El humo de sílice , también conocido como microsílice , (número CAS 69012-64-2, número EINECS 273-761-1) es un polimorfo amorfo (no cristalino) de dióxido de silicio , sílice . Es un polvo ultrafino recogido como subproducto de la producción de aleaciones de silicio y ferrosilicio y está formado por partículas esféricas con un diámetro medio de partícula de 150 nm. El principal campo de aplicación es como material puzolánico para hormigones de altas prestaciones.
A veces se confunde con la sílice pirógena (también conocida como sílice pirogénica, número CAS 112945-52-5). Sin embargo, el proceso de producción, las características de las partículas y los campos de aplicación de la sílice pirógena son diferentes de los del humo de sílice.
La primera prueba de humo de sílice en hormigones a base de cemento Portland se llevó a cabo en 1952. El mayor inconveniente para explorar las propiedades del humo de sílice fue la falta de material con el que experimentar. Las primeras investigaciones utilizaron un aditivo costoso llamado sílice pirógena, una forma amorfa de sílice obtenida mediante la combustión de tetracloruro de silicio en una llama de hidrógeno y oxígeno. El humo de sílice, por otro lado, es un material puzolánico amorfo muy fino, un subproducto de la producción de silicio elemental o aleaciones de ferrosilicio en hornos de arco eléctrico. Antes de finales de los años 1960 en Europa y mediados de los años 1970 en los Estados Unidos , los vapores de sílice simplemente se expulsaban a la atmósfera.
Con la implementación de leyes ambientales más estrictas a mediados de la década de 1970, las fundiciones de silicio comenzaron a recolectar el humo de sílice y a buscar sus aplicaciones. Los primeros trabajos realizados en Noruega recibieron la mayor atención, ya que habían demostrado que los hormigones a base de cemento Portland que contenían humos de sílice tenían resistencias muy altas y porosidades bajas . Desde entonces, la investigación y el desarrollo del humo de sílice lo convirtieron en uno de los aditivos más valiosos y versátiles del mundo para concreto y productos cementantes.
El humo de sílice es un material ultrafino con partículas esféricas de menos de 1 μm de diámetro, siendo el promedio de aproximadamente 0,15 μm. Esto lo hace aproximadamente 100 veces más pequeño que la partícula de cemento promedio. [4] La densidad aparente del humo de sílice depende del grado de densificación en el silo y varía de 130 (sin densificar) a 600 kg/m 3 . La gravedad específica del humo de sílice generalmente está en el rango de 2,2 a 2,3. La superficie específica del humo de sílice se puede medir con el método BET o el método de adsorción de nitrógeno. Normalmente oscila entre 15.000 y 30.000 m 2 /kg. [5]
El humo de sílice es un subproducto de la reducción carbotérmica de cuarzo de alta pureza con materiales carbonosos como carbón, coque y astillas de madera, en hornos de arco eléctrico en la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio.
Debido a su extrema finura y alto contenido de sílice, el humo de sílice es un material puzolánico muy eficaz. [6] [7] Las especificaciones estándar para el humo de sílice utilizado en mezclas cementosas son ASTM C1240, [8] EN 13263. [9]
Se añade humo de sílice al hormigón de cemento Portland para mejorar sus propiedades, en particular su resistencia a la compresión , fuerza de unión y resistencia a la abrasión . Estas mejoras surgen tanto de las mejoras mecánicas resultantes de la adición de un polvo muy fino a la mezcla de pasta de cemento como de las reacciones puzolánicas entre el humo de sílice y el hidróxido de calcio libre en la pasta. [10]
La adición de humo de sílice también reduce la permeabilidad del hormigón a los iones cloruro , lo que protege el acero de refuerzo del hormigón de la corrosión , especialmente en ambientes ricos en cloruro, como las regiones costeras y las de carreteras y pistas continentales húmedas (debido al uso de sales deshielo ). ) y puentes de agua salada . [11] Además, los humos de sílice tienen usos importantes en las operaciones de petróleo y gas. El humo de sílice se puede utilizar para la colocación primaria de lechada como sello hidráulico en el pozo, o aplicaciones secundarias como operaciones de remediación que incluyen reparación de fugas, divisiones y cierre de zonas agotadas. [12]
Antes de mediados de la década de 1970, casi todo el humo de sílice se descargaba a la atmósfera. Después de que las preocupaciones ambientales requirieron la recolección y el vertido del humo de sílice, se volvió económicamente viable utilizar el humo de sílice en diversas aplicaciones, en particular en concreto de alto rendimiento. [13] Los efectos del humo de sílice sobre diferentes propiedades del hormigón fresco y endurecido incluyen:
Los vapores de sílice, como subproducto, pueden utilizarse para producir carburo de silicio .
