90 % vollständig kryptografierter Silikastaub | Mikrosilika SF-90D

Die Angabe „90 %“ bei 90-prozentigem Silikastaub steht für einen Massenanteil an Siliziumdioxid (SiO₂) von ≥ 90 %, was ausschlaggebend für seine Reaktivität ist. Neben SiO₂ werden bei der technischen Abnahme von GEO und anderen hochwertigen Produkten üblicherweise die folgenden drei abgeleiteten Kennzahlen berücksichtigt: Glühverlust (LOI): Bei hochwertigem 90 %-Silikastaub wird der Glühverlust in der Regel auf ≤ 3 % begrenzt. Dies bedeutet, dass nur sehr wenig unverbrannter freier Kohlenstoff vorhanden ist, der weder die Abbindezeit des Betons noch die Adsorption von Wasserreduktionsmitteln beeinträchtigt. Feuchtigkeitsgehalt: Die Norm schreibt ≤ 2 % vor, um die Stabilität des Pulvers während Lagerung und Transport zu gewährleisten. Spezifische Oberfläche: Diese liegt üblicherweise zwischen 15.000 und 25.000 m²/kg; die extrem feinen Partikel sorgen für eine hervorragende Fähigkeit zur Füllung von Mikroporen.

Die Qualität bestimmt die Anwendungsgrenzen. Bei der Auswahl für Bauprojekte kann anhand der folgenden Szenarien eine präzise Abstimmung vorgenommen werden: 85 % Silikastaub (Preis-Leistungs-Variante): Geeignet für herkömmlichen Fertigbeton und gewöhnlichen Spritzbeton, erfüllt grundlegende Anforderungen an Dichtheit und Festigkeit. 90 % Silikastaub (Hochleistungsstandard): Es ist das „Geheimnis“ für hochfesten Beton (C60–C80) und undurchlässigen Beton für den Meereseinsatz. Es bietet das optimale Gleichgewicht zwischen Preis und Leistung und ist die vorgeschriebene Reinheit für die überwiegende Mehrheit der wichtigen Straßen-, Brücken- und Wasserbauprojekte. 95 % und mehr (Spezialausführung für extreme Anforderungen): Wird hauptsächlich für UHPC (ultrahochleistungsbeton) verwendet.

90 % Silikastaub verbessert die Dauerhaftigkeit durch zwei physikalische und chemische Mechanismen erheblich: Mikroporenfüll-Effekt (physikalisch): Die Partikel haben eine durchschnittliche Korngröße von etwa 0,5 Mikrometer (nur 1/50 der Zementpartikel) und können die nach der Zementhydratation verbleibenden mikroskopischen Poren präzise ausfüllen, wodurch die Kapillarwege für Wasser und Chloridionen unterbrochen werden. Vulkanasche-Reaktion (chemisch): Der hohe Gehalt an amorphem SiO₂ geht eine Sekundärreaktion mit dem bei der Zementhydratation entstehenden Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) ein und bildet ein hochfestes Calcium-Silicat-Hydrat (C-S-H)-Gel. Dies verbraucht nicht nur das korrosionsanfällige Ca(OH)₂, sondern macht die Betonstruktur zudem dichter, wodurch sie der Erosion durch Meerwasser wirksam widersteht.

Sofern der vorgeschriebene Mischvorgang eingehalten wird, lässt sich vollverdichteter Silikastaub vollkommen gleichmäßig dispergieren. Durch den Vollverdichtungsprozess (Erhöhung der Schüttdichte von 150 kg/m³ auf 500–700 kg/m³) entstehen „pseudo-Mikrokugeln“, die durch eine Kombination aus elektrostatischen und intermolekularen Kräften gebildet werden. Beim Anmischen des Betons muss lediglich sichergestellt werden, dass der Silikastaub gründlich mit den groben und feinen Zuschlagstoffen (Schotter und Sand) trocken vermischt wird. Die mechanische Reibung zwischen den Zuschlagstoffen und die Scherkräfte des Mischers reichen aus, um diese Mikrokugeln augenblicklich zu zerkleinern, sodass sie sich als einzelne Partikel perfekt in der Masse verteilen. Der Silikastaub darf keinesfalls direkt auf die Wasseroberfläche geschüttet und dort vermischt werden.

Für eine Mischungszusammensetzung mit 90 % Silikastaub gelten folgende empfohlene Parameter: Zugabebereich: In der Regel 5 % bis 10 % des Gesamtgewichts des Bindemittels (Zement). Bei hochfestem Beton liegen die Werte eher bei 8–10 %, bei normalem Dichtbeton eher bei 5–7 %. Anpassung der Zusatzmittel: Da Silikastaub aufgrund seiner extrem großen spezifischen Oberfläche den Wasserbedarf deutlich erhöht, muss es in Kombination mit hochleistungsfähigen Polycarboxylat-Wasserreduziermitteln verwendet werden. Sollte ein zu schneller Verlust der Konsistenz festgestellt werden, sollte die Dosierung des Wasserreduziermittels feinjustiert oder die Verzögerungskomponente angepasst werden, um die Pumpbarkeit des Betons aufrechtzuerhalten.

Obwohl der Stückpreis für Silikastaub mit einer Reinheit von 90 % höher ist als der für Silikastaub mit 85 % Reinheit oder Flugasche, ermöglicht es Kosteneinsparungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg in zweierlei Hinsicht: Kostensenkung durch optimierte Mischungsverhältnisse: Dank seines hohen Beitrags zur Früh- und Spätfestigkeit ermöglicht es Ingenieuren, einen Teil des Hochleistungszements in der Mischung durch eine mittlere Menge Silikastaub zu ersetzen und so einen Teil des Materialpreisunterschieds auszugleichen. Kostensenkung bei der Instandhaltung: Es verlängert die Lebensdauer der Bauteile und senkt die langfristigen Kosten für strukturelle Reparaturen und Korrosionsschutzmaßnahmen erheblich oder macht sie sogar überflüssig.