微硅粉在商品混凝土中的使用

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1、硅灰或称凝聚硅灰,也叫微硅粉、硅粉,是硅铁或金属硅生产过程中由矿热炉中的高纯石英、焦炭和木屑还原产生的副产品,主要成分是SiO一般硅灰的颜色在浅灰和深灰之间,本身是无色的,其颜色主要取决于碳和氧化铁的含量,碳含量越高,颜色越暗,另外加密的硅灰要比自然硅灰颜色暗。硅灰的粒径都小于1μm,平均粒径为0.1μm左右,是水泥颗粒直径的1/100,所以硅灰能高度分散于混凝土中,填充在水泥颗粒之间而提高密实度,同时硅灰具有很高的活性,能更快更全面的与水泥水化产生的氧氢化钙反应。(1)应用历史硅灰在混凝土中的应用研究可追

2、溯到上世纪四十年代的挪威。七十年代末,北欧和北美对于硅灰在混凝土中的应用研究也取得了长足的进步,八十年代初,中国对硅灰混凝土作了大量的研究工作,并在水利工程中有较多应用,取得了良好的效果。水利部还颁布了“水工混凝土硅粉品质标准暂行规定”。实践表明:普通混凝土工程在恶劣的环境中可能短时间内受到严重损坏,从而威胁工程质量大大降低工程的使用寿命。而采用水泥、硅灰和粉煤灰及减水剂配制出满足各方面要求的高性能混凝土,成功应用于各工程中,混凝土性能显著改善,将混凝土施工的灵活、快速和经济的优点提高到一个新的水平。(2)

3、工作原理一种,其主要成分为活性SiO2。硅灰颗粒很小(<1μm),具有高度分散性。硅灰对混凝土强度的作用机理为:填充效应、火山灰效应、孔隙溶液化学效应。硅灰掺入混凝土中,增加了混凝土基体的密实度,提高了水泥浆体与骨料之间的粘结强度,减少了Ca(OH)2对HPC强度的不利影响,削弱了ASR对混凝土的危害。混凝土中硅灰一般掺量为5%~15%,最佳掺量10%左右。硅灰作为一种辅助胶凝材料掺加到水泥浆体和混凝土中,不仅能够提高水泥水化度,并与Ca(OH)2发生二次水化反应,且硅灰及其二次水化产物填充硬化水泥浆体中的

4、有害孔,并改善混凝土中硬化水泥浆体与骨料的界面性能,对硬化水泥浆体和混凝土微结构将产生积极的影响,从而对其宏观力学性能特别是对它们的耐久性产生十分有利的影响,而这正是水泥与混凝土材料科学的几个基本任务之一。而且利用硅灰还可以减少其对环境的污染,减轻它对环境所造成的压力。但同时也应该看到,硅灰对硬化水泥浆体和混凝土微结构的改善与许多因素有关,因此必须加强这方面的研究,包括其它火山灰材料对硬化水泥浆体和混凝土微结构的影响的研究。(3)硅灰的种类及应用标准硅灰主要以二种形式供应,即原态硅灰和增密硅灰。原态硅灰,即

5、通过收尘器直接收集得到的产品,松散容积约为150~200kg/m3。原态硅灰一般采用袋装运输,由于硅灰密度很小,长途运输效率较低,使用时多采用人工直接破袋将微硅灰倒人混凝土搅拌机,工作环境粉尘大,工作效率低。商品混凝土为解决原态硅灰不宜长途运输及效率低的问题,开发出了提高硅灰密实度的“硅灰增密技术”。这种技术使原态硅灰在压缩空气流的作用下,滚动聚集成小的颗粒团,从而将硅灰的松散容积提高到500~700kg/m3,大大方便了使用,增密硅灰小颗料团的颗粒凝聚力较弱,在混凝土搅拌机中的搅拌过程非常容易散开,因此,

6、硅灰颗粒易在骨料投料后投入搅拌机,以保证增密硅灰颗粒团散开和良好的分散。(4)硅灰的质量标准SiO2含量越高,硅灰的性能越高。一般要求,硅灰SiO2含量>85%,硅灰的碳在混凝土中会吸附部分引气剂,因此要求烧失量≤7%(控制碳和含水量);再次是硅灰的细度要控制在45μm以下,>45μm的颗粒,筛余量应在10%以下。以前有的学者专家曾计算:以15%的硅灰取代水泥,则在混凝土中水泥颗粒与硅灰颗粒数量的比例为1∶2000000,由此可知硅灰是一种超细粉末物质,之所以提高混凝土的强度,关键在于提高了水泥浆体与骨料之

7、间的粘结强度,能降低泌水,防止水分在骨料下表面聚集,从而提高界面过渡区的密实度和减小界面过渡区的厚度。硅灰的粒径比水泥颗粒要小100倍,填充于水泥颗粒的空隙之间,其效果如同水泥颗料填充在骨料之间一,增加混凝土的密实度。以上资料的介绍,对本文所述试验提供了理论依据和很大的启发表2混凝土配合比编号W/B材料用量(kg/m3)水泥水硅灰粉煤灰外加剂砂卵石10.453101750809.8848103720.45300175108010.5848103730.45290175208010.5848103740.45

8、280175308011.0848103750.45270175408011.0848103760.45260175508011.5848103770.45265175309011.0850104080.462501753010011.0853104290.49240175309010.09001015100.41310172308011.57991059110.37350170308012.97281092表3

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