专供水工混凝土行业的专用微硅粉

 

• 长期厂家直销混凝土微硅粉（免费提供样品） 税晓红 15982860145

微硅粉的独特物化性能应用在水工混凝土高层建筑物、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行业已经得到充分的应用和推广。　　

 

二、SF微硅粉对水工混凝土的促进作用

 

1、SF微硅粉对硬化水泥浆体微结构的影响机理主要体现在以下几个方面：

1.1、提高水泥水化度，并与Ca(OH)₂发生二次水化反应，增加硬化水泥浆体中的C-S-H凝胶体的数量，且改善了传统C-S-H凝胶体的性能从而提高硬化水泥浆体的性能。

1.2、微硅粉及其二次水化产物填充硬化水泥浆体中的有害孔，水泥石中宏观大孔和毛细孔孔隙率降低，同时增加了凝胶孔和过渡孔，使孔径分布发生很大变化，大孔减少，小孔增多，且分布均匀，从而改变硬化水泥浆体的孔结构。

1.3、微硅粉的掺入可以消耗水泥浆体中的Ca(OH)₂，改善混凝土中硬化水泥浆体与骨料的界面性能。

由于以上原因，使得硬化水泥浆体及混凝土中掺入硅粉后的性能，特别是其耐久性得到很大改善。

2、SF微硅粉对高性能混凝土强度的作用机理

2.1、填充效应: 混凝土在拌制合物时，为了获得施工要求的流动性，常需要多加一些水(超过水泥水化所需水量)，这些多加的水不仅使水泥浆变稀，胶结力减弱，而且多余的水分残留在混凝土中形成水泡或水道，随混凝土硬化而蒸发后便留下孔隙。从而减少混凝土实际受力面积，而且在混凝土受力时，易在孔隙周围产生应力集中。在混凝土中，内部泌水受骨料颗粒的阻挡而聚集在骨料下面形成多孔界面。在骨料界面过滤区形成的Ca(OH)₂要多于其它区域。Ca(OH)₂晶体较大并有平行于骨料表面的较强取向性。

平行于骨料表面的大Ca(OH)₂晶体较易开裂,比水化硅酸钙凝胶(C-S-H)薄弱。水泥浆与骨料之间的界面过滤区由于多孔和有许多定向排列的大Ca(OH)₂晶体，而成为混凝土内部的强度薄弱区。高性能混凝土中由于掺入一定量的微硅粉，其强度与普通混凝土(不掺微硅粉)相比，有明显改善。有学者计算：以15%的微硅粉取代水泥，则在水泥颗粒数量与微硅粉颗粒数量的比例为1∶2000000，即二百万个微硅粉对一个水泥颗粒，因此微硅粉对高性能混凝土强度有很大影响。在高性能混凝土中小于水泥颗粒直径100倍的微硅粉，填充于水泥浆体的孔隙间，填充于水泥颗粒的空隙间，其效果如同水泥颗粒填充在骨料空隙之间和细骨料填充在粗骨料空隙之间一样，从微观尺度上增加高性能混凝土的密实度，提高了高性能混凝土的强度，这就是微硅粉的“填充效应”。在高性能混凝土中，填充于水泥浆体中的微硅粉使水泥浆体孔的数量明显减少，匀质性提高，而总空隙率基本保持不变。

水泥浆与骨料界面过渡区的微硅粉，降低了高性能混凝土的泌水，防止水分在骨料下面聚集，使骨料界面过渡区与水泥净浆的显微结构相似，从而提高了界面过滤区的密实度和有效减小界面过渡区的厚度。微小微硅粉颗粒成为Ca(OH)₂的“晶种”，使Ca(OH)₂晶体的尺寸更小，取向更随机。因此，微硅粉的掺入提高了高性能混凝土中水泥净浆与骨料的粘结强度，消除了混凝土中不同复合组分的“弱连接”问题，使高性能混凝土具有复合材料的特性。骨粒颗粒在HPC中起着增强作用，而不仅仅是惰性的填充物。微硅粉对水泥净浆(无骨料)的强度提高影响不是很大，但却能使相同水胶比的混凝土的强度明显高于其基体(净浆)的强度。

2.2、火山灰效应: 在硅酸盐水泥水化过程中，水泥水化反应生成水化硅钙凝胶(C-S-H)、氢氧化钙Ca(OH)₂和钙矾石等水化产物。其中Ca(OH)₂对强度有不利影响。微硅粉中高度分散的SiO₂组分能与Ca(OH)₂反应生成C-S-H凝胶，即所谓火山灰效应：

Ca(OH)₂+SiO₂+H₂O→C-S-H

许多研究表明：在有微硅粉存在的情况下，水泥水化早期的水化产物中有大量Ca(OH)₂，随着龄期的延长，Ca(OH)₂的量越来越少，甚至完全测不到。Grutzeck等人对微硅粉的火山灰效应提出解释：微硅粉接触拌合水后首先形成富硅的凝胶，并吸收水分；凝胶在未水化水泥颗粒之间聚集，逐渐包裹水泥颗粒；Ca(OH)₂与该富硅凝胶的表面反应产生C-S-H凝胶，这些来源于微硅粉和Ca(OH)₂的C-S-H凝胶多生成于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙之中，大大提高了结构密实度。也就是说：微硅粉的火山灰效应能将对强度不利的Ca(OH)₂转化成C-S-H凝胶，并填充在水泥水化产物之间，有力地促进了HPC强度的增长。同时，微硅粉与Ca(OH)₂反应，Ca(OH)₂不断被消耗，会加快水泥的水化速率，提高高性能混凝土的早期强度。

2.3、孔隙溶液化学效应: 在水泥微硅粉水化体系中，微硅粉与水泥的比率增加则水化产物的Ca/Si比降低。Ca/Si比低，相应的C-S-H凝胶就会结合较多的其它离子，如铝和碱金属离子等。这样就会使孔隙溶液的碱金属离子浓度大幅度降低。这就所谓孔隙溶液化学效应。增加微硅粉取代水泥的比率，则孔隙溶液的pH值降低。这是由于碱金属离子和Ca(OH)₂与微硅粉反应而消耗引起的。对于含有碱性骨料的高性能混凝土，微硅粉这种降低孔隙碱金属离子（Ｋa+、Ｎa+）浓度的作用非常重要,因为能够有效地削弱甚至消除发生碱－硅酸反应(ASR)的危害。微硅粉还可提高高性能混凝土的电阻率和大幅度降低Cl－的渗透速率，防止钢筋锈蚀，提高高性能混凝土的强度和耐久性。

3、SF微硅粉对高性能混凝土的耐久性影响包括了混凝土的抗冻性、抗渗性、抗化学侵蚀性、抗钢筋锈蚀能力和抗冲磨性能。

3.1、抗冻性: 当微硅粉（硅粉）掺量少时，硅粉混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同，建议硅粉掺量不超过15%，当硅粉掺量超过15%时，它的抗冻性较差。通过大量的试验，这种观点基本上被证实了，主要原因是当硅粉超过15%时，混凝土膨胀量增大，相对动弹性模数降低，抗压强度急剧下降，从混凝土内部方面特征看，比表面积小，间距系数大。

3.2、抗渗性: 混凝土是一种透水材料，它的渗透性与它的孔隙率、孔隙分布及孔隙连通性有关。振捣密实的混凝土水灰比愈小，养护龄期愈长，则渗透性愈小。在混凝土中掺入引气剂也可降低渗透性。一般的水灰比小于0.50的混凝土，它的渗透系数可以达到1×10-11m/s。在海水中混凝土的渗透性是决定混凝土工程耐久性的*重要的因素，渗透性高的混凝土在海水中很易遭破坏。由于硅粉颗粒小，比水泥颗粒小20～100倍，可以充填到水泥颗粒中间的空隙中,使混凝土密实，同时硅粉的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中渗透通道，故微硅粉混凝土的抗渗能力很强，混凝土的渗透性随水胶比的增加而增大，这是因为水灰比混凝土的密实性相对差些。

3.3、抗化学侵蚀性: 一般硅粉减少渗透性的效果要大于强度的增加，特别在硅粉以小掺量掺入低强混凝土时更是如此。对于掺入一定量的硅粉的高性能混凝土，水胶比通常小于0.4，且有超细微粒填充，因此，掺入微硅粉的高性能混凝土具有非常好的抗渗能力。因为加入硅粉可以明显地降低混凝土渗透性及减少游离的Ca(OH)₂，从而提高了混凝土抗化学侵蚀能力。在混凝土中掺入微硅粉，能减少Ca(OH)₂含量，增加混凝土密实性，有效提高弱酸腐蚀能力，但在强酸或高深度的弱酸中不行，因混凝土中的C-S-H在酸中分解。另外，它还能抗盐类腐蚀，尤其是对氯盐及硫酸盐类，它之所以能抗酸盐侵蚀，原因是硅粉混凝土较密实，孔结构得到改善，从而减少了有害离子传递速度及减少了可溶性的Ca(OH)₂和钙矾石的生成，而增加水化硅酸钙晶体的结果。

3.4、抗碱骨料反应: 碱骨料反应必须具备3个条件：(1)混凝土中的骨料具有活性；(2)混凝土中含有一定量可溶性碱；(3)有一定的湿度。排除这三个条件中的任何一个都可达到控制碱骨料反应的目的。混凝土中加入硅粉，因为硅粉粒子提高水泥胶结材料的密实性，减少了水分通过浆体的运动速度，使得碱骨料膨胀反应所需的水分减少，也由于减少水泥浆孔隙液中碱离子的浓度，因此，减少了碱骨料反应的危险。

3.5、抗钢筋锈蚀的能力: 混凝土高碱性给普通钢筋混凝土中的钢筋提供了形成钝化膜的条件，一旦钝化膜破坏，钢筋就会发生电化学腐蚀，腐蚀速度取决于水分以及氧气进入混凝土的速度。加入硅粉可以改善密实性增加电阻率，所以，抵抗钢筋锈蚀的性能得到很大改善，硅粉改善电阻率是随着微硅粉含量的增加而增加。

3.6、抗磨蚀性: 水工结构中的高速水流泄水建筑物护面材料具有高抗冲磨与抗空蚀要求。在混凝土中加入硅粉可以改善混凝土的抗磨蚀性。加入硅粉改善了混凝土的抗磨蚀性是由于改善了浆体自身的抗磨性和硬度，以及改善水泥浆骨料界面的粘结，从而使粗骨料在受到磨损作用时难以被冲蚀。

4、SF微硅粉在水工混凝土的主要应用在以下几个方面：

4.1、 制造高标号混凝土（C70以上），显著提高混凝土的强度和泵送性能； 　　

4.2、 制造高抗渗（≥P30）、结构自防水混凝土，用于地铁、隧道、高层建筑物的地下室； 　　

4.3、 制造海工和化工混凝土，由于其高致密性能，有效阻止硫酸盐及氯离子对混凝土的渗透、 侵蚀，避免混凝土钢筋受到腐蚀，从而延长混凝土的寿命； 　　

4.4、 在水利、桥梁工程项目中，混凝土不仅需要上述基本指标，更对其耐磨、耐冲刷有非常苛刻的要求，掺入微硅粉成为必要； 　　

4.5、 快速施工需要的早强、高强混凝土； 　　

4.6、 隧道、地铁、大型基坑结构施工过程中用于支护的高强喷射混凝土； 　　

4.7、 水下施工项目（如：桥墩、大坝、钻井平台等）用的混凝土； 　　

4.8、 高速公路、大型桥梁的路面混凝土。

 

三、SF微硅粉运用在混凝土的使用方法及注意事项

 

　　微硅粉混凝土的配合比设计，主要是根据设计要求，确定微硅粉的掺入方法。微硅粉的*佳掺量，减水剂的*优掺量和砂石料调整。其它按普通混凝土设计方法进行。      

　　1、SF微硅粉的掺入方法 　　

　　微硅粉掺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——用微硅粉代替水泥，又分等量代替和部分代替两种，等量代替为微硅粉掺量代替相等量的水泥，部分代替为1kg微硅粉代替1～3kg水泥，作为研究一般掺量为5～30％，水灰比一般保持不变。外掺法—微硅粉像外加剂那样掺在混凝土中，即水泥用量不减少的条件下掺入微硅粉。掺量一般为5～10％。由于微硅粉用法不同，所得混凝土的性能并不相同，外掺法所得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。微硅粉混凝土应由试验室作出施工配合比。严格按照配合比施工。在微硅粉混凝土的搅拌中微硅粉应在骨料投料之后立即加入搅拌机。加入方式有两种程序：

　　1.1、投入骨料，随后投入微硅粉、水泥干拌后，再加入水和其它外加剂。

　　1.2、投入粗骨料+75%水+微硅粉+50%细骨料，搅拌15-30秒，然后投入水泥+外加剂+50%细骨料+25%水，搅拌至均匀。搅拌时间比普通混凝土延长20-25%或50-60秒。切忌将微硅粉加入已拌和的混凝土中。

　　2、SF微硅粉的*优掺量

　　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*优掺量才能获得*佳结果。一般情况下，掺量在10％以内效果较为满意。微硅粉合适掺量一一般根据所用微硅粉、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。

　　3、减水剂的*佳掺量

　　在混凝土中使用微硅粉，如不掺减水剂，想保持相同的动度，则必然要增加用水量，水灰比增加，掺硅粉混凝土的强度也上不去，这也是过去硅粉未在混凝土中推广使用的原因之一。硅粉与高效减水剂联合使用，掺用微硅粉水灰比不变，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，微硅粉混凝土强度等性能得到大幅度提高。使用微硅粉，一般都使用萘系高效减水剂，如建1，H1，DH3，FDN、NF，N－B等。还有密胺树脂型减水剂，在西欧广泛使用（称Melment）。密胺树脂减水效果较好，一般可减水25％。但国内使用尚少，主要是因为成本高。目前为液体状态，运输不便。萘系减水剂在硅粉混凝土中的掺量，一般为胶材用量的1％以内，有的为了减小水灰比，拌制超高强混凝土，减水剂掺量达2～3％。对于所选用的减水剂品种、型号和所用混凝土原材料，选用几个掺量，如0.3，0.6，0.9，1.2％，测量混凝土的塌落度，绘制塌落度－减水剂掺量曲线，并考虑成本，确定*佳掺量，也可根据经验确定减水剂掺量，例如掺微硅粉10％，对于H1和UNF型减水剂，一般掺量为胶材用量的0.6％左右。

　　4、施工方法

　　微硅粉混凝土与普通混凝土的施工方法并无重大区别，但施工中良好地组织与振捣密实很有必要。微硅粉混凝土早强的性能会使终凝时间提前，在抹面时应加注意；同时掺加微硅粉会提高混凝土的粘滞性和大幅度减少泌水，使抹面稍显困难。

 　　5、施工安全

 　　微硅粉混凝土施工安全应严格按照混凝土工程的有关国家施工规范进行操作，但因微硅粉较轻，严禁高空抛洒材料，防止微硅粉飞扬。

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