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微硅粉在水泥混凝土中的配合比以及作用
上线日期:2019-10-03 08:37:59

微硅(silicon)粉在水泥混凝土(Concrete)中的配合比以及作用
 由于微硅(silicon)粉能够填充水泥(材料:粉状水硬性无机胶凝材料)颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化(oxidation)镁(化学式Mg)反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆、混凝土与耐火材料耐火浇注料中,掺入适量的微硅粉硅灰,可起到如下作用:
1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨耗性能。
2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低(reduce)砼泵送阻力的作用。
3、显著增加砼的使用寿命(lifetime)。微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰,是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时,矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体,气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物,整个过程需要用除尘环保设备进行回收,因为密度较小,还需要用加密设备进行加密。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。
4、大幅度降低(reduce)喷射砼和浇注料的落地灰,提高单次喷层厚度。
5、是高强砼的必要成份,已有C150砼的工程应用。
6、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本,提高耐久性。
7、有效防止发生砼碱骨料(aggregate)反应。微硅粉区别于国内顶尖的H系硅微粉:从指标上来说,二者有很多相同之处,也有很多不同之处。具体来说,H系硅微粉与微硅粉的化学成分基本上是相同的,主要成分都是二氧化硅,而且杂质里都含有氧化钠、氧化钙,氧化镁,氧化铁,氧化铝等。只不过H系硅微粉的含硅量比较高,基本都在99%以上,而微硅粉的含硅量一般都在80-92%,94%以上都属于很不常见的。微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰,是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时,矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体,气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物,整个过程需要用除尘环保设备进行回收,因为密度较小,还需要用加密设备进行加密。
8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时,更易生成莫来石相,使其高温强度,抗热振性增强。
对于微硅(silicon)粉混凝土(Concrete)的配合比设计,主要是根据设计要求, 确定硅粉的掺入方法,微硅粉的最佳掺量,减水剂的最优掺量及砂石料调整,而其它则按普通混凝土设计方法进行。
a) 微硅粉的掺入方法:微硅粉在混凝土(Concrete)中一般有两种方法: 一是内掺,二是外掺,都要与减水剂配合使用。内掺法往往用微硅粉代替水泥,又分等量代替和部分等量代替两种,等量代替为微硅粉掺量代替相等的水泥,部分代替为1 kg 微硅粉代替1~3 kg 水泥,作为研究一般掺量为5 %~30 % ,水灰比一般保持不变:而外掺法指的是微硅粉像外加剂那样掺在混凝土中,而水泥用量不减少,掺量一般为5 %~10 % ,一般外掺法而得的混凝土的力学性能要高得多,但增加了混凝土中胶凝材料用量。
b) 微硅(silicon)粉的最佳掺量:微硅粉在混凝土中掺量太少,对混凝土性能改善不大,但是掺量太多,则混凝土太粘,不易施工,且干缩变形大,抗冻性差,因此,掺微硅粉时,应找出最优掺量才能获得最佳结果。一般情况下,掺量在10%以内效果较为满意。微硅粉的合适掺量一般根据所用微硅粉,水泥(材料:粉状水硬性无机胶凝材料)种类和骨料性质,选择几个微硅粉掺量,如3、5、7、10%等,成型混凝土试件,绘制R-SF(强度-微硅粉掺量)曲线确定。值得注意的是微硅粉价格较高,在确定微硅粉的最佳掺量时,也要考虑技术经济指标(target aim)。
c) 减水剂的最佳掺量:在混凝土中使用微硅粉,如不掺减水剂,想保持相同的流动度,则必然要增加用水量、水灰比增加,掺微硅粉的混凝土强度也不上去,这也是过去微硅粉在混凝土中未推广使用的原因。微硅粉与减水剂联合使用掺用微硅粉水灰比不变,即用水量不增加,也能达到与未掺微硅粉的混凝土具有相同的流动度且微硅粉混凝土强度等性能得到大幅度提高,一般国内较多采用萘系高效减水剂,如建1、H、DH3、FDN、NF、N2B 等,其掺量一般为胶材用量的1 %以内,有时为了减小水灰比,拌制超高强混凝土,减水剂掺量达2 %~ 3 %。
d) 砂石料用量调整:内掺微硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺微硅粉要扣掉与微硅粉体积(volume)相等的砂石体积。

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