應(yīng)用范圍:微硅粉(學(xué)名“硅灰",Microsilica或Silica Fume),系在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時(shí),通過(guò)煙道排出的硅蒸汽氧化后,經(jīng)特別設(shè)計(jì)的收塵器收集得到的無(wú)定形、粉末狀的二氧化硅(SiO2)。微硅粉(Microsilica或Silica Fume)平均粒徑在~ μ,比表面積為15000~20000m 2 /kg,具有的表面活性。微硅粉(Microsilica或Silica Fume)主要用于水泥或混凝土摻合料,以改善水泥或混凝土的性能,配制具有超高強(qiáng)(C70以上)、耐磨、耐沖刷、耐腐蝕、抗?jié)B透、抗凍、早強(qiáng)的特種混凝土,用于大壩、大型水庫(kù)、水電、海港碼頭、鐵路橋梁、高速公路、飛機(jī)場(chǎng)跑道、隧道及超高層建筑等工程。同時(shí),微硅粉還可以用于耐火材料和陶瓷制品的生產(chǎn),提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐久性;用于油漆、涂料、樹脂、橡膠及其它高分子材料填充物,能起到改善材料綜合性能的目的。配合比
于硅粉混凝土的配合比設(shè)計(jì),主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求, 確定硅粉的摻入方法,硅粉的摻量,減水劑的摻量及砂石料調(diào)整,而其它則按普通混凝土設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。
a) 硅粉的摻入方法:硅粉在混凝土中一般有兩種方法: 一是內(nèi)摻,二是外摻,都要與減水劑配合使用。內(nèi)摻法往往用硅粉代替水泥,又分等量代替和部分等量代替兩種,等量代替為硅粉摻量代替相等的水泥,部分代替為1 kg 硅粉代替1~3 kg 水泥,作為研究一般摻量為5 %~30 % ,水灰比一般保持不變:而外摻法指的是硅粉像外加劑那樣摻在混凝土中,而水泥用量不減少,摻量一般為5 %~10 % ,一般外摻法而得的混凝土的力學(xué)性能要高得多,但增加了混凝土中膠凝材料用量。
b) 硅粉的摻量:硅粉在混凝土中摻量太少,對(duì)混凝土性能改善不大,但是摻量太多,則混凝土太粘,不易施工,且干縮變形大,抗凍性差,因此,摻硅粉時(shí),應(yīng)找出摻量才能獲得好的結(jié)果。一般情況下,摻量在10%以內(nèi)效果較為滿意。硅粉的合適摻量一般根據(jù)所用硅粉,水泥種類和骨料性質(zhì),選擇幾個(gè)硅粉摻量,如3、5、7、10%等,成型混凝土試件,繪制R-SF(強(qiáng)度-硅粉摻量)曲線確定。值得注意的是硅粉價(jià)格較高,在確定硅粉的摻量時(shí),也要考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。[1]
c) 減水劑的摻量:在混凝土中使用硅粉,如不摻減水劑,想保持相同的流動(dòng)度,則必然要增加用水量、水灰比增加,摻硅粉的混凝土強(qiáng)度也上不去,這也是過(guò)去硅粉在混凝土中未推廣使用的原因。硅粉與減水劑聯(lián)合使用摻用硅粉水灰比不變,即用水量不增加,也能達(dá)到與未摻硅粉的混凝土具有相同的流動(dòng)度且硅粉混凝土強(qiáng)度等性能得到大幅度提高,一般國(guó)內(nèi)較多采用高效減水劑,其摻量一般為膠材用量的1 %以內(nèi),有時(shí)為了減小水灰比,拌制超高強(qiáng)混凝土,減水劑摻量達(dá)2 %~ 3 %。
d) 砂石料用量調(diào)整:內(nèi)摻硅粉一般對(duì)砂石用量不必調(diào)整。外摻硅粉要扣掉與硅粉體積相等的砂石體積。
強(qiáng)度影響
盡管應(yīng)用純水泥可以制成抗壓強(qiáng)度高達(dá)100 MPa 的HPC ,但當(dāng)使用硅粉時(shí)將容易得多。而對(duì)于制備強(qiáng)度超過(guò)100 MPa 的混凝土,硅粉的使用幾乎。硅粉在混凝土中同時(shí)起填充材料和火山灰材料使用。使用硅粉后,大大降低了水化漿體中的孔隙尺寸,改善了孔隙尺寸分布,于是使強(qiáng)度提高,滲透性降低。例如,研究結(jié)果表明(CEB2FIP1988) , 為獲得70 MPa 的混凝土強(qiáng)度,應(yīng)用純水泥需要水膠比 , 而當(dāng)加8 %的硅粉時(shí),水膠比可以為。由于硅粉顆粒非常細(xì),它們可以在很早的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)生火山灰反應(yīng)。
然而,盡管在相同的水膠比下硅粉混凝土的早期相對(duì)強(qiáng)度發(fā)展比純水泥混凝土的慢,由于加入硅粉使得強(qiáng)度大大提高,硅粉混凝土的強(qiáng)度則比純水泥混凝土的高。另一方面,經(jīng)驗(yàn)表明,HPC 的早期強(qiáng)度發(fā)展比NSC 的快,雖然HPC的凝結(jié)時(shí)間可能稍有推遲,其凝結(jié)之后的水化作用會(huì)由于高效減水劑和硅粉大大加快。其結(jié)果通常是凝結(jié)之后強(qiáng)度發(fā)展非???。
對(duì)于某些空氣中干燥或養(yǎng)護(hù)的很低水膠比的硅粉混凝土試件,有抗壓強(qiáng)度倒縮的報(bào)導(dǎo)(De Larrard 和Aiticin 1993) 。這種強(qiáng)度降低通常發(fā)生在90 d 齡期之后,一般認(rèn)為是由內(nèi)部自干燥及干燥裂縫引起的。然而,許多其他研究人員的試驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)研究表明,HPC 的后期強(qiáng)度沒有降低。例如,從6 種不同的HPC 中取得的3 個(gè)月至3 年齡期的所有鉆芯試樣試驗(yàn)結(jié)果表明,其強(qiáng)度在不斷增長(zhǎng)。當(dāng)然,與NSC 比較, HPC 的長(zhǎng)期強(qiáng)度增長(zhǎng)潛力較小。
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