La fumée de silice est une substance qui est utilisée pour améliorer la résistance du béton. Il est produit lors de la synthèse d’alliages de silicium métal ou de ferrosilicium, lorsque la réduction de quartz de haute pureté à haute température dans un four électrique dégage du gaz d’oxyde de silicium. Le gaz réagit avec l’oxygène et se condense en fumée de silice, une fine poudre blanche composée principalement de dioxyde de silicium. Cette substance ne doit pas être confondue avec la silice pyrogénée, également connue sous le nom de silice pyrogénée, qui a une composition différente et est utilisée pour épaissir les milkshakes et les peintures.
Comme d’autres matériaux pouzzolaniques, la fumée de silice réagit avec l’hydroxyde de calcium pour créer des liaisons solides dans le mélange de ciment. L’ajout de cette substance au béton diminue la teneur en eau du béton et le rend moins sensible à la corrosion causée par les sels marins et les ions chlorure. Cela le rend particulièrement utile dans les structures exposées à l’eau, telles que les barrages ou les ponts.
Il a été démontré que l’ajout de fumée de silice à un mélange de béton réduit le niveau d’expansion et de fissuration résultant des réactions alcali-silice (ASR). L’ASR se produit généralement lorsque les ions hydroxyde réagissent avec la silice dans un mélange de ciment pour former un gel de silicate de calcium et alcalin, qui s’écoule dans les espaces poreux du béton. Le gel provoque l’expansion et la fissuration, conduisant à une éventuelle défaillance structurelle.
La texture particulaire extrêmement fine de la fumée de silice lui confère des propriétés mécaniques intéressantes. Le béton de silice est moins perméable que le béton non armé et peut être utilisé pour supporter de lourdes charges. Les gratte-ciel et autres grands bâtiments qui exercent une forte pression verticale sur leurs éléments structurels utilisent généralement du béton à haute résistance.
Le béton de silice est mélangé en ajoutant une proportion spécifiée de fumée au ciment sous forme humide ou sèche. La proportion de fumée de silice dans le mélange de béton final est déterminée par le niveau de résistance du matériau requis. Les mélanges plus forts de béton de silice, qui peuvent contenir jusqu’à 15 pour cent de fumée de silice en poids, sont plus cassants que les mélanges plus courants, qui en contiennent 7 à 10 pour cent.
Jusqu’au milieu des années 1970 environ, la substance produite dans les réactions du quartz n’était pas conservée pour être utilisée, mais était plutôt rejetée dans l’atmosphère. Cette pratique a créé des préoccupations environnementales qui ont conduit à l’enfouissement de la substance. Des directives ont depuis été élaborées pour normaliser la qualité physique, l’emballage et d’autres qualités à usage industriel.