浅谈硅灰在高强度等级混凝土中的应用

作者:未知

  摘要:本文对硅灰简要概述,探讨硅灰在混凝土的应用原理,并论述硅灰在提升混凝土强度及耐久性、抗冻性等方面的作用。
  关键词:硅灰;混凝土;应用
  我国社会高速发展背景下,建筑事业发展速度进一步提升,建筑行业对提升我国人民生活质量具有重要影响,有利于满足人们对性能的追求。硅灰在高强度等级混凝土中应用,有利于使建筑耐久性进一步提升。因此在本次研究,将对硅灰在高强度等级混凝土中的应用展开探讨,以下为详细分析。
  一、硅灰
  硅灰是冶炼硅铁合金或工业硅时的副产品,通过烟道排出的硅蒸汽使其氧化并冷收尘而得。硅灰主要成分不同,与冶炼时影响因素存在联系,硅灰主要成分中包括SIO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O,含量占比为92%、80%、30%、40%、30%、20%、90%,在硅灰主要成分中可以发现,成分中占比最大的非晶态二氧化硅,能占据其中的90%以上。SIO2性质中与活火山的特性较为类似,硅灰在与混凝土混合后容易产生剧烈反应。硅灰为肉眼可见的白色颗粒物体,碳含量的差异使得硅灰颜色产生变化,颗粒具有细致特点,许多颗粒直径在1μm以下,经过相关研究显示,平均粒径在0.1μm左右,不足水泥粒徑的几百分之一,硅灰密度则是在2200g/cm?左右。
  硅灰比表面积为13000-23000左右,能够反映其弥散性较大,掺入混凝土中后,可利用有效产生弥散反应。
  二、硅灰在混凝土中的应用原理
  硅灰自身具有化学性质及物理性质,掺入混凝土中后,会产生良好的填充效应,从而使混凝土强度得以提升。水泥混凝土在搅拌过程中,需要加入适量的水,从而保障良好的施工流动性。若水分较多则容易降低水泥粘稠度,使其中的胶力减弱。且在混凝土中产生水泡,水泡容易导致混凝土凝结后出现孔隙,从而使混凝土力学性能减弱。
  硅灰在填充至水泥中,需要进入水泥颗粒缝隙,硅灰在水泥颗粒中作为水泥缝隙的补充。硅灰颗粒直径较大,所体现的填充效果更加显著。硅灰有利于防止混凝土泌水,有利于控制水分在其中集聚,使水泥浆与骨料胶着使其密实度提升,将区域范围厚度缩减。硅灰能够提升水泥及骨料的密实度,发挥的作用优于普通填充物。
  硅灰接触拌合水后,首先形成富硅的凝胶,并吸收水分,凝胶在尚未水化的水泥颗粒间聚集,逐渐包裹水泥颗粒,水化产物Ca(OH)2与上述硅凝胶的表面反应生成C-S-H凝胶,该水化物凝胶强度高于Ca(OH)2晶体。C-S-H凝胶的产生多处于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙中,大大提高了混凝土的结构密度,因此具有优异的火山灰效应和填充效应。
  硅灰与混凝土混合后,会产生空隙溶液化学反应,该反应使水化产物中的硅酸钙含量缩减,随着碱金属离子浓度降低,空隙溶液PH值随之下降,使得碱性反应减少。
  三、硅灰在高强度等级混凝土中的作用
  (一)提升混凝土强度
  硅灰掺入混凝土中后,混凝土早期强度及最终强度得以改善,相关报道显示,硅灰掺量在10%以下的情况下,混合硅灰混凝土蒸汽养护抗压强度是常规混凝土的2倍以上。采取蒸压养护方式,混合硅灰混凝土抗压能力则是常规混凝土的3倍以上,利用普通混凝土养护方法,混凝土强度会得到进一步提升,但硅灰掺量与混凝土强度具有直接关联,从而说明混凝土中的硅灰含量越大,混凝土强度会不断改善,但最大掺量不宜超过10%。
  个别国家在混凝土中掺入硅灰已经实现C100高强度混凝土,且制作工艺较为简单,成本比较节省。
  (二)调整混凝土和易性
  混凝土中掺入硅灰,混凝土的需水量会有提升,在实际生产拌合过程中,需要足够的水量,导致混凝土坍落度下降,混凝土中硅灰掺量在5%情况下,硅灰会使混凝土用水量保持正常,但硅灰的量不断提升,混凝土中需要加入更多的用水,但最大用水量在130%左右。需加入高效减水剂来控制,使得水分调节变得更加可控,高效减水剂及硅灰为制作高强度混凝土提供了可能。混凝土出现浮浆问题情况下,混凝土在浇筑后,容易出现渗水问题,使得混凝土表面浮现一层水膜。
  浮浆问题的出现,表示混凝土表层出现不规则分布,使得混凝土性能受到影响。发达国家表示,硅灰掺入量增加,混凝土离析及沁水概率变低。硅灰掺量在10%左右时,混凝土坍落度为15-20cm,混凝土中基本不会产生离析及沁水现象。硅灰掺量为5-8%,一般不良反应都不会产生。
  (三)提升混凝土耐久性及抗冻性
  硅灰中与混凝土结合后,使得混凝土中的内部微小空隙变得狭窄,从而改善混凝土密实度,硅灰加入混凝土后,使得结构的抗渗透能力改善,且加入硅灰使得外部溶液不会进入结构中,从而控制化学反应的产生。相关报道中显示,硅灰摄入量在10%情况下,使得混凝土抗渗透及抗化学反应能力得以改善,使得混凝土结构中对钢的腐蚀性减轻。硅灰具有较高的比电阻,在混凝土搅拌过程中,容易改善混凝土比电阻。
  研究人员利用多种混凝土与硅灰的混合实验,观察硅灰对混凝土抗冻能力的影响,但影响并非正比关系。硅灰掺量的不断提升,混凝土抗冻能力存在一定程度的下降。硅灰掺量的不断提升,混凝土抗冻能力从而减弱。硅灰含量在10%以下的情况下,硅灰与混凝土混合使得抗冻能力改善。若硅灰含量在15%左右时,硅灰的融入使得混凝土抗冻能力不会产生较大变化,但超出20%则会使得混凝土结构抗冻能力减弱。
  四、结语:
  建筑工程是我国城市化进程推动力,建筑工程中必备的原料为混凝土。提升混凝土强度有利于改善建筑性能,提升建筑的耐久性及抗冻性,改善工程质量,满足人们对建筑工程的要求。因此在混凝土中加入一定量的硅灰,有利于改善工程质量,提升混凝土强度,耐久性及密实度。
  参考文献:
  [1]赵帅.硅灰掺加方式对混凝土阻尼性能影响[J/OL].内蒙古公路与运输,2018(05):20-24+28[2018-12-19].
  [2]张江泳.硅灰在超高强混凝土中的应用[J].国外建材科技,2008(02):12-15.
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