什么是微硅粉?
您可能已经知道微硅粉是单质硅生产的副产品. 但你知道吗，微硅粉颗粒是球形的，而且非常细小, 平均尺寸仅为 0.1 到 0.3 千分尺? 这一特性使它们成为混凝土混合物的优异添加剂. 如此小的粒径有利于与波特兰水泥研磨以获得混合水泥. 微硅粉混合混凝土的含量通常是水泥, 微硅粉, 细骨料和粗骨料, 和水.
微硅粉用作混凝土添加剂或波特兰水泥的成分. 它已被证明可以提高混凝土的抗压强度并减少渗透性和收缩. 这意味着您可以使用更少的混凝土来获得与混合物中微硅粉相同的效果. 微硅粉的另一个用途是在混凝土中, 其中硅粉与水泥浆发生化学反应, 产生热量. 这种热量的产生有助于使混凝土更容易处理和建造. 硅粉的另一个用途是作为农业中的土壤改良剂. 由于其出色的吸收液体的能力，已被用作有机肥料（例如粪肥）的替代品, 血粉, 和骨灰. 这很重要，因为构成有机肥料的化合物会在水中转化为硝酸盐. 这可能会导致周围生态系统和地下水出现问题. 微硅粉还用作阻燃剂，因为它具有惊人的吸收液体并在其周围形成保护屏障的能力.
建筑用微硅粉有什么好处?
在我们讨论微硅粉在建筑中的使用之前, 让我们更好地了解微硅粉:
- 硅粉含有超过 90% 二氧化硅的.
- 其余成分包括碳, 硫, 氧化铝, 铁, 钙, 钠, 镁, 和钾.
- 硅粉颗粒的表面积介于 13,000 到 30,000 平方米每公斤. 然而, 最适合的, 最实用的规格是围绕 15,000 平方米每公斤或 15 平方米每克.
- 硅粉的范围 500 到 700 千克每立方米的密度被认为是混凝土添加剂的理想选择.
现在我们对微硅粉有了更多的了解, 让我们探讨将其添加到混凝土混合物中的优点:
- 硅粉可以减少混凝土的离析和泌水，从而提高混凝土搅拌效率并减少浪费
- 它增强了新拌混凝土和硬化混凝土的性能 (文章稍后讨论)
- 更高的混凝土耐久性
- 混合物的早期抗压强度更高
- 添加硅粉的混凝土混合物具有高弹性模量和抗弯强度
- 较小的颗粒归因于高粘合强度
- 硅粉可防止热致开裂, 从而使其适合大体积混凝土浇筑
- 能够防止最具攻击性的化学攻击
微硅粉在建筑工程中很受欢迎 高层建筑, 停车结构, 水坝结构, 喷射混凝土 住宅项目, 甚至核废料储存设施.
微硅粉混凝土内的化学反应
硅酸盐水泥干混后立即引发化学反应, 将微硅粉与水混合. 产生两种化合物, 即氢氧化钙和水合硅酸钙. 第一个化学品, 水合钙, 也称为游离石灰. 它通过衬里混凝土中所有现有的孔隙作为填料来促进. 第二化学, 硅酸钙水合物, 是为混合物提供强度的结晶化合物.
继第一反应之后, 随后氢氧化钙和硅粉之间发生火山灰反应，生成更多的硅酸钙水合物化合物. 这些进一步填充了现有水合水泥颗粒周围的空隙. 这种晶体化合物的形成通过将较大的空隙转化为较小的空隙而使混凝土变得更加致密. 提供具有改善的弯曲性能的最终混凝土材料, 压缩的, 和粘合强度.
微硅粉已被证明在抗冻融方面很有用，并提供高抗压强度.
市场上销售的微硅粉种类
- 原产硅粉 – 这种类型的硅粉以极细的粉末形式提供. 它具有较低的堆积密度, 其流量取决于气力输送设备的效率. 由于材料难以处理, 它涉及更高的负载, 贮存, 运输和剂量成本. 由于加工过程中会产生灰尘，它不是建筑项目的热门选择.
- 硅粉浆料 – 由生产的硅粉制备水基浆料, 易于运输和使用. 它包含约 40-60% 微硅粉.
- 致密硅粉 – 也称为压实硅粉, 这种类型以致密产品的形式提供，其处理能力与波特兰水泥类似. 它是通过将生产的硅粉保存在筒仓中而生产的，筒仓中压缩空气从底部引入，导致致密的沉积
- 粒状硅粉 – 通过向所生产的硅粉中添加少量的水和水泥来制备. 盘式造粒机用于将混合物变成致密的颗粒.
如何在建筑工程中使用微硅粉?
在混凝土中添加硅粉使普通混凝土混合物发生了显着变化. 他们包括:
- 力量的提升
硅粉混凝土混合物中产生的氢氧化钙晶体构成了制造较小尺寸晶体的基础，这些晶体在混合物中的取向更加随机. 添加微硅粉可提高水泥浆体混合物的粘结强度. 它还有助于混凝土混合物中不同复合材料组件之间的连接, 从而赋予其高强度. 这些骨料颗粒还增强了混凝土, 从而发挥比仅仅作为填料添加剂更具影响力的作用.
A 学习 进行了记录硅粉对粉煤灰混凝土复合材料耐久性的影响. 研究人员使用了四种不同浓度的硅粉 (3%, 6%, 9% 和 12%). 据观察，添加硅粉对耐碳化性有积极影响, 不透水耐久性, 和抗冻融性. 较高浓度的硅灰会降低碳化深度. 还, 添加硅灰对含粉煤灰混凝土复合材料的和易性和干缩性能影响较小. 硅粉浓度与坍落度和坍落度间接相关.
- 抗冻性的改善
即使 300 到 500 快速冻融循环, 硅粉的相对弹性模量为 10-20%. 相比之下, 常规混凝土的平均弹性模量为 30-73% 后 25-50 周期.
- 填充方面的改进
据观察，硅粉浓度为 15% 在混凝土混合物中大大提高混合物的强度. 硅粉的添加大大减小了水泥颗粒的空隙尺寸. 这种效果类似于水泥颗粒在骨料之间充当填料的方式, 粗骨料和细骨料空隙. 高强混凝土密度和强度的这种增加具有归因于硅灰添加的填充效应.
- 出血情况改善
硅粉颗粒填充孔隙时可在混凝土混合物中带来均匀性. 水泥浆和骨料界面转变时硅粉的存在减少了混凝土的泌水. 它不允许水分含量积聚在骨料下面.
在配制混凝土混合物中添加硅粉时, 成分因最终用途和具体类型而异. 典型浓度变化范围为 10% 到 15% 胶凝材料的. 我们将不同的比例列出如下:
- 高性能混凝土: 5-10%
- 水工混凝土: 5-10%
- 喷射混凝土: 5-10%
- 泵送助剂: 2-3%
- 耐磨工业地坪: 6-8%
- 聚合物砂浆、保温砂浆: 10-15%
微硅粉混凝土制备工艺:
- 将团聚体研磨成合适的硅粉颗粒.
- 硅粉颗粒与其他混凝土成分以均匀的方式混合
- 向干混合物中添加水至 75%
- 添加粗骨料
- 添加硅粉, 然后将水泥或粉煤灰放入旋转搅拌机中
- 添加细骨料
- 添加剩余的 25% 加水以使混合物达到所需的稠度和可加工性
微硅粉不同于其他建筑材料的特性
硅粉作为混凝土添加剂有几个优点. 新拌硅灰混凝土的特性包括:
- 高塑性收缩率
- 传统混凝土混合物需要相对较少的水含量才能达到类似的和易性. 添加硅粉的优点超过了额外的含水量要求.
- 加工性低, 因为需要更高的含水量.
- 硅粉混凝土的坍落度值往往较低
- 添加硅粉的混凝土将表现出较低的泌水和离析情况
- 与硅粉的粘性混合物
硬化硅粉混凝土与新鲜硅粉混凝土不同的一些特性是:
- 比普通混凝土具有更高的抗压强度
- 比普通混凝土具有更高的弹性模量
- 相对于普通混凝土，徐变小得多
建筑项目的最佳材料 – 为什么应该使用微硅粉
让我们讨论硅粉在建筑项目中的不同用例.
- 在混凝土中的应用
常用的高性能混凝土可以含有硅粉作为添加剂. 不仅提高了耐用性和强度, 但使用硅粉生产的 HPC 也提高了耐磨性, 更高的韧性, 耐腐蚀和耐化学品, 和经济效益.
停车场等结构, 高速公路和公路桥梁, 由于钢筋腐蚀，海洋结构不断恶化, 磨损, 和化学攻击. 添加硅粉可以保护混凝土结构免受定期使用的除冰盐的影响, 交通, 海水, 和自然灾害. 添加硅粉还可消除混凝土劣化和钢筋腐蚀，从而降低维护成本.
- 修复材料中的应用
无论使用水泥基修复产品，硅粉都非常有用. 多种应用包括垂直砂浆和高架砂浆，通过添加硅粉可以具有更大的附着力. 它甚至对于水下灌浆也很有用，因为它的渗透性较低. 当暴露于硫酸盐等活性化学物质时，它也很有用, 硝酸盐, 氯化物和酸. 减少泌水特性有助于保持应用的经济性和效率.
- 在耐火材料和陶瓷中的应用
硅粉颗粒尺寸小, 使其最适合耐火浇注料. 它的存在使得低温烧结成为可能. 它还提供耐渣浇注料, 金属, 和气体渗透. 这种浇注料即使在高温下也能保持坚固.
- 在喷射混凝土中的应用
添加微硅粉的喷射混凝土表现出显着的经济性和效率. 硅粉喷射混凝土的热门应用包括矿井隧道衬砌, 岩石稳定, 以及旧桥梁和海洋柱的大规模维护改进. 由于粒径较小，有助于提高粘合强度, 喷射混凝土中的硅粉为干式和湿式喷射混凝土工艺提供卓越的性能. 反弹损失的减少量高达 50%. 硅粉确保喷射混凝土分配喷嘴的每个通道处的浓涂和最小的回弹损失. 喷嘴单次通过可沉积最多 12 英寸. 使用微硅粉制成的喷射混凝土具有低渗透性和高电阻率. 如硅粉混凝土, 硅粉喷射混凝土还具有更好的抗弯强度和高抗压强度.
- 在油井注浆中的应用
硅粉提供双重用途. 在主要应用的情况下, 将灌浆作为液压密封剂放置在钻孔中. 对于二次应用, 硅粉用于修复泄漏, 分裂, 以及关闭资源耗尽的地点. 硅粉是一种非反应性且紧密结合的材料. 不允许气体通过，提高运行效率.
因此, 在油井相关应用中使用微硅粉有助于改善流动性并降低渗透性. 硅粉是一种轻质选择，还具有高抗压强度.
建筑中微硅粉使用的可持续性
环境保护局 (美国环保局) 仅确定了三种可持续的补充胶凝材料. 它们是硅灰, 矿渣水泥, 和粉煤灰. EPA 将硅粉命名为可回收矿物成分之一, 使其成为面向未来的材料. 微硅粉不仅可以延长混凝土结构的生命周期, 它的加入极大地有助于减少全球的混凝土足迹. 其抵御自然灾害的能力, 低维护, 和惰性特性使其成为建筑项目的最佳选择.
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