Mikrosilika (wasap silika)

Microsilica, juga dikenali sebagai bahan silika (nombor CAS 69012-64-2), ialah bahan berdebu berbutir halus yang diperoleh daripada pengeluaran ferrosilicon dan silikon logam dalam relau arka elektrik suhu tinggi. Dalam industri, ia digunakan sebagai bahan tambahan mineral. Ia biasanya digunakan dalam industri pembinaan sebagai salah satu bahan tambahan utama untuk produk berasaskan konkrit, mortar dan simen. Ia adalah terima kasih kepada penggunaan microsilica bahawa struktur konkrit terbesar di dunia telah dibina.

Sifat bahan silika

Bahan mikrosilika dan silika adalah istilah yang digunakan secara bergantian dalam kesusasteraan dan industri. Istilah ini digunakan untuk menerangkan silikon dioksida (SiO ₂ ), polimorf amorf yang tambahan mengandungi sejumlah kecil oksida lain - khususnya, aluminium, kalsium atau oksida besi. Microsilica datang dalam bentuk serbuk putih, kelabu atau hampir hitam. Zarah mikrosilika ialah sfera amorf dengan diameter antara 0.1 hingga 0.2 μm, yang menjadikannya kira-kira 100 kali lebih kecil daripada zarah simen purata. Pada suhu tinggi sehingga 2,000ᵒC, mikrosilika mempamerkan ketahanan yang luar biasa. Perlu diingat bahawa bahan silika tidak larut dalam air dan pelarut organik. Luas permukaan khusus mikrosilika berjulat dari 15 hingga 30 m2/g. Terdapat dua jenis mikrosilika: padat atau padat. Kedua-dua bentuk ini berbeza dalam ketumpatan pukal, yang merupakan parameter yang sangat penting yang mencirikan mikrosilika. Ketumpatan pukal ditakrifkan sebagai 'jisim bahan yang ditaburkan secara longgar dibahagikan dengan jumlah isipadu yang didudukinya, dengan mengambil kira isipadu lompang antara zarah'. Ketumpatan pukal bahan silika yang dipadatkan boleh berkisar antara 180 hingga 350 kg/m ³ , manakala ketumpatan pukal bahan silika tertumpat boleh berkisar antara 450 hingga 650 kg/m ³ .

Bagaimanakah mikrosilika dihasilkan?

Bahan silika ialah hasil sampingan dalam penghasilan aloi silikon dan ferosilikon dalam relau arka elektrik. Aloi ini diperbuat daripada kuarza dan karbon ketulenan tinggi. Ia juga dikumpul sebagai hasil sampingan dalam pengeluaran aloi silikon lain seperti ferrochromium, ferromanganese, ferromagnesium dan silikon kalsium. Bahan mentah yang biasa digunakan dalam peleburan ialah kuarza metalurgi, kok, serpihan kayu dan arang batu. Mereka dihantar terus ke dalam relau dengan tiub pengisian yang berputar. Proses mendapatkan silikon tulen berlaku di sana pada suhu melebihi 2,000ᵒC. Kunci untuk mendapatkan habuk silika adalah dengan menapis gas yang dikeluarkan dari relau, kerana di sinilah ia ditemui. Juga, Kumpulan PCC menawarkan bahan silika (CAS 69012-64-2). Jualan komponen penting ini dalam industri pembinaan sentiasa berkembang. Pengeluar mikrosilika untuk Kumpulan PCC, PCC BakkiSilicon hf., terletak di Iceland. Ia adalah salah satu kilang pengeluaran yang paling mesra alam dan mesra iklim. Penggunaan sumber tenaga semula jadi seperti sumber geoterma mengurangkan pelepasan gas rumah hijau kira-kira dua pertiga berbanding tumbuhan lain di seluruh dunia. Microsilica yang dihasilkan oleh Kumpulan PCC mempunyai jejak karbon yang sangat rendah berbanding dengan produk yang tersedia di pasaran. Kesan ini mungkin diperolehi berkat penggunaan barisan pengeluaran ferrosilikon paling moden di dunia. Rajah 1. Perbandingan jejak karbon mikrosilika yang dihasilkan oleh PCC BakkiSilikon hf. dengan produk analog lain yang terdapat di pasaran.

Penggunaan mikrosilika dalam pembinaan

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penambahan bahan silika kepada produk konkrit semakin popular. Mekanisme asas, fizikal tindakan mikrosilika adalah mengedap struktur mikro konkrit. Bahan silika dengan struktur yang sangat berpecah mengisi ruang antara butiran simen, seperti halnya dengan pasir pengedap agregat kasar. Silika dalam ruang mula bertindak balas dalam tindak balas pozzolanic (fasa CSH mula terbentuk). Ternyata jika kita menggantikan 15 %simen dengan microsilica, kedap udara konkrit akan meningkat beberapa kali ganda. Kesan sedemikian amat sukar dicapai dengan menggunakan kaedah lain. Atas sebab ini, mikrosilika adalah komponen penting dalam campuran apabila mereka bentuk konkrit berprestasi tinggi. Ciri ciri mikrosilika, iaitu saiz butiran yang kecil, mengutamakan pembungkusan komponen konkrit yang lebih padat. Sebagai komponen konkrit, bahan silika sering digunakan dalam bentuk asalnya (iaitu, kerana ia dikumpulkan oleh penapis semasa pengeluaran aloi ferro-silikon). Bentuk padat (dicipta dengan menundukkan mikrosilika kepada rawatan yang sesuai) serta silika dengan ketekalan seperti pes juga menjadi semakin popular. Disebabkan oleh permukaan khusus yang besar yang mencirikan bahan silika, penggunaan jenis bahan tambahan mineral ini menyebabkan air yang dimaksudkan untuk pengeluaran konkrit terserap pada butiran mikrosilika - yang menyumbang kepada kestabilan campuran konkrit yang terhasil. Akibatnya, terdapat pengurangan kecairan campuran. Untuk mengekalkan ketekalan konkrit yang mengandungi mikrosilika yang betul, ia juga perlu menggunakan superplasticisers. Adalah penting untuk mengekalkan nisbah air, simen dan mikrosilika yang betul. Harga konkrit yang diperolehi meningkat bergantung kepada jumlah bahan silika yang ditambah, tetapi terlalu banyak ia mempunyai kesan negatif ke atas produk akhir. Dalam keadaan ini, memilih perkadaran yang betul adalah penting. Kandungan mikrosilika yang paling berfaedah, baik dari segi sifat produk siap mahupun dari segi kos, adalah dalam julat 5-10%. Microsilica yang dihasilkan oleh PCC BakkiSilicon memenuhi semua keperluan yang dikenakan ke atasnya mengikut piawaian PN-EN-13263-1 yang berkenaan. Kandungan SiO ₂ berjulat dari 80%hingga 95%, Al ₂ O ₃ hingga 0.3%, C hingga 1.8%, CaO hingga 0.7%, Fe ₂ O ₃ hingga 0.1%, K ₂ O hingga 0.4%, MgO hingga 0.2 %dan Na ₂ O kepada kandungan maksimum 0.1%.

Microsilica sebagai bahan tambahan kepada konkrit - faedah yang paling penting

Memperbaiki sifat mekanikal Bahan silika mempunyai keupayaan untuk mengisi ruang antara komponen konkrit yang tinggal, mewujudkan fasa kristal dalam konkrit yang mengeras (melalui tindak balas pozzolanic). Akibatnya, konkrit dengan penambahan mikrosilika lebih kedap udara. Ia berkaitan dengan pecahnya kapilari dalam konkrit dan, pada masa yang sama, gangguan keliangan kapilarinya. Proses ini meningkatkan dengan ketara parameter mekanikal konkrit (cth, kekuatan mampatan). Meningkatkan lekatan grout pada butiran agregat Penambahan mikrosilika meningkatkan lekatan dan mengurangkan keliangan zon sentuhan agregat-grout. Hasil daripada interaksi fizikal dan kimia, struktur mikro grout diubah suai dengan baik. Pada masa yang sama, keliangan di kawasan liang kapilari berkurangan dengan ketara. Mengubah struktur liang dianggap sebagai faktor utama yang mempengaruhi ciri seperti kedap udara dan ketahanan. Rintangan kepada bahan kimia yang agresif Meningkatkan kedap udara konkrit secara langsung membawa kepada ketahanan yang lebih baik terhadap kakisan kimia. Adalah lebih sukar untuk bahan persekitaran yang agresif untuk menembusi ke dalam struktur konkrit. Bahan silika mengurangkan risiko yang berkaitan dengan, sebagai contoh, kesan merosakkan perairan yang kaya dengan sulfat, dan sebab ketahanannya boleh diberi kandungan kalsium hidroksida yang agak rendah dalam kombinasi dengan strukturnya yang kedap udara. Perlindungan tetulang Kebolehtelapan mikrosilika yang dikurangkan memberikan perlindungan terhadap penembusan ion klorida dengan memanjangkan masa untuk ion klorida mencapai rod keluli dan menyebabkan kakisan. Di samping itu, konkrit mikrosilikat mempunyai rintangan elektrik yang lebih tinggi dan, dengan itu, memperlahankan kadar kakisan. Kesan gabungan ini meningkatkan hayat perkhidmatan struktur sebanyak lima hingga sepuluh kali ganda. Rintangan lelasan Rintangan lelasan konkrit dengan penambahan mikrosilika adalah sangat tinggi. Penggunaannya dalam pembinaan tanah dan jalan raya menjimatkan masa dan wang. Rintangan konkrit terhadap lelasan hidraulik juga dipertingkatkan, yang menjadikannya sempurna untuk pembinaan empangan.

Kegunaan lain bahan silika

Microsilica bukan sahaja digunakan sebagai bahan tambahan kepada konkrit - terutamanya konkrit berprestasi tinggi dan bahan binaan komposit khas - tetapi juga digunakan dalam pelbagai produk dan aplikasi. Antara kegunaannya ialah:

• bahan refraktori
• produk seramik
• bahan penebat
• plastik
• pelekat

Mikrosilika putih

Mikrosilika putih, bahan mentah, juga patut disebut. Dalam komposisinya, sebagai tambahan kepada kira-kira 95 %silikon dioksida dan oksida lain, ia juga mengandungi zirkonium oksida dengan kandungan sehingga 3%. Produk ini dicirikan oleh butiran halus yang menjadikannya sangat reaktif. Ia digunakan terutamanya sebagai bahan tambahan kepada bahan refraktori, meningkatkan sifat reologinya dan memanjangkan hayat perkhidmatannya.

Pasaran mikrosilika dunia

Tidak dinafikan, bahan silika memainkan peranan penting dalam pengeluaran konkrit. Oleh itu, industri pembinaan adalah industri utama di mana ia digunakan, dan ia juga mengawal aspek seperti permintaan dan harga. Portal MarketsandMarkets™ menyatakan bahawa pada 2015-2020, terdapat peningkatan dalam nilai pasaran mikrosilika kepada USD 563.09 juta setiap tahun. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pasaran global telah menunjukkan peningkatan yang jelas. Penjualan bahan mentah ini semakin meningkat kerana ia memastikan ketahanan kakisan yang tinggi, kekuatan tinggi dan ketahanan produk. Bahan silika mendapat permintaan yang tinggi di Timur Tengah dan Afrika serta rantau Asia-Pasifik kerana ia digunakan dalam pembinaan laluan metro, terowong dan bangunan pencakar langit. Terdapat peningkatan permintaan untuk produk yang dikeluarkan oleh pengedar dan pengeluar mikrosilika. Negara seperti Emiriah Arab Bersatu dan Arab Saudi merupakan peneraju pasaran di Timur Tengah dan Afrika, dengan Emiriah Arab Bersatu sudah mempunyai bahagian terbesar penggunaan mikrosilika. Di Eropah, jualan mikrosilika agak rendah. Anggaran pertumbuhan pasaran dan harga bahan silika adalah terbesar di rantau Asia-Pasifik dan, kemudian, di Timur Tengah.

1. Microsilica in Concrete - Jenis, Sifat dan Aplikasi Praktikal - Pembina Tersedia dalam talian: https://theconstructor.org/concrete/microsilica-concrete-properties-applications/28977/ (diakses pada 16 Feb 2022).
2. Microsilica - JD Group Tersedia dalam talian: https://jdtrade.com.pl/en/offer/building-materials/microsilica (diakses pada 16 Feb 2022).
3. Europejskiej, MK; Normaliza-, EK Py ł krzemionkowy do betonu – norma EN 13263. 2005, 40–41.
4. Mikrokrzemionka Tersedia dalam talian: https:// distripark.com/mikrokrzemionka (diakses pada 17 Feb 2022).
5. (Mikrzemionka jako dodatek do betonu - Mikrosilika Trade Tersedia dalam talian: https://mikrosilika-trade.com/mikrokrzemionka/?gclid=Cj0KCQiA3rKQBhCNARIsACUEW_Yp-8mhFtHcSvXFL3f-kiIdCsGf2Az2BZYFf_Yp-8mhFtHcSvXFL3f-kiIdCsGf_ZYFf2_ZYFf2_ZYFf_2009_ZZYFf2_ZYFf_20201000000000000000000000000000000000000
6. Apakah mikrosilika? - Silica Fume untuk Dijual, Pembekal Microsilica di China Tersedia dalam talian: http://www.microsilica-fume.com/what-is-microsilica.html (diakses pada 17 Feb 2022).
7. Mikrokrzemionka | microsilica.pl | mikrokrzemionka | dodatki do betonu Tersedia dalam talian: http://www.microsilica.pl/node/4 (diakses pada 16 Feb 2022).
8. Wolniewicz, M. Wpływ dużej zawartości pyłu krzemionkowego dan mikrostrukturę zaczynu. 571–584.
9. Marek, D.; Golewski, L.; Lubelska, P. ARTYKU ŁY PROBLEMOWE Ocena zastosowania popiołów lotnych i mikrokrzemionki w betonie. 142–145.
10. Micro Silica: Pengeluaran & Aplikasi Tersedia dalam talian: https://gharpedia.com/blog/micro-silica-production-and-applications/ (diakses pada 19 Feb 2022).
11. Pasaran Asap Silika mengikut Aplikasi & Geografi - 2020 | MarketsandMarkets Tersedia dalam talian: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/silica-fume-market-173625350.html (diakses pada 18 Feb 2022).