微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中,掺入适量的硅灰,微硅粉可起到如下作用: 1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。 2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。 3、显著延长砼的使用寿命。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反应。 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。9、具有极强的火山灰效应,拌合混凝土时,可以与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应,形成胶凝产物,填充水泥石结构,改善浆体的微观结构,提高硬化体的力学性能和耐久性。10、微硅粉为无定型球状颗粒,可以提高混凝土的流变性能。11、微硅粉的平均颗粒尺寸比较小,具有很好的填充效应,可以填充在水泥颗粒空隙之间,提高混凝土强度和耐久性。对于硅粉混凝土的配合比设计,主要是根据设计要求, 确定硅粉的掺入方法,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) 硅粉的掺入方法:硅粉在混凝土中一般有两种方法: 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,等量代替为硅粉掺量代替相等的水泥,部分代替为1 kg 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) 硅粉的最佳掺量: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。硅粉的合适掺量一般根据所用硅粉,水泥种类和骨料性质,选择几个硅粉掺量,如3、5、7、10%等,成型混凝土试件,绘制R-SF(强度-硅粉掺量)曲线确定。值得注意的是硅粉价格较高,在确定硅粉的最佳掺量时,也要考虑技术经济指标。[1]
c) 减水剂的最佳掺量:在混凝土中使用硅粉,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,掺硅粉的混凝土强度也上不去,这也是过去硅粉在混凝土中未推广使用的原因。硅粉与减水剂联合使用掺用硅粉水灰比不变,即用水量不增加,也能达到与未掺硅粉的混凝土具有相同的流动度且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:内掺硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺硅粉要扣掉与硅粉体积相等的砂石体积。1﹑用于砂浆与砼中:高层建筑物、海港码头、水库大坝、水利、涵闸、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、机场跑道、砼路面以及煤矿巷道锚喷加固等。
2﹑材料工业中:
(1)高档高性能低水泥耐火浇注料及预制件,使用寿命是普通浇注料的三倍,耐火度提高约100℃,高温强度及抗热震性能都明显改善。已普遍应用于:焦炉、炼铁、炼钢、轧钢、有色金属、玻璃、陶瓷及发电等行业。(2)大型铁沟及钢包料、透气砖、涂抹修补料等。
(3)自流型耐火浇注材料及干湿法喷射施工应用。
(4)氧化物结合碳化硅制品(陶瓷窑窑具、隔焰板等)。
(5)高温型硅酸钙轻质隔热材料。
(6)电瓷窑用刚玉莫来石推板。
(7)高温耐磨材料及制品。
(8)刚玉及陶瓷制品。
(9)赛隆结合制品。目前除在浇注型耐火材料中普遍使用之外,在电熔和烧结型耐火材料亦获得大量应用。
3、新型墙体材料、饰面材料:(1)墙体保温用聚合物砂浆、保温砂浆、界面剂。(2)水泥基聚合物防水材料。(3)轻骨料保温节能砼及制品。(4)内外墙建筑用腻子粉加工。