1、作用機理
微硅粉具有顆粒特細(平均顆粒粒徑為0.1um,僅為水泥顆粒的幾百分之一)、表面積大(15000m2/kg)的特點。混凝土中加入硅粉后,其作用有:(1)物理作用。因顆粒細,它填充了水泥顆粒之間的孔隙,使漿體更致密,改善了水泥、骨料的微觀組織結構,從而提高了混凝土材料的宏觀物理—力學性能(強度、抗滲性、耐久性、彈性模量等)。(2)化學反應作用。硅粉中的主要成份二氧化硅(Sio2 )在堿性激發條件下,能與水泥水化析出的Ca(OH2)起反應,生成具有水硬性質的硅酸鹽膠體—水化硅酸鈣凝膠(又稱CSH凝膠),這些凝膠堵塞在毛細管中,使毛細管孔變小,而且不連續,從而大大提高了混凝土密實性。并且水化硅酸鈣凝膠強度遠大于Ca(OH)2 凝膠。因此,硅粉具有火山灰效應和微粒效應兩種優點,能改善新拌混凝土的泌水性和粘聚性,達到全面提高混凝土質量的目的。
2、 硅粉混凝土的應用
微硅粉混凝土以其獨特的優點廣泛應用于以下工程建設領域。(1)水利水電工程:大壩進水閘,引水渠道,隧洞,調壓井,主廠房下部結構(特別是水機蝸殼)等水工建筑物,充分利用硅粉混凝土具有良好的防水、抗滲、耐沖磨和抗空蝕的特性。從1982年起,先后在葛州壩、大伙房水庫、映秀彎電站、龍羊峽電站等修補和維護的工程中推廣應用,通過幾個汛期的考驗,效果很好。目前硅粉混凝土在二灘電站、紫坪鋪水利樞紐、黃河小浪底水利樞紐工程中大量使用后,也都取得了很好的效果。
(2)工民建工程:硅粉混凝土具有早強、高強特點,大量用于工業廠房、高層建筑。如遼寧鞍山國際大酒店C50混凝土、北京市財稅大樓C110混凝土等。既可增加強度,減小構件截面尺寸,縮短工期,又可節省工程造價。
(3)公路建設:充分利用硅粉混凝土的早強、高強、耐磨性能,可以修建高等級公路、機場跑道、公路遂道及路面搶修等工程。儀征化纖公司在廠區中心干道用硅粉混凝土修建道路,12小時抗壓強度達到25Mpa,抗磨蝕提高1倍,24小時抗壓強度達到37Mpa,超過設計要求的C20混凝土。
(4)港口、橋梁、鹽水工程:硅粉混凝土致密度高,同時具有很高電阻率,不易形成電化學破壞,增強了抗銹蝕性能。香港青馬大橋、江蘇連云港木材碼頭、重慶大佛寺長江大橋就是成功應用范例。(5)噴射混凝土工程:混凝土中摻入硅粉后,顯著改善了塑性混凝土粘附性能和凝聚性,大幅度降低了回彈量,增大噴射混凝土一次成型厚度,縮短工期,節省了工程造價。在歐美國家,75%的噴射混凝土都摻入硅粉,而挪威和瑞典,硅粉是噴射混凝土的必備材料。
3、 硅粉在耐火材料上的應用
硅粉作為一種新原料,在耐火行業普遍使用。它對不定形耐火材料的改善有重
要作用。表現為(1)傳統耐火材料中有眾多孔隙,硅灰充填于孔隙中,提高了體積密度和降低氣孔率,強度可明顯增強。(2)硅粉有強的活性,在水中能形成膠體粒子,加入適量的分散劑,可增強流動性,從而改善澆注性能。(3)硅粉在水中易形成—Si-OH基,具有較強的親水性和活性,能增強耐火材料的凝聚,同時對高溫性能有較大的改善,并可延長耐火制品的使用壽命。
硅粉在耐火行業得到廣泛應用。實際應用在以下幾方面:(1)代替純鋁氧化泥作耐火材料。(2)作為添加劑生產不定形和定形耐火制品,使其強度、高溫性能大大地改善。(3)作盛鋼桶整體的澆注結合促凝劑。(4)其它耐火制品的粘聚劑、結合劑、促凝劑、添加劑。
4、硅粉的其它用途
(1)、水泥工業:在水泥中添加硅粉后,性能得到改善,質量、標號都大大提高。
(2)、橡膠工業:橡膠加一定量硅粉后,其延伸縮、抗撕裂性和抗老化度有很大提高,這種橡膠還具有良好的介電性,吸水能力低。
(3)、作防結塊劑:代替云母或硅藻土作防止肥料顆粒結塊的原料。
(4)、作球團粘合劑:硅粉比表面積大,吸附性強,在國外作球團礦的粘合劑取得顯著效果。
(5)、水玻璃行業:可代替石英礦,生產出模數為4的水玻璃。
(6)、在油田作為固井使用:吉林油田、遼河油田、克拉瑪依油田等,都大量使用硅粉,并取得很好使用效果。
(7)、在絕緣材料、防水材料、油漆、涂料、印刷工業等都得到應用。
由于硅粉具有高細度、高活性、高純度等優良特性,在很多領域被逐步地認識使用,作為一種新產品有廣闊的發展和應用前景。