микрочастиц окружают каждое зерно цемента, уплотняя цементный раствор, заполняя пустоты прочными продуктами гидратации и улучшая сцепление с заполнителями, гораздо эффективнее, чем другие минеральные добавки, такие как цеолитовый туф, доменный и котельный шлак.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Применяется в качестве высокоактивной добавки к бетону. Предназначен для приготовления специальных бетонов высоких марок по прочности и водонепронецаемости, пенобетона, сухих строительных смесей, резины, керамики, черепицы, облицовочных плит и огнеупорных масс.

Добавление микрокремнезема способствует уменьшенному расходу цемента (до 200-450 кг/м³).

РАСХОД

Рекомендуемое количество микрокремнезема составляет:

ВЛИЯНИЕ МИКРОКРЕМНЕЗЕМА НА БЕТОН

В результате физического и химического воздействия происходит благоприятное изменение микроструктуры теста, связанное со значительным уменьшением пористости в зоне капиллярных пор. Изменение структуры пор в бетоне рассматривается многими исследователями как главный фактор влияния микрокремнезема на механические свойства и прочность бетона. Эти изменения находят свое отражение в снижении проницаемости бетона. Снижение водопроницаемости способствует повышению стойкости бетона к воздействиям агрессивных сред.

Высокие свойства микрокремнезема улучшают такие характеристики бетона, как прочность на сжатие, прочность сцепления и износостойкость, морозостойкость, химическую стойкость и значительно снижают проницаемость.

Пластические свойства

Рассеявшись, мельчайшие частицы микрокремнезема уплотняют и стабилизируют смесь и существенно снижают выступание воды и расслоение.

Прочность

Микрокремнезем может обеспечить прочность на сжатие, намного превышающую прочность обычных бетонов, и здесь ограничивающим фактором является только прочность заполнителя. При использовании природных заполнителей достигается прочность свыше 150 кг/см&sup2, а при использовании специальных высокопрочных заполнителей можно достичь прочности 300 кг/см².

Трещиностойкость

Добавление микрокремнезема обеспечивает повышение трещиностойкости бетона.

Щелочность

Микрокремнезем понижает уровень pH воды в порах цементного геля.

Проницаемость

Защита арматуры

Пониженная щелочность бетона с содержанием микрокремнезема должна ослаблять его устойчивость к карбонизации и хлоридам.

Морозостойкость

Химическое воздействие

Низкая проницаемость и низкое содержание свободной извести повышает устойчивость бетона к воздействию агрессивных химических веществ. Долгосрочные испытания показали, что по своей потенциальной устойчивости к сульфатам он равен сульфатостойкому портландцементу.

Ваша выгода.

Применение микрокремнезема в массовом строительстве также позволяет экономить до 40% цемента без ухудшения характеристик бетона и сокращать расход тепловой энергии при тепловлажной обработке изделий.

Источник