微硅粉掺量对混凝土性能的影响研究.docx

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1、引言微硅粉也称硅粉、硅灰，是高温冶炼合金过程中，通过烟道排出的硅蒸汽经过特殊的收尘设备回收的无定型非晶体超细高活性的粉体材料，自然状态呈白色，随着密度的增大，颜色逐渐加深。微硅粉的主要化学成份是Si2,平均粒径约0.10.15um,为水泥平均粒径的几百分之一，比表面积150002700(Wkg,具有极强的表面活性。微硅粉是一种无需经过粉碎加工的超细高活性的粉体材料，被广泛应用在高强高性能混凝土、特种水泥、水利水电工程、耐火材料、化工等领域。混凝土行业是微硅粉综合利用中研究最早、成果最多、应用最广的一个领域。将微硅粉作为掺合剂加入混凝土中可改善混凝土多方面的性能，如显著改善塑性混凝土粘附性能和凝

2、聚性，大幅度降低回弹量，增加喷射混凝土一次成型的厚度，缩短工期，节省工程造价等；在高强度混凝土中，微硅粉作为掺合料配制高强混凝土，其强度等级可以达到IOOMPa以上。合理的微硅粉掺量能提高混凝土的强度，显著改善塑性混凝土粘附性能和凝聚性，并且降低成本，但掺量一定要通过试验确定，否则可能起不到增加强度和降低成本的效果。在生产实际使用时，要注意生产控制的各个环节，比如螺旋功率和输送量的控制、搅拌时间控制、出站检测及现场养护的交底等。本文将研究微硅粉的掺量对混凝土强度和其他性能的影响，为得到综合性能较佳的混凝土提供一种较为可行的配合比和工艺。1、试验部分1.1原材料水泥：P-042.5普通硅酸盐水泥

3、。微硅粉：活性指数110%,其性能指标见表Io矿粉：S75级。砂石：昆明市场上的材料，压碎值不低于II类砂石材料的标准。减水剂：竣酸系高效缓凝剂，减水率不低于30粉煤灰：级粉煤灰。表1微硅粉性能指标检验项目技术要求检测结果3d77活性指数/%7d9628d285110需水量比/%125103SiO2%N8595.17含水量/%近3.00.45氯离子/%0.020.012烧失量/%61.1712混凝土的制备及性能测试按公司实际的生产使用配合比，按水泥被微硅粉取代量：微硅粉量=1：1、1.5：1、2：1、2.5：1进行试验，用实验室的小型搅拌机进行试拌后用IOOmmXIOOmmX100mm的专用模

4、具装模成型，拆模后放入混凝土标准养护室进行龄期养护，按GB/T50080-2016普通混凝土拌合物性能试验标准方法、GB/T50081-2019普通混凝土力学性能试验标准方法对混凝土的工作性能及抗压强度进行检测，根据测试结果确定微硅粉的最佳取代比例。1.3微硅粉水泥胶砂强度测试利用实际生产使用中的机制砂，按水泥强度检验标准进行微硅粉水泥胶砂试件28d抗压强度试验，根据测试结果确定微硅粉取代水泥的最佳百分比。2、结果与讨论2.1 不同微硅粉掺量对水泥胶砂强度的影响保持水泥和微硅粉总量不变，研究不同微硅粉掺量下水泥胶砂的抗压强度和活性指数。水泥和微硅粉用量及试验结果见表2,水泥胶砂抗压强度随着微硅

5、粉掺量的变化如图1所示。由表2和图1可以看出，水泥胶砂的7d抗压强度随着微硅粉掺量的增加而逐渐下降；微硅粉掺量为05%时，水泥胶砂的28d抗压强度基本稳定不变，微硅粉掺量为5%8%时，28d抗压强度逐渐增加，掺量大于8%后，水泥胶砂的强度值逐渐降低。由此得出，微硅粉的最佳掺量范围为表2不同微硅粉掺量卜水泥放砂的抗压强度和活性指数序号水泥用g微硅粉用g微硅粉推/%7d抗压强度/MPa7d活性指数/%28d抗压强度/MPa28d活性指数/%1450.00.00.043.810057.41002436.513.53.042.69757.91013427.522.55.039.89158.410244

6、23.027.06.039.59063.41105418.531.57.039.18962.81096414.036.08.035.68155.2967405.045.010.035.18054.6958396.054.012.033.37653.793图1不同微硅粉掺量下水泥胶砂的抗压强度2.2 微硅粉取代水泥比例的确定每一组混凝土配合比都有一个最佳的微硅粉取代水泥比例,必须依据当地的原材料情况，通过试验确定最终的替代比例。保持用水量不变，研究不同微硅粉取代水泥比例下混凝土的抗压强度及拌合物性能状态。水泥和微硅粉用量及试验结果见表3,混凝土抗压强度随微硅粉取代水泥比例的变化如图2所示。表3不

7、同的微硅粉取代水泥比例卜混凝土的抗压强度和状态描述序号水Zkg水泥kg微硅粉kg替代比例28d抗压强度/MPa60d抗压强度/MPa拌合物性能11654900070.772.5粘聚性、保水性差,滞留30min表面泛浆泌水2165460301:161.868.4和易性好，滞留30min表面无泛浆泌水3165445301.5：156.367.7和易性好4165430302：163.470.4和易性好，拌合物比之前较松软5165415302.5：157.463.4和易性好,拌合物比之前较松软注：替代比例=水泥被取代量/微硅粉。O0.5：11：11.5：12：12.5：13：1微硅粉替代水泥比例图2不

8、同微硅粉替代水泥比例卜混凝土的抗压强度由表3和图2可以看出，混凝土的28d、60d抗压强度随微硅粉取代水泥比例的增加而逐步下降，在替代比例为2：1（即1公斤微硅粉置换2公斤水泥）时，28d、60d抗压强度出现了增加，和基准配合比强度相当。可以确定，就该强度等级的混凝土配合比，微硅粉替代水泥的比例的最佳为2：1,配合比优化后混凝土的水泥用量大幅下降，从基准配合比的490kg,下降到430kg,每立方米混凝土原材料成本下降约8元。在新拌混凝土内部，由于泌水使得混凝土内部产生大量毛细孔，并在骨料和钢筋的下面形成疏松层，从而降低了水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，导致混凝土强度下降。加入微硅粉后，由于微硅粉

9、的比表面积较大，混凝土内部的大量毛细水被微硅粉所约束，减少了混凝土内部的泌水，提高了水泥浆与骨料及钢筋的粘结，并且由于微硅粉的火山灰效应，改变了混凝土内部的孔结构，使混凝土的强度大幅度提高。根据资料显示，掺入水泥质量5%8%的微硅粉(水灰比控制在0.20.3,必须配合高效减水剂使用)，混凝土的抗压强度可达80120MPa。用5%8%微硅粉取代等质量水泥的混凝土28d强度可提高5%35乐但随着微硅粉掺量的增加，强度的增加将变得越来越不明显，这可能是由于需水量增加的缘故，因此，掺硅粉的混凝土必须与高效减水剂同时使用，才可以起到既节约水泥、又提高强度的双重效果。目前市场上普遍使用的高效减水剂为奈系高

10、效减水剂和瘦酸高效减水剂，二者相比，陵酸减水剂与微硅粉搭配使用效果会更好。2.3 微硅粉对混凝土和易性的影响微硅粉样品经过造粒处理后，样品中的Si02颗粒聚集形成平均粒径0.20.3mm的球形颗粒，样品的松装密度为670kg?,比表面积22.51n7g图3为未掺微硅粉和掺7%微硅粉的混凝土拌合物，由图3可以看出，掺加了微硅粉的混凝土的观感质量明显改观，能更好的满足施工浇筑要求。在实际生产使用中，掺了微硅粉的混凝土施工操作性较好。未掺微硅粉修7%微硅粉图3微硅粉对混凝土和易性的影响3、微硅粉在混凝土生产使用中的建议(1)在普通混凝土中使用微硅粉必须与水泥、砂石搅拌均匀，然后再加水和外加剂，必须要

11、使用强制搅拌机来拌合，并且要延长一定的搅拌时间，一般情况下搅拌时间不低于50s(最终搅拌时间以混凝土拌合均匀满足浇筑质量要求为准)。使用螺旋管道输送微硅粉容易造成堵塞和螺旋电机烧毁，建议将螺旋输送量调整到原来输送量的1/3,将螺旋电机的输出功率增加到原功率的20%。(2)C30C60强度等级的混凝土添加微硅粉后，减少了一定数量的总胶材，减少了混凝土水化时的热量，相对来说不容易产生收缩裂缝，但还是要按常规混凝土养护规范进行养护。以防失水产生龟裂影响使用效果,尤其是终凝后7d内更要保湿养护。(3)本产品必须与高效减水剂配合使用，在砂石材料质量稳定的情况下，最好能与按酸减水剂搭配使用，混凝土的各项性

12、能改观更明显，使用前必须进行混凝土试拌，调整好混凝土各项工作性能，严格按照调整好的配合比作业。(4)微硅粉必须保证其不受潮，受潮会严重影响其品质，在不受潮的情况下，该产品的保质期为一年。微硅粉的供货渠道一定要严格进行监管，选择正规厂家，保证货源质量的稳定性。进站必须对微硅粉的观感质量和活性进行检测。结论(D混凝土中微硅粉掺量为水泥用量的5%8%时，水泥胶砂的28d抗压强度最高；不同强度等级的混凝土，其最佳微硅粉取代水泥比例不同，本试验微硅粉替代水泥的最佳比例为2：Ie(2)普通混凝土中使用微硅粉能节约成本，本试验确定的优化配合比与基准配合比相比较，混凝土中的水泥用量大幅下降，从基准配合比的490kg)3下降到430kg0(3)在普通混凝土中使用微硅粉能明显改善混凝土的和易性及后期的强度,提高混凝土的施工操作性。(4)在生产使用方面，延长搅拌时间不少于60s；微硅粉的螺旋输送量不超过正常输送量的1/3；要与粉酸系高效减水剂搭配使用效果更好。