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      微硅粉(硅灰)在混凝土中的使用说明及注意事项

      微硅粉(也叫硅粉)(学名“硅灰”, Microsilica 或 Silica Fume ),微硅粉又叫硅灰。是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中,随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成。在逸出的烟尘中,SiO2含量约占烟尘总量的90%,颗粒度非常小,平均粒度几乎是纳米级别,故称为微硅粉。

      1.配合比

      对于硅粉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。微硅粉的掺入方法:微硅粉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,等量代替为微硅粉掺量代替相等的水泥,部分代替为1 kg 微硅粉代替1~3 kg 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,掺加微硅粉则显著提高混凝土强度和其它性能。混凝土掺入微硅粉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。用微硅粉配制混凝土时,一般与凝胶材料的重量比为

      (一)高性能混凝土:5-10%;
      (二)水工混凝土:5-10%
      (三)喷射混凝土:5-10%;
      (四)助泵剂:2-3%;
      (五)耐磨工业地坪:5-10%;
      (六)聚合物砂浆、保温砂浆:10-15%,
      (七)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。

      微硅粉的最佳掺量:微硅粉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。微硅粉的合适掺量一般根据所用微硅粉,水泥种类和骨料性质,选择几个微硅粉掺量,如3、5、7、10%等,成型混凝土试件,绘制R-SF(强度-微硅粉掺量)曲线确定。值得注意的是微硅粉价格较高,在确定硅粉的最佳掺量时,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,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,掺硅粉的混凝土强度也不上去,这也是过去微硅粉在混凝土中未推广使用的原因。微硅粉与减水剂联合使用掺用微硅粉水灰比不变,即用水量不增加,也能达到与未掺硅粉的混凝土具有相同的流动度且硅粉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:内掺微硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺微硅粉要扣掉与微硅粉体积相等的砂石体积。

      2.搅拌方法

      硅粉混凝土应用试验室作出施工配合比,严格按照配合比施工。在硅粉混凝土搅拌时微硅粉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,随后投入硅粉搅拌片刻,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+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。切忌将微硅粉加入已拌和的混凝土中。

      3.浇注方法 

      微硅粉混凝土与普通混凝土浇注方法相同,但微硅粉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。

      4.施工安全 

      微硅粉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。微硅粉较轻,严禁高空抛散,防止微硅粉飞扬。

      5.微硅粉的贮存和运输 

      微硅粉在贮存、运输和使用过程中注意防雨防潮。

      注意事项:

                掺量:推荐掺量为6~8%。
         对抗渗混凝土、耐海水侵蚀混凝土、耐磨混凝土,内掺硅粉后,约增加用水量20%,强度不变。
         配制高强、早强混凝土应配合高效减水剂使用,配高强混凝土应选用低硫酸钠低引气的高效减水剂。
         使用硅粉混凝土比普通混凝土延长搅拌时间30S,以保证混合均匀。
         二次抹压:终凝前对混凝土进行二次抹压,最好在抹压后覆盖,以防水分蒸发过快引起表面裂纹。
         保湿养护:终凝后2小时到4小时,即要对混凝土保湿养护,并且要在潮湿环境养护14天以上,养护方法可采用淋水保湿养护,覆盖保湿养护,或蓄水养护。

      微硅粉虽然能改善新拌和硬化混凝土的性能,但如使用不当也会造成质量事故,因而在使用中应注意以下事项:

          1)由于微硅粉颗粒细小,比表面积大,需水量高,因而在混凝土掺入微硅粉时,必须与高效减水剂联合使用才能取得良好的效果。

          2)微硅粉掺入混凝土的方法有内掺法和外掺法两种。由于内掺法要减少水泥的用量,故此法一般用在中,低标号的混凝土中;外掺法不减少水泥用量,一般用于高标号的混凝土中。

          3)混凝土中微硅粉掺量不宜太高或太低,一般掺量为5%~10%,在此范围内微硅粉的有利作用发挥得最好,即不但微硅粉代替水泥的作用最好,各种优良性能得到充分发挥,而且可避免不利的影响,如掺量大于己15%后,混凝土的抗冻性降低等。

          (4)对抗渗混凝土、耐海水侵蚀混凝土、耐磨混凝土,内掺微硅粉后,约增加用水量20%,强度不变。

          (5)由于微硅粉混凝土稠度大,因此在设计混凝土坍落度时应比普通混凝土的大2~3cm

          6)微硅粉混凝土的搅拌时间应比普通混凝土的延长0.5~1min,以便使混凝土拌和得更均匀,防止微硅粉在混凝土中成团而造成质量事故。

          7)二次抹压:终凝前对混凝土进行二次抹压,最好在抹压后覆盖,以防水分蒸发过快引起表面裂纹。

          (8)保湿养护:终凝后2小时到4小时,即要对混凝土保湿养护,并且要在潮湿环境养护14天以上,养护方法可采用淋水保湿养护,覆盖保湿养护,或蓄水养护。

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