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微硅粉在混凝土施工中的應(yīng)用論文
導(dǎo)讀：將硅鐵合金冶煉過程中排出的粉塵——微硅灰摻入到混凝土中，運(yùn)用于公路工程施工實(shí)例較少，2009年濱州市公路局首次把水泥混凝土中參加微硅粉運(yùn)用到工程實(shí)踐中，取得了良好的效果。下面我就水泥混凝土中摻加微硅粉施工的一些心得做一下簡(jiǎn)要敘述。微硅粉在混凝土中的應(yīng)用研究可追溯到上世紀(jì)四十年代的挪威。
關(guān)鍵詞：微硅粉，混凝土，應(yīng)用
將硅鐵合金冶煉過程中排出的粉塵——微硅灰摻入到混凝土中，運(yùn)用于公路工程施工實(shí)例較少，2009年濱州市公路局首次把水泥混凝土中參加微硅粉運(yùn)用到工程實(shí)踐中，取得了良好的效果。下面我就水泥混凝土中摻加微硅粉施工的一些心得做一下簡(jiǎn)要敘述。
微硅粉也叫硅灰或稱凝聚硅灰，也有人叫硅粉,是硅鐵或金屬硅生產(chǎn)過程中由礦熱爐中的高純石英、焦炭和木屑還原產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分是SiO2，一般微硅粉的顏色在淺灰和深灰之間，SiO2本身是無(wú)色的，其顏色主要取決于碳和氧化鐵的含量，碳含量越高，顏色越暗，另外加密的硅粉要比自然硅粉顏色暗。硅粉的粒徑都小于1um，平均粒徑為0．1um左右，是水泥顆粒直徑的1／100，所以硅粉能高度分散于混凝土中，填充在水泥顆粒之間而提高密實(shí)度，同時(shí)微硅粉具有很高的活性，能更快更全面的與水泥水化產(chǎn)生的氧氫化合物反應(yīng)。
1.應(yīng)用歷史
微硅粉在混凝土中的應(yīng)用研究可追溯到上世紀(jì)四十年代的挪威。七十年代末，北歐和北美對(duì)于微硅粉在混凝土中的應(yīng)用研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，八十年代初，中國(guó)對(duì)微硅粉混凝土作了大量的研究工作，并在水利工程中有較多應(yīng)用，取得了良好的效果。水利部還頒布了“水工混凝土硅粉品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)暫行規(guī)定”。另外，微硅粉在混凝土中應(yīng)用的同時(shí)，受到技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的有力促進(jìn)，混凝土的耐久性越來越受重視。
實(shí)踐表明：普通混凝土工程在惡劣的環(huán)境中可能短時(shí)間內(nèi)受到嚴(yán)重?fù)p壞，從而威脅工程質(zhì)量大大降低工程的使用壽命。而采用水泥、硅粉和粉煤灰及減水劑配制出滿足各方面要求的高性能混凝土，成功應(yīng)用于各工程中，混凝土性能顯著改善，將混凝土施工的靈活、快速和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)提高到一個(gè)新的水平。
2.工作原理
運(yùn)用于混凝土中填充顆�？障�，提高體積密度和降低孔隙率。同時(shí)微硅粉在混凝土中具有火山灰反應(yīng)，微硅粉水化形成的富硅凝膠，強(qiáng)度高于Ca(OH)2晶體，與水泥水化凝膠C-S-H共同工作。
3.硅粉的種類及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)
硅粉主要以二種形式供應(yīng)，即原態(tài)微硅粉和增密硅粉。
（1）原態(tài)微硅粉，即通過收塵器直接收集得到的產(chǎn)品，松散容積約為150－200kg／m，原態(tài)硅粉一般采用袋裝運(yùn)輸，由于密度很小，長(zhǎng)途運(yùn)輸效率較低，使用時(shí)多采用人工直接破袋將微硅粉倒人混凝土攪拌機(jī)，工作環(huán)境粉塵大，工作效率低。
�。�2）增密微硅粉，為解決原態(tài)微硅粉不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸及效率低的問題，開發(fā)出了提高微硅粉松散密實(shí)度的“微硅增密技術(shù)”。這種技術(shù)使原態(tài)微硅粉在壓縮空氣流的作用下，滾動(dòng)聚集成小的顆粒團(tuán)，從而將微硅粉的松散容積提高到500－700kg／m，大大方便了使用，增密微硅粉小顆料團(tuán)的顆粒凝聚力較弱，在混凝土攪拌機(jī)中的攪拌過程非常容易散開，因此微硅粉顆粒能在骨料投料后投入攪拌機(jī)，以保證增密微硅顆粒團(tuán)散開和良好的分散。
�。�3）微硅粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
SiO2含量越高，微硅粉的性能越高，其他非SiO2雜質(zhì)含量就低。微硅粉含量＞85%，微硅粉的碳在混凝土中含吸附部分引氣劑，故，燒失量<=7％（控制碳和含水量）再次是微硅粉的細(xì)度要控制在45um，顆粒大的，篩分量在10％以下。以前有的學(xué)者專家曾計(jì)算：以15％的微硅粉取代水泥，則在混凝土中水泥顆粒與微硅粉顆粒數(shù)量的比例為1：2000000，由此可知微硅粉是一種超細(xì)粉末物質(zhì)，其之所以提高混凝土的強(qiáng)度，關(guān)鍵在于提高了水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度，能降低淡水，防止水分在骨料下表面聚集，從而提高界面過渡區(qū)的密實(shí)度和減小界面過渡區(qū)的厚度。微硅粉的粒徑比水泥顆粒要小100倍，填充于水泥顆粒的空隙之間，其效果如同水泥顆料填充在骨料之間一樣，增加混凝土的密實(shí)度。然而微硅粉在這些作用的前提條件之一，就是良好的分散于混凝土中。
4.優(yōu)點(diǎn)
�。�1）硅微粉是一種物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定的中性無(wú)機(jī)填料，不含結(jié)晶水，不參與固化反應(yīng)，不影響反應(yīng)機(jī)理。
�。�2）對(duì)各類樹脂有良好的浸潤(rùn)性，吸附性能好，易混合，不產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。
（3）硅微粉粒度大小分布合理，致密性強(qiáng)，硬度大，耐磨性能好，可大幅度提高固化物的抗拉、抗壓、抗沖擊強(qiáng)度和耐磨性能，抗沖磨能力能提高0.5—2.5倍。
（4）能增大導(dǎo)熱系數(shù)，改變膠粘性和增加阻燃性能。
�。�5）能降低環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的放熱峰溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和固化物的收縮率，從而消除內(nèi)應(yīng)力，防止開裂。
�。�6）由于硅微粉的粒度細(xì)，分布合理，能有效的減少和消除沉淀，分層現(xiàn)象。
�。�7）硅微粉質(zhì)純，雜質(zhì)含量低，物化性能穩(wěn)定，使固化物具有良好的絕緣性能和抗電弧性能。
�。�8）硅微粉的化學(xué)成分為二氧化硅（SiO2），屬惰性物質(zhì)，與大部分酸、堿不起化學(xué)反應(yīng)，硅微粉均勻分布、覆蓋在物件表面，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，抗空蝕能力提高3—16倍。
�。�9）硅微粉，堆積密度�。阂环N在0.2-0.8之間，一種在1.0-2.2之間。作為聚合物填充材料，較其他礦物性填品用量少，裝載重量小，節(jié)省聚合物用量，因此可降低產(chǎn)品成本。
�。�10）抗凍性：微硅粉在經(jīng)過300—500次快速凍解循環(huán)，相對(duì)彈性模量隆低10—20%，而普通混凝土通過25—50次循環(huán)，相對(duì)彈性模量隆低為30—73%。因此可以提高混凝土的抗凍性。
�。�11）早強(qiáng)性：微硅粉混凝土使誘導(dǎo)期縮短，具有早強(qiáng)的特性。
5.硅粉混凝土的施工方法
�。�1）硅粉混凝土的拌和。用攪拌機(jī)拌和，按配方將材料準(zhǔn)確稱量，投料次序?yàn)樗印啊唷璺邸脭嚢铏C(jī)攪拌1.5min，然后加入外加劑一膠乳再攪拌1.5min出機(jī)�；炷涟韬玫南笳魇牵焊鞣N材料拌和均勻，流動(dòng)性好，不離析，塌落度控制在3cm以內(nèi)，超過4cm則不得使用。
�。�2）硅粉混凝土的運(yùn)輸。拌好的硅粉混凝土水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸時(shí)間不得超過10min。
�。�3）硅粉混凝土的入倉(cāng)澆筑。澆筑過程應(yīng)1次澆完，不得中途停止。由于機(jī)械故障等原因產(chǎn)生冷縫，應(yīng)停止?jié)仓�，等先澆混凝土具有一定�?qiáng)度(一般等24h后)，按施工縫處理后(處理方法與基面處理相同)，再澆筑剩余部分混凝土。澆筑宜從左或右向一個(gè)方向入倉(cāng)，經(jīng)平倉(cāng)后，先用插入式振搗器，后用平板振搗器提漿，振搗時(shí)間較普通混凝土稍長(zhǎng)一些，要振搗密實(shí)不能漏振。平倉(cāng)振搗后收抹面的工人應(yīng)抓緊拍打出漿并抹面，一般應(yīng)收抹3次～4次，使其表面光滑平整，無(wú)空洞、麻面和無(wú)貫穿性裂縫，不平整度控制在5mm以內(nèi)。
�。�4）養(yǎng)護(hù)。新澆硅粉混凝土經(jīng)振搗收抹后停1h～3h(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣溫具體確定)，立即加蓋塑料薄膜，防止雨淋和表面蒸發(fā)產(chǎn)生裂縫，24h內(nèi)嚴(yán)禁人踩或堆放雜物。經(jīng)36h～48h后，去掉塑料膜，加蓋草袋，按水工混凝土養(yǎng)護(hù)規(guī)程及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳兵,潘洪源.微硅粉對(duì)鋼纖維高強(qiáng)混凝土性能影響研究.上海工程學(xué)院學(xué)報(bào),2004,8.
[2]王玉政.論微硅粉在高強(qiáng)度混凝土中的應(yīng)用.遼寧交通科技,2002,7.
[3]柯濟(jì)山,江竹幽.微硅粉高強(qiáng)混凝土投入使用可提高建筑質(zhì)量.中國(guó)礦業(yè)報(bào),2004,10.
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