Dlaczego konieczne jest dodanie proszku krzemionkowego do betonu?

Dlaczego zapotrzebowanie na wodę lub lepkość wzrasta po dodaniu pyłu krzemionkowego do betonu?

 

Pył krzemionkowy może znacznie poprawić właściwości betonu, ale zwiększa także zapotrzebowanie na wodę i lepkość. Stosowany w małych ilościach pył krzemionkowy może poprawić płynność betonu; jednakże w większych ilościach może prowadzić do zwiększonej lepkości i wczesnego pękania. Aby zapobiec pękaniu, niezbędne jest właściwe utwardzanie i zbilansowana mieszanka z innymi materiałami.

Opary krzemionki

Konkretne wykonanie

Pękanie we wczesnym wieku

Cząsteczki pyłów krzemionki są hydrofilowe i mają bardzo dużą powierzchnię. Ilość wody potrzebna do zwilżenia tak dużej powierzchni jest stosunkowo duża. Dlatego też, wraz ze wzrostem zawartości pyłu krzemionkowego (powyżej 5%), zapotrzebowanie na wodę lub stosunek wody do cementu w mieszance betonowej będzie wzrastać, jeśli ma zostać osiągnięty ten sam spadek. Podobnie, jeśli zawartość wody lub stosunek wody do cementu pozostanie niezmieniony, beton będzie stawał się coraz bardziej lepki wraz ze wzrostem zawartości pyłów krzemionkowych. Aby rzeczywiście zwiększyć wytrzymałość i nieprzepuszczalność betonu bez zwiększania stosunku wody do cementu oraz aby osiągnąć dobrą urabialność, pył krzemionkowy jest zwykle stosowany w połączeniu ze środkami redukującymi ilość wody lub superplastyfikatorami. Nowy beton krzemionkowy charakteryzuje się silnym wiązaniem i nie jest podatny na segregację.

Gdy zawartość pyłów krzemionkowych mieści się w stosunkowo niskim zakresie, tj. w granicach 5% materiałów cementowych, pyły krzemionkowe mogą w rzeczywistości zmniejszyć lepkość mieszanki betonowej. W tym przypadku kształt cząstek pyłu krzemionkowego (cząstki kuliste) odgrywa dominującą rolę, ponieważ efekt „łożyska kulkowego” cząstek kulistych przewyższa efekt „zapotrzebowania na wodę zwilżającą” wynikający z dużej powierzchni właściwej. Innymi słowy, niska dawka pyłu krzemionkowego nie tylko zwiększa siłę wiązania mieszanki betonowej, ale także poprawia jej płynność i zmniejsza ciśnienie pompowania, dzięki czemu doskonale nadaje się do przygotowania betonu o wysokiej urabialności lub samozagęszczalnego.

Dlaczego beton krzemionkowy ma tendencję do łatwego pękania?

W praktycznym budownictwie beton krzemionkowy jest często uważany za „podatny na pękanie”. Jednym z powodów jest niewystarczające zrozumienie właściwości pyłobetonu krzemionkowego i brak odpowiednich dostosowań w kontroli jakości konstrukcji, takich jak niewystarczająca kontrola jakości utwardzania. Innym powodem jest to, że pył krzemionkowy jest zwykle stosowany w betonie, który wymaga wysokich parametrów, takich jak wysoka wytrzymałość, niska przepuszczalność i wysoka trwałość. Ten rodzaj betonu ma niski stosunek wody do cementu i dużą ilość materiałów cementowych, co może prowadzić do zwiększonej wrażliwości na skurcz i wzrost temperatury, co może skutkować pęknięciami. Co więcej, pył krzemionkowy zwiększa skurcz autogeniczny we wczesnym wieku, czyniąc beton bardziej podatnym na pęknięcia we wczesnym wieku w ograniczonych warunkach. Wpływ pyłu krzemionkowego na pękanie betonu jest głównie związany z pęknięciami wczesnymi (występującymi w ciągu pierwszych dwóch tygodni) i należy go analizować z punktu widzenia skurczu plastycznego, skurczu autogenicznego i wpływu temperatury.