工業硅及硅鐵在高温熔煉的(de)過程中,随着废氣逸出的(de)粉尘為硅灰或硅粉,其主要(yao)成分是活(huo)性SiO2(含量約占90%,其中所含游离態SiO2約占10%)。顆粒非常小,是水泥粒径的(de)百分之一(yi),容量(liang)小、比表面积大,固有微硅(gui)粉之称,它能直接通(tong)過呼吸進入人體肺泡(pao),對人身體健康危害極大。微硅粉(fen)廣泛用於建筑(zhu)、化工、冶金等行業(ye)。在混凝凝土中(zhong)主要用於活性(xing)掺合料,用於改善水泥或混凝土(tu)的性能,配製具有超高強、耐磨、耐冲刷耐腐蚀、抗渗透抗冻(dong)、早強的特(te)種混凝土,可用於(yu)大型水電、海港碼头、鐵路橋梁、高速(su)公路、飞機(ji)場跑道、隧道及城市(shi)高層建(jian)筑等工程。
由於硅粉顆粒(li)細小、比面积大、活性SiO2純度高與強火山灰活(huo)性等物(wu)理化學特點,把硅粉(fen)作為掺合料(liao)加入混凝土中改善了混凝土多方面性能。
1.提(ti)高混凝(ning)土早期強度和最終強度
國(guo)内(nei)研究表面,当硅粉對水泥的取(qu)代率(lv)為30%以内時,蒸养温度為80℃,砂浆一天的抗壓強度為(wei)不掺硅粉的2倍,若(ruo)采用蒸壓养護,則几乎達(da)3倍;采用標準(zhun)养(yang)護,砂浆的抗壓強度(du)也明顯提高。
2.增加密實度
混凝土中掺(can)入硅粉增加了(le)起反應的硅含量,在電子顯微(wei)镜下觀察,掺硅粉混凝土的水(shui)泥石空隙(xi)中有晶體生长。另外,硅粉顆粒很細小,均匀地填充了混(hun)凝土微(wei)孔,微集料填充效應(ying)明顯。
3.改善混凝土离析和泌水性能
浇灌混凝土之后,往往產生(sheng)水从混凝土中分离(li)出來的現象,即在(zai)表層形成水膜,也称之為(wei)浮浆,使上層混凝(ning)土分布不均匀,影響建筑質量。國外研(yan)究證明,硅粉掺(can)入量(liang)即取代率Si/(Si+C)愈多,混凝土材料愈难(nan)以离析和泌水。当取代率達15%時,混凝土坍落度即使達15~20cm也几乎不產生离析和(he)泌水(shui)。当取代率達到(dao)20%~30%時,將该混凝土直接放入水中也不(bu)易產(chan)生离析。由於硅(gui)粉對(dui)混凝土离析和泌水性能(neng)的改善,使掺硅粉混凝土可以用於(yu)港口、隧道等水下工程。
4.提高混凝土的抗渗性、抗化學腐蚀性(xing)和比(bi)電阻
微硅粉用於混凝土中,一方面填(tian)充在水泥顆(ke)粒的周围,使浆(jiang)體更為致密;另一方(fang)面,它與水泥水化生成的氢氧化钙結合生成水化硅酸钙(gai)凝胶(jiao),这(zhe)些凝胶堵塞在毛(mao)細管中,使毛(mao)細孔(kong)變小而且不连續,大大提高(gao)了混凝土的密實(shi)性,有效的提高了抗(kang)氯离子渗(shen)入能力,大大增強其抗锈蚀(shi)性(xing)能。國外研(yan)究證明,当混凝土(tu)中硅粉取代率為10%~20%時,顯著改善了混凝土的抗渗性、抗化(hua)學腐(fu)蚀性,而且對鋼筋的耐(nai)腐蚀(shi)性也有改善。这是(shi)因為密(mi)實性的提高和SiO2含量增(zeng)加,有效地阻止了酸离(li)子(zi)的侵入和腐蚀作用。另外,由於硅粉比電阻(zu)很高,所(suo)以混凝土比電阻可提高1倍以上。
5.微硅粉混凝土可以(yi)提高工程的抗磨蚀能力,傳(chuan)統的抗磨蚀材料多用環(huan)氧砂浆等高分子材料。这類材料抗磨蚀能力虽好,但由於它本身線膨胀系数数倍基於底普通混凝土,又與基底混凝土温(wen)度適(shi)應不好,在自然氣候条件下容易(yi)開裂脱落。且施(shi)工复(fu)雜,有毒性,成本(ben)昂貴,不能大面积(ji)推廣(guang)應用。微硅粉(fen)作為抗磨蚀材料掺入(ru)混凝土中,其抗(kang)冲磨(mo)能力可提高一倍左右。
6.微硅粉混凝土可以提高工程的抗裂(lie)性能,硅灰(hui)混凝土抗裂性的提高得益於其混凝土密實性的高(gao)度增加,但硅灰混(hun)凝土的抗裂性必须注意因硅灰掺入后造成混凝土收縮增加的不利因素(su),在實际使用過程中把(ba)握掺量的選擇(ze)。
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