硅粉在混凝土施工中的應(yīng)用分析

經(jīng)珩瓊+劉思楊

摘要：硅粉又叫微硅粉，是硅鐵或是金屬硅等在生產(chǎn)中由于礦熱而產(chǎn)生的高純石英等副產(chǎn)品，其中的主要成分是二氧化硅。硅粉的整體粒徑都是小于1um的，平均的粒徑是在0.1um，是水泥粒徑的百分之一，因而將硅粉摻入混凝土中，它可以填充水泥漿體中的細小孔隙，從而減小水泥漿體的孔隙率，進而使硬化水泥漿體和混凝土更密實、強度更高，同時增強硬化水泥漿體和混凝土抵抗外力變形的性能，從而使硬化水泥漿體和混凝土的徐變和干縮減少。因此，本文主要就是筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗針對硅粉在混凝土施工中的應(yīng)用來進行分析與研究的。

關(guān)鍵詞：硅粉應(yīng)用 混凝土施工 應(yīng)用分析

一、應(yīng)用歷史

隨著我國改革開放的不斷深入，推動我國的社會經(jīng)濟發(fā)展，在一定程度上使得人們對于結(jié)構(gòu)性能的要求也在不斷的提高，除了具有高強度的力學(xué)性能外，人們在實際應(yīng)用中還需要混凝土具有良好的前期和易性和后期耐久性。高性能混合材的摻入，在一定程度上能夠加快建筑施工效率與提高墻體耐久性，混凝土中摻入少量硅灰，不僅可以提高混凝土的整體性能，還可以節(jié)約整體的資源。

硅粉又叫做微硅粉、硅灰，是硅鐵或是金屬硅等在生產(chǎn)中由于礦熱而產(chǎn)生的高純石英等副產(chǎn)品，其中主要的成分是SiO2，一般SiO2占85%～96%，絕大部分是無定型二氧化硅，非晶態(tài)SiO2含量越多，硅灰火山灰活性越大。硅粉的整體粒徑一般都小于1um，平均的粒徑在0.15um，約是水泥粒徑的百分之一，因而硅粉是可以填充到水泥空隙里不讓多余的自由水進入，這樣在一定的程度上提高了混凝土的整體密實度。硅粉應(yīng)用到混凝土之中可以追溯到20世紀40年代，1950年第一次在挪威進行了混凝土試驗，1971年第一次在商品混凝土中應(yīng)用。在上個世紀80年代，我國對硅粉在混凝土的使用也做了一定的研究，并且在水利工程等大型建設(shè)中的應(yīng)用也取得了一定進展。

相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，普通混凝土工程在一些惡劣的環(huán)境中，短時間內(nèi)就會遭到嚴重的破壞，必然就會影響到整體工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，建筑工程使用的壽命也會減少。將硅粉等高性能混合材摻入到混凝土中，從根本上來改變混凝土結(jié)構(gòu)提高混凝土性能，在一定的程度上可以讓建筑質(zhì)量達到一個新的發(fā)展水平，同時還充分利用了資源。

二、工作原理

硅粉的主要成分是二氧化硅，含量一般在85%以上，顏色由銀白色變化到深灰色，二氧化硅本身是沒有顏色的，硅灰的顏色變化主要是受到碳含量的影響，碳含量越多整體的顏色就會越深，若對硅粉進行加密，那么就會比硅粉的自然顏色看起來更深一些。

混凝土組成材料粒徑由大到小分別是粗骨料、細骨料、膠凝材料和水，拌合混凝土?xí)r小粒徑材料填充到大粒徑材料的空隙里，就像“烏鴉喝水”一樣是一個填充的過程，結(jié)構(gòu)填充的越理想，空隙率越小混凝土的性能就越好強度越高。硅灰在混凝土中，它可以填充水泥漿體中的細小孔隙，從而減小水泥漿體的孔隙率，進而使硬化水泥漿體和混凝土更密實、強度更高，同時增強硬化水泥漿體和混凝土抵抗外力變形的性能，從而使硬化水泥漿體和混凝土的徐變和干縮減少。同時，硅粉與水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2發(fā)生二次水化反應(yīng)，提高水泥水化度、減少了堿集料反應(yīng)的危險，生的CSH凝膠填充硬化水泥漿體中的有害的毛細孔中，這樣在一定的程度上就會使得這些毛細孔變得小但是整體上看又是不連續(xù)的，這樣在一定的程度上必然就會提高混凝土的整體密實性，進而提高整體的腐蝕性。

三、硅粉在混凝土施工中的應(yīng)用

1、工程實踐

根據(jù)相關(guān)記載，硅粉混凝土在重要的路橋建設(shè)、水利工程和核電站等大型設(shè)施中得到了廣泛的應(yīng)用。比如說香港青馬大橋、美國賓夕法尼亞州Kinzua大壩、迪拜Burj大廈等。在一些水壩修補工程中也會大量的使用硅粉混凝土，用來提高建筑物的整體抗?jié)B漏能力，進而提高工程的整體壽命。

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的建筑工程也已經(jīng)使用了硅灰混凝土，我司承建的東莞松山湖華為湖畔花園工程就大量使用了硅灰混凝土，該工程的承臺、底板以及頂板等所澆筑的混凝土都摻入了一定比例的硅粉。

2、新拌硅粉混凝土的特點

硅灰混凝土拌合物攪拌時為了充分攪拌均勻攪拌時間有所增長，拌合物粘性高、泌水少，整體和易性良好，整體材料互相填充得比較合理、密實。運輸途中在罐中繼續(xù)攪拌，且使用了合適的外加劑，到施工現(xiàn)場的塌落度損失比較小，易于泵送，這樣有利于出廠控制和強度保障。剛拌合的混凝土顏色比普通混凝土顏色深一點，但是隨著時間的推移，混凝土慢慢凝結(jié)，顏色變得越來越深，終凝時可以看到明顯的區(qū)別。

3、硬化后硅灰混凝土的特點

第一，抗壓強度增大。硅粉混凝土標養(yǎng)條件下的試塊強度和實際工程部位的回彈、抽芯強度都相對有所提高。湖畔花園地下室澆筑的3個月中，該工程摻有硅灰的混凝土的強度比普通混凝土高8-15Mpa。

第二，抗?jié)B能力增強。由上訴工作原理可知，硅灰的摻入使得混凝土變得更密實，參與了水化反應(yīng)增加了混凝土中的CSH凝膠，且阻塞了一些有害的毛細縫隙，這些都會使混凝土的抗?jié)B性有一定的提高。

第三，耐久性提高。由于硅粉混凝土密實度整體上比較高，孔結(jié)構(gòu)得到改善，從而減少了有害離子傳遞速度及減少了可溶性的Ca（OH）2和鈣礬石的生成，增加了水化硅酸鈣晶體，從而提高了混凝土的抗化學(xué)侵蝕性、抗堿集料反應(yīng)、抗磨蝕性等。同時采用比較密實的硅粉混凝土可以很好的降低碳化速度，還會產(chǎn)生很大的電阻率，進而對建筑中使用的鋼筋產(chǎn)生保護的功能。這些作用都使得建筑結(jié)構(gòu)的耐久性得到改善

4、硅灰混凝土施工過程中的注意事項

為了使硅粉在混凝土中達到最大的分散程度，通常與骨料一同投入，先攪拌一會兒（大約10-20秒），再加入膠凝材料、水和高效減水劑等，攪拌時間應(yīng)比普通混凝土延長20-30秒，以達到良好的攪拌效果。施工中切忌將硅粉加入己攪拌好的混凝土中，因為這樣需要很長的時間才能使微硅粉分散均勻。硅灰混凝土具有良好的凝聚性，應(yīng)在較大坍落度狀態(tài)下澆筑并加強振搗。

硅灰使得混凝土的前期水化反應(yīng)加快，因而水化熱會增大，硬化過程中自收縮、溫度收縮以及化學(xué)收縮都會加大。硅粉混凝土表面泌水少，還容易出現(xiàn)塑性收縮裂。因此，混凝土的養(yǎng)護非常重要，施工后一定要進行曬水、薄膜覆蓋等有效的養(yǎng)護。

硅粉本身非常細、輕，在混合過程中，禁止高空拋灑，防止硅粉外揚。吸入微硅粉會導(dǎo)致肺部等人體器官嚴重受損，因此現(xiàn)場工作人員必須做好防護工作。

四、總結(jié)

硅粉作為一種輔助膠凝材料摻加到混凝土中，不僅能夠改善混凝土拌合物和易性，也對混凝土力學(xué)性能和耐久性都有十分有利的影響。而且利用硅粉還可以減少其對環(huán)境的污染，使得資源再次利用。但是使用硅灰混凝土收縮增大，易產(chǎn)生裂縫，摻入量區(qū)間太窄，這些問題都有待更深入的研究和解決。

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