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.
Преимущества микрокремнезема — существенное повышение уровня прочности готовых строительных конструкций за счет интеграциимикрокремнезема в состав пескобетона. В результате обеспечивается необходимый уровень прочности на сжатие и разлом.
Микрокремнезем – это ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в результате производства кремнийсодержащих сплавов. Представляет собой микроскопические шарообразные частички аморфного кремнезема со средней удельной поверхностью около 20 кв. м/г. Эта высокоактивная минеральная добавка состоит из оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, углерода
и серы. По гранулометрическому составу средний размер частиц микрокремнезема составляет около 0,1 микрона, то есть в 100 раз меньше среднего размера зерна цемента.
Область применения бетонов с микрокремнеземом: жилищно- гражданское и промышленное строительство, бетонные и железобетонные конструкции, включая системы питьевого водоснабжения. Гранулы среднего размера составляют около 0,1 микрона, а это в сто раз меньше зерна цемента среднего размера. Его использование дает возможность получать из простых материалов бетоны, которые имеют уникальные возможности для конструкций и высокие эксплуатационные характеристики: Он имеет хорошую стойкость к истиранию. Высокоподвижные смеси из бетона имеют повышенную связность и не расслаиваются. Имеет высокую прочность, а также сверхвысокопрочные бетоны, в том числе и мелкозернистые бетоны с высокой прочностью ранней при твердении в нормальных для этого условиях уменьшенный расход цемента – с 400 до 250 кг/м3.
Воздействие на свойства бетона — Порошки и суспензии значительно отличаются по воздействию на бетон, при этом они имеют одинаковое влияние на свойства бетона, который затвердел. Так как суспензии микрокремнезема не имеют примесей, то представляют очень большой интерес для всех производителей бетона. Его дозировка выражается в процентном содержании микрокремнезема от цементной массы. Вес суспензии, добавляется в смесь, в 2 раза превышает вес нужного твердого микрокремнезема.
Пластические свойства микрокремнезема — опыт проводимой работы показал, что если смесь бетона, составленная правильно, то она не содержит менее 300 кг/м3 портландцемента и менее 10% микрокремнезема, а также не отличается по водопотребности в сравнение с обыкновенными смесями с тем же содержанием вяжущих составляющих. Свежеприготовленная смесь бетона, на первый взгляд, кажется жесткой, но ее подавать насосом намного легче, а также отделывать и укладывать.
Нарастание прочности — микрокремнезем, как и все пуццолановые материалы, имеет свойство вступать в реакцию с кольцевой гидроокисью, которая освобождается во время гидратации портландцемента, что нужно для образования вяжущих составляющих. Очень высокая мелкость и чистота микрокремнезема способствует более быстрой и эффективной реакции. При рассеивании, тысячи сферических реактивных микрочастиц окружают зерна цемента, при этом уплотняя раствор цемента и заполняя все пустоты прочными продуктами гидратации улучшая сцепление. Микрокремнезем обеспечивает прочность на сжатие, которое намного превышает прочность обыкновенных бетонов. Единственным ограничивающим фактором здесь будет прочность заполнителя. Темпы нарастания прочности обыкновенного бетона, который содержит микрокремнезем, немного отличается в сравнение с бетонами современными на обычном портландцементе. Через 7 дней микрокремнезем приобретает лишь 55 – 65 % от 28-ми дневной прочности во время выдерживания при температуре 20 градусов по Цельсию.
Щелочность — было доказано, что микрокремнезем оказывает значительное влияние на щелочность воды, которая содержится в порах цементного геля. Реакция пуццолана приводит к образованию геля, который имеет высокое содержание кремнезема и связывает щелочные металлы с высоким содержанием воды. Уровень показателя водорода pH воды в бетонных порах на обыкновенном портландцементе равняется четырнадцати. При добавлении даже небольшого количества микрокремнезема, он быстро снизится до тринадцати. Во время добавления свыше пятнадцати процентов, микрокремнезем забирает из воды в бетонных порах почти все ионы щелочных металлов, при этом понижая уровень pH до двенадцати целых пяти десятых. При добавлении двадцати пяти процентов он нейтрализует всю известь, которая освобождена силикатами портландцемента.
Проницаемость — пуццолановые сферические микрочастицы создают эффект заполнения пор, что способствует существенному уменьшению проницаемости и капиллярной пористости бетона. Непроницаемый бетон фактически можно получить при сравнительно низком содержании обыкновенного портландцемента и умеренном содержании микрокремнезема. Так как микрокремнезем больше оказывает влияние на проницаемость, чем на прочность, то бетон, который содержит микрокремнезема, будет менее проницаемым, чем бетон на обыкновенном портландцементе эквивалентной прочности.
Морозостойкость — повышенная плотность и низкая проницаемость цементного камня обеспечивает хорошую морозостойкость бетона вместе с микрокремнеземом. Теоретической несовместимости микрокремнезема с воздухововлекающими добавками нет, на самом деле реологическая стабильная структура бетона с микрокремнеземом призвана уменьшать потерю воздуха во время вибрирования и транспортировки.
Таким образом, следует отметить универсальность добавки МК как дисперсии, влияющей на тиксотропные свойства системы, через изменение протяженности структурных элементов -цепочек и их перехода при контактных взаимодействиях в пространственные каркасные ячейки. Это условие соответствует минимальным значениям межфазного натяжения при максимальном развитии граничных поверхностей, что предполагает существование большого числа точечных коагуляционных контактов вплоть до создания предельно наполненной системы, в которой коллективный переход к сцеплению в ближнем порядке вызывает резкое упрочнение. Такой этап гидратообразования с коллоидацией кремнеземных частиц, за счет которых формируются пространственные упаковки, приводит к самоармированию твердеющей цементной системы композита.