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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,北歐和北美對于微硅粉在混凝土中的應(yīng)用研究也取得了長足的進(jìn)步,八十年代初,中國對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,受到技術(shù)進(jìn)步和社會經(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,長途運(yùn)輸效率較低,使用時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)對各類樹脂有良好的浸潤性,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,堆積密度小:一種在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),相對彈性模量隆低10—20%,而普通混凝土通過25—50次循環(huán),相對彈性模量隆低為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)。混凝土拌好的象征是:各種材料拌和均勻,流動性好,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)輸時間不得超過10min。
。3)硅粉混凝土的入倉澆筑。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方向入倉,經(jīng)平倉后,先用插入式振搗器,后用平板振搗器提漿,振搗時間較普通混凝土稍長一些,要振搗密實(shí)不能漏振。平倉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,無空洞、麻面和無貫穿性裂縫,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)程及時灑水養(yǎng)護(hù)。
參考文獻(xiàn):
[1]陳兵,潘洪源.微硅粉對鋼纖維高強(qiáng)混凝土性能影響研究.上海工程學(xué)院學(xué)報,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.中國礦業(yè)報,2004,10.
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