我们都知道微硅粉即硅灰,是冶炼金属硅和硅铁的副产品又称活性二氧化硅微粉。微硅粉是通过环保设备收集的,它的初始密度只有150-200 kg/m3,在运输成本上耗费很大的费用,例如不加密的微硅粉一个60吨的火车皮只能装18吨左右,折算下来每吨微硅粉的运输费占售价的比例有时高达50%,所以,加密后的微硅粉是降低成本的最好方法。
为了降低微硅粉的运输成本,现在许多微硅粉厂家使用了加密技术。如加拿大、瑞典、美国、挪威等国的厂家就是向商品混凝土公司或者混凝土微硅粉搅拌站供应加密微硅粉。采用这种方式运输成本较低,装卸既不扬灰又方便,劳动环境好;易于泵送、机械化程度高。微硅粉加密后即方便于混凝土的搅拌又不影响微硅粉流动性,在混凝土生产过程中,科研人员发现:采用加密微硅粉更有利于搅拌均匀、提高混凝土的综合性能,因而加密的微硅粉在混凝土等建材产品的应用越来越广泛。
不加密微硅粉主要用于耐火材料或涂料等领域。微硅粉加密技术原来只有少数发达国家掌握,如挪威的埃肯公司。他们成套设备售给中国,售价极高。目前我国的技术人员经过科技攻关和试验,也生产出了同样效果的设备,实际运行效果良好。由于实现了国产化,成本大幅下降,使该技术广泛推广使用。加密后的微硅粉呈球状,堆积密度由原来的原灰0.2 t/m3左右增至0.3~0.6 t/m3。这样能使包装运输费减少约30~60%。加密微硅粉装卸效率大幅提高、贮存空间和占地减少、适合自动化生产、现场加料不再出现飞灰现象,从而改善了混凝土的劳动条件和环境。 微硅粉作为一种新原料,在保温防火材料普遍应用。它对不定形耐火材料的改善有重要作用。且体表现表现为:
1、传统耐火材料中有众多孔隙,微硅粉充填于孔隙中,提高了体积密度和降低气孔率,强度可明显增强。
2、微硅粉有强的活性,在水中能形成胶体粒子,加入适量的分散剂,可增强流动性,从而改善浇注性能。
3、微硅粉在水中易形成 —Si-OH 基,具有较强的亲水性和活性,能增强耐火材料的凝聚,同时对高温性能有较大的改善,并可延长耐火制品的使用寿命。
微硅粉在耐火行业得到广泛应用。实际应用在以下几方面:
代替纯铝氧化泥作耐火材料。作为添加剂生产不定形和定形耐火制品,使其强度、高温性能大大地改善。作盛钢桶整体的浇注结合促凝剂。其它耐火制品的粘聚剂、结合剂、促凝剂、添加剂。1、消除混凝土自身的结构破坏因素:除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外,混凝土本身的一些物理化学因素,也可能引起混凝土结构的严重破坏,致使混凝土失效。例如,混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂,水化性过热过高引起的温度裂缝,硫酸铝的延迟生成,以及混凝土的碱骨料反映等。
因此,要提高混凝土的耐久性,就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、S03、C1- 等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量,加强施工控制环节,避免收缩及温度裂缝产生,以提高混凝土的耐久性。
2、保证混凝土的强度:尽管强度与耐久性是不同概念,但又密切相关,它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构,都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下,随着水灰比的降低,混凝土的孔隙率降低,混凝土的强度不断提高。与此同时,随着孔隙率降低,混凝土的抗渗性提高,因而各种耐久性指标也随之提高。
在现在的高性能混凝土中,除掺入高效减水剂外,还掺入了活性矿物材料微硅粉,它们不但增加了混凝土的致密性,而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时,也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外,在排除内部破坏因素的条件下,随着混凝土强度的提高,其抵抗环境侵蚀破坏的能力也越强。
3、掺入活性矿物掺料微硅粉:普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足,是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物微硅粉的目的,在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性Al203,它们能和波特兰水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反映,生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化矽酸钙,从而达到改善水化胶凝物质的组成,消除游离石灰的目的,使水泥石结构更为致密,并阻断可能形成的渗透路。
此外,还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用,对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。
4、掺入高效减水剂:在保证混凝土拌和物所需流动性的同时,尽可能降低用水量,减少水硅灰比,使混凝土的总孔隙,特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后,会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中,包裹着许多拌和水,从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性,就必须在拌和时相应地增加用水量,这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。
当加入减水剂的定向排列,使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下,不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态,还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜,同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来,因而达到减水的目的。许多研究表明,当水灰比降低到0.38以下时,消除毛细管孔隙的目标便可以实现,而掺入高效减水剂,完全可以将水灰比降低到0.38以下。
高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比,选用优质原材料,除水泥、水和骨料(沙石、高铝骨料)外,必须掺加足够数量的矿物集料、微硅粉和高效减水剂,减少水泥用量,减少混凝土内部孔隙率,减少体积收缩,提高强度,提高耐久性。