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Micro sílice: producción y uso

¿Qué es la micro sílice ? Micro sílice es un mineral compuesto de esferas de bióxido de silicio (SiO 2 ) ultrafino, amorfo y cristalino, producido durante la fabricación de silicio o ferrosilicio. Este proceso involucra la reducción de cuarzo de alta pureza en hornos de arco eléctrico a temperaturas superiores a 2000º C. La micro sílice se forma cuando el gas SiO producido conforme el cuarzo se reduce, se mezcla con el oxígeno en la parte superior del horno. En este punto el SiO se oxida a SiO 2 , condensándose en las partículas esféricas puras de micro sílice que forman la mayor parte de los vapores o humo del horno. De aquí los nombres alternos para el material – vapores de sílice condensados o vapores de sílice.

Los vapores del horno se conducen a través de tuberías de enfriamiento, por un pre-colector y ciclón – para quitar las partículas gruesas que pudieran haberse arrastrado del horno – y luego se soplan hacia filtros bolsa diseñados especialmente donde se recolectan.

El tamaño promedio de partícula está por debajo de 0.5 micras, lo que significa que cada micro esfera es 100 veces mas pequeña que un grano de cemento promedio. En una mezcla típica, con dosificación de 10% de micro sílice , habrá entre 50, 000 y 100, 000 partículas de micro sílice por grano de cemento. La calidad de las materias primas y la operación de los hornos determinan la pureza de la micro sílice. Aunque el material se recolecta como un polvo muy fino con una densidad a granel en el rango de 200 kg/m 3 , se le puede procesar para densificarlo, haciendo la densidad a granel de alrededor de 650 kg/m 3 , o puede hacerse lechada. Este proceso posterior involucra el mezclado de la micro sílice, normalmente en forma directa de los filtros de los silos, con un peso igual de agua. La lechada es fácil de transportar, almacenar, dosificar y de mezclarse con el concreto.

La micro sílice se prueba en un análisis químico completo y distribución de tamaño de partícula. La lechada se evalúa también en contenido de sólidos, densidad y color.

¿Como trabaja la micro sílice?

Las esferas ultrafinas llenan los huecos entre los granos de cemento reduciendo los vacíos en el concreto fresco. Las partículas actúan como balines de chumacera y mientras hacen al concreto mucho mas adherente, realmente le dan mas movilidad a la mezcla permitiendo que el concreto fluya mas fácilmente al aplicarle energía.

Se mejoran el bombeo, formado y acabado, y las mezclas de bombeo de micro sílice se emplean a menudo sin ajustar los contenidos de arena.

Se reducen o eliminan la segregación y el drenado.

Esto permite lograr acabados en la superficie más pronto que con el concreto normal.

La micro sílice es un puzolana.

Esto significa que reaccionará con el hidróxido de calcio derivado de la hidratación del cemento y formará mas del silicato de calcio hidratado que mantiene unido al concreto.

Debido a que las partículas de micro sílice son ultrafinas, con un área de superficie específica de alrededor de 20, 000 m 2 /kg y un contenido de SiO 2 de aproximadamente 90%, la reactividad es muy alta. Por el tamaño muy pequeño de las partículas de micro sílice , la estructura cristalina formada por esta reacción es también muy pequeña y ocupa los espacios vacíos dentro de la matriz. Esto densifica la estructura completa del concreto, resultando en una resistencia mayor y reducciones significativas en permeabilidad.

Los aumentos en resistencia pueden ser desde 20 hasta 50% al usar micro sílice como una simple adición.

Sin embargo, si el concreto esta diseñado para tomar ventaja de la acción puzolanica e incluye el uso de super-plastificantes para mantener muy bajas relaciones agua / cemento, se pueden lograr grandes mejoras.

Se han registrado resistencias diseñadas de mas de 100 Mpa para entregas de mezcla preparada de concreto. El efecto sobre la permeabilidad es aún más pronunciado. Cuando se usa un 10% de dosis en una mezcla que contiene alrededor de 400 kg de cemento, el coeficiente de permeabilidad se puede reducir hasta 1/100 del nivel del concreto equivalente sin micro sílice.

Este incremento en resistencia y la reducción en permeabilidad del concreto, combinados con la reducción de hidróxido de calcio, significan que las características de durabilidad del concreto son enormemente mejoradas.

Las resistencias sulfato y cloruro son aumentadas, la susceptibilidad a la reacción álcali sílice se elimina virtualmente y la resistencia y adherencia mejoradas significan que la resistencia a la abrasión y erosión de una micro sílice excede por mucho las de una mezcla ordinaria.

La micro sílice se puede usar para reducir el calor de hidratación – un factor muy importante en construcciones de concreto masivas. Esto puede lograrse reduciendo el contenido de cemento y empleando la micro sílice para elevar la resistencia debido a su eficiencia cementante. Otra manera es usar un alto porcentaje de otro material puzolanico de reemplazo y emplear la reactividad de la micro sílice para dar resistencia en etapa temprana e impermeabilidad, permitiendo así que los materiales mas lentos trabajen en un período mucho más largo de tiempo.

El punte Oresund tiene 1092 metros de largo con un ancho principal de 490 metros.
Sus columnas son de 203.5 metros de alto.
El concreto utilizado en este puente utiliza micro sílice.

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Attapulgita– Un mineral único con grandes aplicaciones en las pinturas

La attapulgita es un silicato mineral de arcilla, llamado así por el área de Attapulgus Georgia donde se estudiaron los depósitos de EU inicialmente en 1935. La arcilla attapulgita es única por su estructura de cadena tridimensional que crea partículas en forma de aguja que no se aglomeran al exponerse a la humedad, en contraste con otras arcillas tixotrópicas. Esta naturaleza no aglomerante hace a la attapulgita una arcilla formadora de gel y tixótropo única, así como el producto preferido cuando la estabilidad dimensional es importante.

La attapulgita forma suspensiones de alta viscosidad estables a relativamente bajas concentraciones que se adelgazarán con la aplicación de esfuerzo cortante. Al dispersarse en un líquido, las partículas de arcilla forman una retícula que atrapa la fase líquida espesando el sistema. Al aplicar esfuerzo cortante a un líquido espesado con arcilla Attapulgita, la retícula formada por fuerzas electrostáticas se rompe y el l íquido fluye con facilidad. Una vez retirado el esfuerzo cortante las fuerzas electrostáticas originan que se forme una nueva retícula y el líquido se espese nuevamente. Este ciclo se puede repetir indefinidamente.

Formulando con Attapulgita Sistemas Acuosos: La attapulgita funciona en formulaciones acuosas iónicas y no iónicas. El desempeño óptimo de la attapulgita se logra cuando la arcilla se dispersa y mezcla en un medio a alto esfuerzo cortante. El uso de surfactantes en sistemas acuosos puede provocar sobre dispersión de attapulgita resultando en pérdida de desempeño.

Los productos de attapulgita se agregan por lo general directamente a la mezcla en la etapa del proceso a alta velocidad. Si no hay etapa de alto esfuerzo cortante en el proceso principal la attapulgita se puede preparar como un pre-gel utilizando una pequeña cantidad del sistema solvente acuoso. Los pre-geles se preparan típicamente a un 10 – 15 porciento en peso de arcilla en el vehículo acuoso. Esta mezcla pre-dispersada se agrega entonces al lote de producto.

Dependiendo de la aplicación y las propiedades de gel deseadas, se pueden variar la cantidad y tipo de arcilla attapulgita.

Las concentraciones típicas (por ciento en peso) para aplicaciones acuosas son:

Pinturas látex 1 – 3 por ciento

Pinturas texturizadas 2 – 4 por ciento

Uniones de cemento 3 – 5 por ciento

Mastiques 2 – 4 por ciento

Sistemas No-acuosos: La arcilla attapulgita es un material altamente hidrofílico y aunque se dispersa fácilmente en sistemas acuosos, requiere el uso de un surfactante cuando se usa en sistemas no-acuosos como reducciones asfálticas. Los surfactantes recomendados son catiónicos y actúan como una interfase de transición entre la arcilla y el sistema orgánico.

La relación óptima arcilla-surfactánte se determina fácilmente ajustándola experimentalmente hasta lograr máxima viscosidad. En sistemas de reducciones asfálticas la relación típica y óptima de arcilla-surfactánte está entre 8 – 12 partes de arcilla a 1 parte de surfactánte. Este rango se debe a la variación en reducciones, surfactántes y el tamaño de partícula de la arcilla attapulgita en uso.

Al trabajar en sistemas no.acuosos, el método recomendado para adicionar la arcilla es el de pre-dispersión descrito para sistemas acuosos. En reducciones asfálticas el surfactánte se debe adicionar a una porción del sistema y mezclarse vigorosamente. Después se debe adicionar la arcilla para obtener un 20 por ciento en peso de la concentración de ésta y mezclar hasta que se observe un espesamiento máximo. Finalmente, el resto de la reducción y otros ingredientes de la fórmula se adicionan y mezclan hasta lograr una consistencia uniforme.

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