高性能混凝土矿物外加剂硅灰91课件讲解

高性能混凝土矿物外加剂硅灰

（一）硅灰的来源硅灰(SilicaFume)是铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时，从烟气净化装置中回收的工业烟尘，在袋滤器中收集。北欧各国将硅灰又称为凝聚硅灰(CondensedSilicaFume)，在美国和加拿大称为硅灰(SilicaDust)．也有叫微硅粉的。硅灰混凝土多用于有特殊要求的混凝土工程，如高强度、高抗渗、高耐久性、耐侵蚀性、耐磨性及对钢筋无侵蚀的混凝土中。

（二）硅灰的化学成分和物理性质1.化学成分优质硅灰中高达98％以上的组分都是无定形二氧化硅，是很好的火山灰材料。硅灰中SiO2含量依所生产的硅合金的类型不同而变化较大。用于混凝土的硅灰，SiO2应大于85％，并且绝大部分呈非晶态。非晶态SiO2愈多，硅灰火山灰活性愈大，在碱性溶液中反应能力愈强。

2．颜色根据有、无热回收系统装置，收集的硅灰的含碳量及颜色也不一样。带热回收系统回收的硅灰，由于回收系统温度高(700～800℃)，能使硅灰中所含的大部分碳都能燃烧掉，收集的硅灰含碳量很少(一般小于2％)，产品呈白色或灰白。无热回收装置的系统，由于气体温度低(200～300℃)，硅灰中含有一定的未完全燃烧的碳，产品呈暗灰色。一般白度40～50。

3．物理性能（1）密度和容重

硅灰的密度约为水泥的2／3，容重却只有水泥的1／6左右。（2）颗粒细度与形状

硅灰的比表面积可达l5m2／g以上，颗粒形状是球形的，平均粒径约0.1～0.2μm，比水泥颗粒细两个数量级。

(三)硅灰的贮存、包装和运输

硅灰是一种极细的材料，容重又很小(180～230kg／m3)，不易贮存、运输。非凝聚硅灰运费高，不经济；凝聚态硅灰：硅灰常以泥浆或高密度状态(凝聚体)供应。凝聚硅灰不起尘，也没有固结，容易流动，输送方面也经济；浆状硅灰：水与硅灰混合成浆状硅灰，比没有凝聚的硅灰输送价钱低，而且与化学外加剂容易混合，使用方便。

制备利于硅灰贮存、包装和运输形态的一般方法：(1)硅粉制粒、造球有的不配任何黏结剂，有的加入少量硅酸钠或碱金属的氢氧化物。制成的球粒一般为6～30mm大小，在200～250℃温度下干燥，或以900℃焙烧，制成的硅灰粒强度很高。日本、前苏联、美国还申请了硅灰制造成球的专利，建立了造球车间。

(2)水化制浆

挪威里列比冶炼厂：在硅灰掺入60％～65％的水，经振动搅拌成浆状，泵送混凝土搅拌站进行利用。

瑞典Alros合金公司：利用50／50比例用水将硅粉制成混凝土，进行贮存、运输。

美国：酸化处理以后，可使水状悬浮物保持稳定的流动性，而且随时可获得良好再分离性的方法。

前苏联车里雅宾斯克电冶联合工厂：用GB92-1-A型混凝土自动搅拌机制成粉浆，使硅灰的容重提高到l250～1300kg／m3。

(3)硅灰增密挪威埃肯公司：增密后的硅灰堆密度提高3倍以上。凝聚体硅灰经混凝土搅拌机搅拌得以再分散。在实际应用硅灰时，一定要注意大块团聚硅粉颗粒的充分分散。保证加入硅粉的预期效果。

（四）硅灰对混凝土性能的影响无定形和极细的硅灰对高性能混凝土有益的影响表现在物理和化学两个方面：起超细填充料的作用；在早期水化过程中起晶核作用，并有高的火山灰活性。1．加速胶凝材料系统的水化用硅灰替代等量水泥后，系统3d和7d水化放热大大增加。需要控制早期水化放热的混凝土工程在选择材料时应该特别注意这一点。

2．提高混凝土强度掺入硅灰的胶砂强度（抗压及抗折强度）均高于纯水泥胶砂的强度；当硅灰与高效减水剂复合使用时，可使混凝土的水胶比W／(C+Si)降至0.13～0.18，水泥颗粒之间被硅粉填充密实，混凝土的抗压强度为不掺硅粉的数倍；硅灰混凝土的早期强度好，常用在抢修工程和高层、大跨度、耐磨、抗腐等特殊工程上。有研究表明，硅灰掺量过高，混凝土后期强度有下降趋势；

有资料介绍，硅灰高强混凝土能提高抗冲磨强度3倍，抗侵蚀强度14倍，在水下工程中使用有突出优势；在相同水用量的条件下，单掺硅灰，胶砂流动性下降。3．增加致密度颗粒密堆积，可以减少泌水，减少毛细孔的平均孔径，并减少需水量。硅灰颗粒很细小，可以填塞在水泥颗粒之间的空隙。硅灰的掺量在5％～l0％时，可以获得良好的掺加效果。应采用减水剂保证硅灰和水泥分散。

4．改善混凝土离析和泌水性能浇筑混凝土后，往往产生水从混凝土中分离出来的现象，即在表层形成水膜，也称之为浮浆，使上层混凝土分布不均匀，影响建筑质量。有研究表明：硅灰掺入量即取代率Si／(Si+C)愈多，混凝土材料愈难以离析和泌水。当取代率达l5％时，混凝土坍落即使达15～20cm，也几乎不产生离析和泌水;当取代率达20％～30％时，将该混凝土直接放入自来水中也不易产生离析。由于硅灰对混凝土离析和泌水性能的改善，使掺硅灰混凝土可以用作海港、隧道等水下工程。

5．提高混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性由于硅灰的掺入提高了混凝土的密实性，大大减少了水泥空隙，所以提高了硅灰混凝土的抗渗性能、抗化学腐蚀性，而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。

原因：密实性的提高有效地阻止了酸离子的侵入和腐蚀作用。

6．硅粉对混凝土抗冻性的影响关于硅粉对混凝土抗冻性的影响，国内外的大量研究表明，在等量取代的情况下，掺量小于l5％的硅粉混凝土，其抗冻性基本相同，有时还会提高(如掺量5％～l0％时)，但掺量超过20％会明显降低硅粉混凝土的抗冻性。在高性能混凝土中，从减少早期塑性收缩和干缩考虑，一般把硅粉掺量控制在胶凝材料总量的l0％以内，这时由于气泡间距系数降低，抗冻性往往有所提高，有关试验数据见表2—39。