微硅粉的应用前景广阔
一、具体应用于以下工程建设领域:水利水电工程、工民建工程、公路建设、港口,桥梁,盐水工程、.喷射混凝土工程
二、微硅粉在耐火材料上的应用:硅粉作为一种新原料,在耐火行业普遍使用。它对不定形耐火材料的改善有重要作用。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。
三、微硅粉的其它用途:
1.水泥工业:在水泥中添加微硅粉后,性能得到改善,质量,标号都大大提高;
2.橡胶工业:橡胶加一定量微硅粉后,其延伸缩,抗撕裂性和抗老化度有很大提高,这种橡胶还具有良好的介电性,吸水能力低;
3.作防结块剂:代替云母或硅藻土作防止肥料颗粒结块的原料;
4.作球团粘合剂:微硅粉比表面积大,吸附性强,在国外作球团矿的粘合剂取得显着效果;
5.水玻璃行业:可代替石英矿,生产出模数为4的水玻璃;
6.在油田作为固井使用:吉林油田,辽河油田,克拉玛依油田等,都大量使用微硅粉,并取得很好使用效果;
7.在绝缘材料,防水材料,油漆,涂料,印刷工业等都得到应用。
微硅粉在水泥混凝土中的配合比及作用
对于微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,微硅粉的最佳掺量,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) 微硅粉的掺入方法:微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。内掺法往往用微硅粉代替水泥,又分等量代替和部分等量代替两种,等量代替为微硅粉掺量代替相等的水泥,部分代替为1 kg 微硅粉代替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:而外掺法指的是微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) 微硅粉的最佳掺量:微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,掺微硅粉时,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。微硅粉的合适掺量一般根据所用微硅粉,水泥种类和骨料性质,选择几个微硅粉掺量,如3、5、7、10%等,成型混凝土试件,绘制R-SF(强度-微硅粉掺量)曲线确定。值得注意的是微硅粉价格较高,在确定微硅粉的最佳掺量时,也要考虑技术经济指标。
c) 减水剂的最佳掺量:在混凝土中使用微硅粉,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,掺微硅粉的混凝土强度也不上去,这也是过去微硅粉在混凝土中未推广使用的原因。微硅粉与减水剂联合使用掺用微硅粉水灰比不变,即用水量不增加,也能达到与未掺微硅粉的混凝土具有相同的流动度且微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:内掺微硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺微硅粉要扣掉与微硅粉体积相等的砂石体积。
由于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、混凝土与耐火材料浇注料中,掺入适量的微硅粉硅灰,可起到如下作用:
1、显着提高抗压、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、显着延长砼的使用寿命。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。
硅灰在混凝土和砂浆中的使用和表现
硅灰在棍凝士和砂浆中的使用情况:
1.硅灰的改性机理及作用:掺入水泥砂浆和混凝土后能很好的填充于水泥颗粒空隙之中,使浆体更致密。另外它与游离的Ca (OH) 2结合,形成稳定的硅酸钙水化物2CaO? Si02? nH2O,该水化物凝胶强度高于Ca (OH) 2晶体。
砂浆和棍凝士用硅灰主要作用表现为:
①增加强度:用硅灰代替部分水泥加到砂浆和混凝士中,增加了砂浆和混凝土的密实度和凝聚力,使混凝土抗压抗折强度大大增强,掺入5%一10%的硅灰,抗压强度可提高10-30%,抗折强度提高10%以上。
②增加致密度:硅灰可均匀地充填于水泥颗粒空隙之中,使混凝士更加致密,克服了砂浆和混凝士常见得空隙弊病,对渗水性、碳化深度进行测试,结果表明,抗渗性可提高5-18倍,抗碳化能力提高4倍以上。
③抗冻性:测试表明硅灰混凝土在经过300-500次快速冻融循环,相对动弹性模量降低1%-2%,而普通混凝土仅通过25-50次循环,相对动弹性模量降低36%-73%.
④早强性:硅灰加入砂浆和混凝士后,与游离的Ca (OH) 2结合,从而降低Cat+和OH一的浓度,使诱导期缩短,促进C2S水化,表现了硅灰使砂浆和混凝土早强的特性,经过比测表明,1d后抗压强度可提高30%, 3d后抗压强度可提高40-50%。
⑤抗冲磨、抗空蚀性:我国水工建筑物60%以上受不同程度的冲磨、空蚀破坏。经测试表明,硅灰混凝土比普通混凝土抗冲磨能力高0. 5-2. 5倍。
2.硅灰在砂浆和混凝土中的实际应用:在混凝土中加入硅灰及缓凝减水剂等,其性能得以改善,因此被广泛应用,目前主要应用于:
①水利工程:修建电站、水坝、问道等,微硅粉在二滩电站工程中大量使用,取得很好效果。
②泄水工程:电站的引水、泄水,应用于水电工程,电站等作防磨修补和护面材料使用。
③建筑工程:砂浆和混凝土加入硅灰具有早强性、高效性,实用于厂房建设、高层建设、桥梁建设等,既缩短工期,又增加强度。
④公路建设:修建高等公路、机场跑道等,用硅灰混凝土修筑公路,24h后抗压即达250kg/cm2以上,超过设计要求的200#, 28d达500kg/cm2 U上,超过要求的400# 以上,抗磨能力提高一倍。
⑤水泥工业:在水泥中添加硅灰后,性能得到改善,质量、标号都大大提高。