最近很多砼行一直在咨询一个问题,微珠是什么?微硅粉(硅灰)是什么?两者有什么区别?用于何处?以下是详细答案:
微珠也称漂珠,是燃煤火电厂从烟囱排出的飞灰,经过专用设备收集后得到的高活性球状玻璃体。微珠比表面积达9000m2/kg,约是水泥的30倍;自然堆积密度670kg/m3,压缩堆积密度890kg/m3;需水量比90%左右,28d活性指数可达110%。由于微珠颗粒极细小,加到混凝土中可填充水泥颗粒间空隙,使自由水得以排放出来,增大水泥浆流动性,因此可用于配制自密实混凝土,其硬化后混凝土强度和耐久性较普通混凝土有很大提高。微珠在显微镜下为球型结构,对于混凝土主要起到滚珠效应,降低黏度效果比较好,尤其适用于C60以上的混凝土;其主要应用区域为:UHPC灌浆料、高标号混凝土、自流平砂浆等。
硅粉(也叫微硅粉)(学名“微硅粉(硅灰)”,Microsilica或SilicaFume),硅粉又叫微硅粉(硅灰)。硅粉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令其氧化并冷收尘而得。硅粉是所有掺合料中性能最好的一种,同时也是价格最贵的掺合料。一般只在高强、高耐久性混凝土中使用。
微硅粉(硅灰)主要以二种形式供应,即原态微硅粉(硅灰)和增密微硅粉(硅灰)。
1、原态微硅粉(硅灰),即通过收尘器直接收集得到的产品,松散容积约为150-200kg/m3,原态微硅粉(硅灰)一般采用袋装运输,由于密度很小,长途运输效率较低,使用时多采用人工直接破袋将微硅粉(硅灰)倒人混凝土搅拌机,工作环境粉尘大,工作效率低。
2、增密微硅粉(硅灰),为解决原态微硅粉(硅灰)不宜长途运输及效率低的问题,开发出了提高微硅粉(硅灰)松散密实度的“微硅增密技术”。这种技术使原态微硅粉(硅灰)在压缩空气流的作用下,滚动聚集成小的颗粒团,从而将微硅粉(硅灰)的松散容积提高到500-700kg/m3,大大方便了使用,增密微硅粉(硅灰)小颗料团的颗粒凝聚力较弱,在混凝土搅拌机中的搅拌过程非常容易散开,因此微硅粉(硅灰)颗粒能在骨料投料后投入搅拌机,以保证增密微硅颗粒团散开和良好的分散。
对于微硅粉(硅灰)混凝土的配合比设计,主要是根据设计要求,确定微硅粉(硅灰)的掺入方法,微硅粉(硅灰)的最佳掺量,减水剂的最优掺量及砂石料调整,而其它则按普通混凝土设计方法进行。
微硅粉(硅灰)掺加在混凝土中提高混凝土致密度,使其提高强度,提高抗渗、抗磨性能等功能。微硅粉(硅灰)的掺入方法:微硅粉(硅灰)在混凝土中一般有两种方法:一是内掺,二是外掺,都要与减水剂配合使用。内掺法往往用微硅粉(硅灰)代替水泥,又分等量代替和部分等量代替两种,等量代替为微硅粉(硅灰)掺量代替相等的水泥,部分代替为1kg微硅粉(硅灰)代替1~3kg水泥,作为研究一般掺量为5%~30%,水灰比一般保持不变:而外掺法指的是微硅粉(硅灰)像外加剂那样掺在混凝土中,而水泥用量不减少,掺量一般为5%~10%,一般外掺法而得的混凝土的力学性能要高得多,但增加了混凝土中胶凝材料用量。
(1)内掺
在加水量不变的前提下,1份微硅粉(硅灰)可取代3~4份水泥(重量)而保持混凝土立方体抗压强不变而提高混凝土其它性能。
(2)外掺
水泥用量不变,掺加微硅粉(硅灰)则显著提高混凝土强度和其它性能。混凝土掺入微硅粉(硅灰)时有一定坍落度损失。这点需在配合比试验时加以注意。微硅粉(硅灰)必须与减水剂联合使用:建议复掺粉煤灰改善其施工性。用微硅粉(硅灰)配制混凝土时,一般与凝胶材料的重量比为:
①高性能混凝土:5-10%;
②水工混凝土:5-10%
③喷射混凝土:5-10%;
④助泵剂:2-3%;
⑤耐磨工业地坪:5-10%;
⑥聚合物砂浆、保温砂浆:10-15%,
⑦不定形耐火浇注料:6-8%。使用前请根据实际需要通过实验选定合理、经济的掺量。
微硅粉(硅灰)在混凝土中应用能体现的11条优点:
1、微硅粉(硅灰)是一种物理性质、化学性质均十分稳定的活性掺和料,不含结晶水,参与固化反应,不影响反应机理。
2、对各类树脂有良好的浸润性,吸附性能好,易混合,不产生结团现象。
3、微硅粉(硅灰)粒度大小分布合理,致密性强,硬度大,耐磨性能好,可大幅度提高固化物的抗拉、抗压、抗冲击强度和耐磨性能,抗冲磨能力能提高0.5—2.5倍。
4、能增大导热系数,改变胶粘性和增加阻燃性能。
5、能降低环氧树脂固化反应的放热峰温度,降低固化物的线膨胀系数和固化物的收缩率,从而消除内应力,防止开裂。
6、由于微硅粉(硅灰)的粒度细,分布合理,能有效的减少和消除沉淀,分层现象。
7、微硅粉(硅灰)质纯,杂质含量低,物化性能稳定,使固化物具有良好的绝缘性能和抗电弧性能。
8、微硅粉(硅灰)的化学成分为二氧化硅(SiO2)惰性物质,与大部分酸、碱不起化学反应,微硅粉(硅灰)均匀分布、覆盖在物件表面,具有较强的抗腐蚀性,抗空蚀能力提高3—16倍。
9、微硅粉(硅灰),堆积密度小:一种在0.2-0.8之间,一种在1.0-2.2之间。作为聚合物填充材料,较其他矿物性填品用量少,装载重量小,节省聚合物用量,因此可降低产品成本。
10、抗冻性:微硅粉(硅灰)在经过300—500次快速冻解循环,相对弹性模量隆低10—20%,而普通混凝土通过25—50次循环,相对弹性模量隆低为30—73%。因此可以提高混凝土的抗冻性。
11、早强性:微硅粉(硅灰)混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。这些特性都是很好的。
微硅粉(硅灰)在混凝土中的应用
1.微硅粉(硅灰)混凝土用在水利水电工程上,可以提高工程的抗磨蚀能力,国内外传统的抗磨蚀材料多用环氧砂浆等高分子材料,这类材料抗磨蚀能力虽好,但由于它本身线膨胀系数数倍于基底普通混凝土,与基底混凝土温度适应不好,在自然气候条件下容易开裂脱落,且施工复杂,有毒性,成本昂贵,不能大面积推广应用。而使用微硅粉(硅灰)混凝土,抗冲磨蚀能力提高1倍左右,抗48m/s流速级的抗磨蚀能力提高3倍以上。
2.微硅粉(硅灰)混凝土用在水利工程上,可以提高工程的抗裂性能。水工混凝土裂缝已成为人们普遍关注的大问题。裂缝的原因是由于材料本身的水化热升温,如在混凝土中掺入粉煤灰,虽可以降低化电热升温,但早期强度比较低,使粉煤灰用量受到限制。
3.微硅粉(硅灰)混凝土可以提高抗渗透性能和抗盐蚀性能,保护钢筋。水下工程中由于氯离子渗入混凝土中,引起钢筋快速锈蚀,混凝土脱层,寿命短,破坏性严重。水下混凝土浇筑一般采用导管法,由于水泥浆的散失,使其与基层不能很好黏结,并且降低与水接触部分的强度。在水下混凝土中掺入微硅粉(硅灰)后,这些问题均能得到明显的改善。
4.微硅粉(硅灰)混凝土用在交通公路路面的抢修上,具有极强的耐磨特性。用普通混凝土浇筑道路,需要28天才能正常通车,一般早强混凝土也要3天才能通车,混凝土公路路面损坏是不可避免的。用常规的方法修复,常常要造成交通中断,从而带来严重的经济损失。而使用具有早强及耐磨特性的微硅粉(硅灰)混凝土,经实际运用效果十分理想。
微硅粉(硅灰)在混凝土中的应用,主要运用在水利电力工程、修建公路桥梁方面,成效非常理想。
微硅粉(硅灰)的最佳掺量
微硅粉(硅灰)在混凝土中掺量太少,对混凝土性能改善不大,但是掺量太多,则混凝土太粘,不易施工,且干缩变形大,抗冻性差,因此,掺微硅粉(硅灰)时,应找出最优掺量才能获得最佳结果。一般情况下,掺量在10%以内效果较为满意。微硅粉(硅灰)的合适掺量一般根据所用微硅粉(硅灰),水泥种类和骨料性质,选择几个微硅粉(硅灰)掺量,如3、5、7、10%等,成型混凝土试件,绘制R-SF(强度-微硅粉(硅灰)掺量)曲线确定。值得注意的是微硅粉(硅灰)价格较高,在确定微硅粉(硅灰)的最佳掺量时,也要考虑技术经济指标。
减水剂的最佳掺量
在混凝土中使用微硅粉(硅灰),如不掺减水剂,想保持相同的流动度,则必然要增加用水量、水灰比增加,掺微硅粉(硅灰)的混凝土强度也不上去,这也是过去微硅粉(硅灰)在混凝土中未推广使用的原因。微硅粉(硅灰)与减水剂联合使用掺用微硅粉(硅灰)水灰比不变,即用水量不增加,也能达到与未掺微硅粉(硅灰)的混凝土具有相同的流动度且微硅粉(硅灰)混凝土强度等性能得到大幅度提高,一般国内较多采用萘系高效减水剂,如建1、H、DH3、FDN、NF、N2B等,其掺量一般为胶材用量的1%以内,有时为了减小水灰比,拌制超高强混凝土,减水剂掺量达2%~3%。
砂石料用量调整:
内掺微硅粉(硅灰)一般对砂石用量不必调整。外掺微硅粉(硅灰)要扣掉与微硅粉(硅灰)体积相等的砂石体积。
搅拌方法:
微硅粉(硅灰)混凝土应用试验室作出施工配合比,严格按照配合比施工。在微硅粉(硅灰)混凝土搅拌时微硅粉(硅灰)应在骨料投料之后加入搅拌机。加入方式有两种程序:
①投入骨料,随后投入微硅粉(硅灰)搅拌片刻,然后加入水泥干拌一会,再加入水和其它外加剂。
②投入粗骨料+75%水+微硅粉(硅灰)+50%细骨料,搅拌15~30秒,然后投入水泥+外加剂+50%细骨料+25%水+外加剂,搅拌至均匀。搅拌时间比普通混凝土延长20~25%或50~60秒。切忌将微硅粉(硅灰)加入已拌和的混凝土中。
浇注方法:
微硅粉(硅灰)混凝土与普通混凝土浇注方法相同,但微硅粉(硅灰)混凝土早强的性能会使终凝时间提前,因此在浇注时应及时捣固,振动密实。在抹面时应注意,微硅粉(硅灰)混凝土有较大的粘稠性和大幅度减少泌水,使抹面困难,必要时应采用带振动功能的抹面设备。微硅粉(硅灰)混凝土比普通混凝土有较强的收缩性,更易出现早期塑性收缩裂缝,在施工过程中必须尽早良好养护,推荐使用关水养护或使用专用养护液养护的方法。
施工安全:
微硅粉(硅灰)混凝土施工安全应严格按照混凝土工程有关国家施工规范操作。微硅粉(硅灰)较轻,严禁高空抛散,防止微硅粉(硅灰)飞扬。
微硅粉(硅灰)的贮存和运输:
微硅粉(硅灰)在贮存、运输和使用过程中注意防雨防潮。
综述:微珠和微硅粉(硅灰)各有千秋,适用区域不见相同,各有优劣,微硅粉(硅灰)细度比较小,活性比较高,混凝土黏度比较大;微珠,显微镜下呈球形,对于混凝土降低黏度有很好的效果,尤其适用于高标号混凝土;两者各有千秋,需要紧密配合。