ซิลิกาฟูม
ซิลิกาฟูมหรือที่รู้จักกันในชื่อไมโครซิลิกา (หมายเลข CAS 69012-64-2, หมายเลข EINECS 273-761-1) เป็น พอลิมอร์ฟอ สัณฐาน (ไม่เป็นผลึก) ของซิลิคอนไดออกไซด์หรือซิลิกาเป็นผงละเอียดมากที่ได้เป็นผลพลอยได้จากการผลิตโลหะผสมซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอนประกอบด้วยอนุภาคทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 150 นาโนเมตร การใช้งานหลักคือเป็น วัสดุ พอซโซลานิกสำหรับคอนกรีตสมรรถนะสูง
บางครั้งอาจสับสนกับซิลิกาฟูม (หรือที่รู้จักกันในชื่อซิลิกาไพโรเจนิก หมายเลข CAS 112945-52-5) อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิต คุณลักษณะของอนุภาค และขอบเขตการใช้งานของซิลิกาฟูมนั้นแตกต่างจากซิลิกาฟูมโดยสิ้นเชิง
ประวัติศาสตร์
การทดสอบซิลิกาฟูมในคอนกรีต ที่ใช้ ปูนซีเมนต์ ปอร์ตแลนด์ เป็นส่วนประกอบ หลักครั้งแรก เกิดขึ้นในปี 1952 อุปสรรคสำคัญที่สุดในการสำรวจคุณสมบัติของซิลิกาฟูมคือการขาดแคลนวัสดุที่จะใช้ในการทดลอง การวิจัยในยุคแรกใช้สารเติมแต่งราคาแพงที่เรียกว่าซิลิกาฟูมซึ่งเป็นซิลิกาในรูปอสัณฐานที่ได้ จากการเผาไหม้ ซิลิกอนเตตระคลอไรด์ในเปลวไฟไฮโดรเจน-ออกซิเจน ในทางกลับกัน ซิลิกาฟูมเป็นวัสดุพอซโซลานิกละเอียดมากในรูปอสัณฐาน ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการผลิตซิลิคอน ธาตุ หรือ โลหะผสมเฟอร์ โรซิลิคอนในเตาหลอมไฟฟ้า ก่อนช่วงปลายทศวรรษ 1960 ในยุโรปและกลางทศวรรษ 1970 ในสหรัฐอเมริกาซิลิกาฟูมมักถูกปล่อยทิ้งสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง
หลังจากการบังคับใช้กฎหมายสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1970 โรงงานถลุงซิลิคอนเริ่มเก็บรวบรวมซิลิกาฟูมและค้นหาการใช้งานต่างๆ งานวิจัยในช่วงแรกที่ดำเนินการในนอร์เวย์ได้รับความสนใจมากที่สุด เนื่องจากแสดงให้เห็นว่าคอนกรีตที่ใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นส่วนประกอบหลักและมีส่วนผสมของซิลิกาฟูมนั้นมีความแข็งแรงสูงและมีรูพรุน ต่ำ นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การวิจัยและพัฒนาซิลิกาฟูมทำให้มันกลายเป็นสารผสมที่ทรงคุณค่าและใช้งานได้หลากหลายที่สุดชนิดหนึ่งของโลกสำหรับคอนกรีตและผลิตภัณฑ์ซีเมนต์
คุณสมบัติ
| คุณสมบัติ | ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ | เถ้าลอยซิลิกา[ b ] | เถ้าลอยแคลเซียม[ c ] | ซีเมนต์ตะกรัน | ซิลิกาฟูม | |
|---|---|---|---|---|---|---|
สัดส่วนโดยมวล (%) | ซิโอ | 21.9 | 52 | 35 | 35 | 85–97 |
| อัลโอ | 6.9 | 23 | 18 | 12 | — | |
| เฟโอ | 3 | 11 | 6 | 1 | — | |
| CaO | 63 | 5 | 21 | 40 | < 1 | |
| เอ็มจีโอ | 2.5 | — | — | — | — | |
| โซ | 1.7 | — | — | — | — | |
| พื้นที่ผิวจำเพาะ (ตร.ม. /กก.) [วัน] | 370 | 420 | 420 | 400 | 15,000 – 30,000 | |
| ความถ่วงจำเพาะ | 3.15 | 2.38 | 2.65 | 2.94 | 2.22 | |
| วัตถุประสงค์ทั่วไป | แฟ้มหลัก | การทดแทนซีเมนต์ | การทดแทนซีเมนต์ | การทดแทนซีเมนต์ | ผู้เพิ่มมูลค่าทรัพย์สิน | |
| ||||||
ซิลิกาฟูมเป็นวัสดุละเอียดมากที่มีอนุภาคทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 ไมโครเมตร โดยเฉลี่ยประมาณ 0.15 ไมโครเมตร ทำให้มีขนาดเล็กกว่าอนุภาคซีเมนต์โดยเฉลี่ยประมาณ 100 เท่า[ 4 ]ความหนาแน่นของซิลิกาฟูมขึ้นอยู่กับระดับการอัดแน่นในไซโลและแตกต่างกันไปตั้งแต่ 130 (ไม่อัดแน่น) ถึง 600 กก./ลบ.ม. ความถ่วงจำเพาะของซิลิกาฟูมโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 2.2 ถึง 2.3 พื้นที่ผิวจำเพาะของซิลิกาฟูมสามารถวัดได้ด้วยวิธี BETหรือวิธีดูดซับไนโตรเจน โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 15,000 ถึง 30,000 ตร.ม. /กก. [ 5 ]
การผลิต
ซิลิกาฟูมเป็นผลพลอยได้จาก การลด ควอตซ์บริสุทธิ์สูงด้วยวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เช่น ถ่านหิน โค้ก เศษไม้ ในเตาหลอมไฟฟ้า ในกระบวนการผลิตโลหะ ผสมซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอน
แอปพลิเคชัน
คอนกรีต
เนื่องจากมีความละเอียดสูงมากและมีปริมาณซิลิกาสูง ซิลิกาฟูมจึงเป็นวัสดุพอซโซลานิกที่มีประสิทธิภาพมาก[ 6 ] [ 7 ]ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับซิลิกาฟูมที่ใช้ในส่วนผสมซีเมนต์คือ ASTM C1240 [ 8 ] EN 13263 [ 9 ]
มีการเติมซิลิกาฟูมลงในคอนกรีตปอร์ตแลนด์ซีเมนต์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงในการรับแรงอัดความแข็งแรงในการยึดเกาะและ ความต้านทานต่อ การสึกหรอการปรับปรุงเหล่านี้เกิดจากการปรับปรุงทางกลที่เป็นผลมาจากการเติมผงละเอียดมากลงในส่วนผสมของซีเมนต์เพสต์ รวมถึงปฏิกิริยาพอซโซลานิกส์ระหว่างซิลิกาฟูมและแคลเซียมไฮดรอกไซด์อิสระในเพสต์[ 10 ]
การเติมซิลิกาฟูมยังช่วยลดการซึมผ่านของคอนกรีตต่อไอออนคลอไรด์ ซึ่งช่วยปกป้องเหล็กเสริมของคอนกรีตจากการกัดกร่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูง เช่น บริเวณชายฝั่งและถนนและทางวิ่งเครื่องบินในทวีปที่มีความชื้นสูง (เนื่องจากการใช้ เกลือ ละลายน้ำแข็ง ) และสะพานน้ำเค็ม[ 11 ]นอกจากนี้ ซิลิกาฟูมยังมีประโยชน์สำคัญในการดำเนินงานด้านน้ำมันและก๊าซ ซิลิกาฟูมสามารถใช้สำหรับการวางปูนยาแนวหลักเป็นซีลไฮดรอลิกในหลุมเจาะ หรือการใช้งานรอง เช่น การดำเนินการแก้ไข รวมถึงการซ่อมแซมรอยรั่ว รอยแตก และการปิดโซนที่หมดสภาพ[ 12 ]
ก่อนช่วงกลางทศวรรษ 1970 ซิลิกาฟูมเกือบทั้งหมดถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ หลังจากที่ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมทำให้จำเป็นต้องมีการเก็บรวบรวมและฝังกลบซิลิกาฟูม การใช้ซิลิกาฟูมในงานต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคอนกรีตประสิทธิภาพสูง จึงกลายเป็นเรื่องที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ[ 13 ]ผลกระทบของซิลิกาฟูมต่อคุณสมบัติต่างๆ ของคอนกรีตสดและคอนกรีตแข็งตัว ได้แก่:
- ความสามารถในการทำงาน: เมื่อเติมซิลิกาฟูม การ ลดลงของ ค่าการยุบตัวเมื่อเวลาผ่านไปจะแปรผันตรงกับปริมาณซิลิกาฟูมที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากซิลิกาฟูมทำให้มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ในส่วนผสมคอนกรีต แม้ว่าค่าการยุบตัวจะลดลง แต่ส่วนผสมยังคงมีความเหนียวแน่นสูง
- การแยกตัวและการเยิ้มของน้ำ : ซิลิกาฟูมช่วยลดการเยิ้มของน้ำได้อย่างมาก เนื่องจากน้ำอิสระจะถูกใช้ไปในการทำให้พื้นผิวขนาดใหญ่ของซิลิกาฟูมเปียก ทำให้ปริมาณน้ำอิสระที่เหลืออยู่ในส่วนผสมซึ่งจะเยิ้มออกมาลดลง นอกจากนี้ ซิลิกาฟูมยังช่วยอุดรูพรุนในคอนกรีตสด ทำให้ไม่สามารถระบายน้ำที่อยู่ภายในคอนกรีตขึ้นมาที่ผิวหน้าได้
ซิลิคอนคาร์ไบด์
ควันซิลิกาซึ่งเป็นผลพลอยได้ อาจนำไปใช้ในการผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์ได้
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- สำนักงานบริหารทางหลวงแห่งสหรัฐอเมริกา . "ซิลิกาฟูม" . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2007-01-22 . เรียกดูเมื่อ2007-01-24 .
- สมาคมปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ . "บทที่ 3 เถ้าลอย ตะกรัน ซิลิกาฟูม และปอซโซลานธรรมชาติ" (PDF) . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2010-06-29 . เรียกดูเมื่อ2012-04-07 .
- สมาคมซิลิกาฟูม. "คู่มือการใช้งานซิลิกาฟูม" (PDF) . สืบค้นเมื่อ2012-05-05 .
ลิงก์ภายนอก
- สมาคมซิลิกาฟูม