硅灰混凝土论文

硅粉的收集 作用机理 应用

[摘 要]本文通过硅粉的收集生产，作用机理以及应用上的讨论，产述了硅粉在应用上的广泛前景。

[关键词]硅粉的收集 作用机理 应用 1硅粉的成份及收集

铁合金厂生产过程中，工业硅及硅铁在高温熔炼过程中会排出大量带有粉尘的高温废气。这种废气直接排入大气会造成严重的环境污染，而废气中粉尘主要的含量是SiO2粉尘，它是高温气化SiO2冷凝形成的细小球形颗粒，几乎在重量上占90％左右。而这种硅粉又是重要的原材料，它可以广泛地应用于建筑工程、水利工程、耐火材料等领域，市场前景极其广阔。因此，对废气处理,收集硅粉,是既有利于环保又具有很高经济价值的一举两得的好事。

通过铁合金厂收集到的硅粉，一般还需经过提纯、加密,最终成为商品硅粉，商品硅粉在工程上又称为硅灰、硅微粉、微硅粉。它的主要成份是SiO2，其次还有少量的Al2O3、CaO、K2O、Fe2O3、MgO等物质。下面就是我公司硅粉的成份。[1] 试验项目 Sio2 Al2o3 Cao K2o Fe2o3 Mgo H2o Na2o 烧失量 指标(%) 90.36 0.11 0.25 2.0 0.36 1.09 1.21 0.30 4.14

国家对硅粉的品质有相应的国家标准要求。在化学性能上主要要求SiO2含量≥85％，烧失量≤6％，含水率≤3%。在物理性能上主要要求比表面积≥15000m2/kg。在胶砂性能上要求，火山灰活性指数≥85—90％[2][3]。 2．硅粉在混凝土中的作用机理

生产的硅粉平均粒径度为0.1um，仅为水泥平均粒径的几百分之一，掺入水泥混凝土后能很好地填充于水泥颗粒空隙之中，使浆体更致密。硅粉还具有火山灰反应，即硅粉接触拌合水后，首先形成富硅的凝胶，并吸收水分，凝胶在尚未水化的水泥颗粒间聚集，逐渐包裹水泥颗粒，水化产物Ca(OH)2与上述硅凝胶的表面反应生成C－S－H凝胶，该水化物凝胶强度高于Ca(OH)2晶体。C－S－H凝胶的产生多处于水泥水化的C－S－H凝胶孔隙中，大大提高了混凝土的结构密度。因此具有优异的火山灰效应和微粒效应，能改善新拌混凝土的泌水和粘聚性。主要作用表现为：①增加强度：用硅粉代替部分水泥加到混凝土中，增加了密度和凝聚力，使混凝土抗压抗折强度大大增强，掺入5％～10％的硅粉，抗压强度可提高10%～30%，抗折强度提高10％以上。②增加致密度：硅粉可均匀地充填于水泥颗粒空隙之中，使混凝土更加致密，克服了混凝土常见的空隙弊病，对渗水性、碳化深度进行测试，结果表明，抗渗性可提高5～18倍，抗碳化能力提高4倍以上[4]③抗冻性：测试表明硅粉混凝土在经过300～500次快速冻融循环，相对动弹性模量降低1％－2％，而普通混凝土仅通过25～50次循环，相对动弹性模量降低36％～73％。[4]④早强性：硅粉加入混凝土后，与游离的Ca(OH)2结合，从而降低Ca+2和OH－的浓度，使诱导期缩短，促进C2S水化，表现了硅粉使混凝土早强的特性，有资料介绍，硅粉能将混凝土18小时强度可提高30％。⑤抗冲磨、抗空蚀性：我国水工建筑物60％以上受不同程度的冲磨、空蚀破坏。经测试表明，硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力高0.5～2.5倍，抗空蚀能力提高3～16倍[4]。 3．硅粉混凝土的应用

在混凝土中加入硅粉及缓凝减水剂等，其性能得以改善，因此被广泛使用，目前主要应用于：①水利工程：硅粉混凝土有良好的防水、抗渗、耐冲磨和抗空蚀性。广泛用于修建

电站、水坝、河道等，目前硅粉在二滩电站、紫坪铺水利枢纽、黄河小浪底水利枢纽工程中大量使用，取得了很好效果。②建筑工程：混凝土中加入硅粉后具有早强性、高强性，大量实用于厂房建设、高层建筑，如辽宁鞍山国际大酒店C50砼、北京市财税大楼C110砼等，既可缩短工期，又可经济地增加强度。③公路建设：充分利用硅粉混凝土的高强、耐磨和早强性能，可以修建高等级公路、机场跑道、路面的抢修、公路隧道等，仪征化纤公司用硅粉混凝土修筑公路，24小时后抗压即达25Mpa以上，超过设计要求的C20，28天达50Mpa以上，超过要求的C40，抗磨能力提高一倍，半天形成通车能力。④港口、桥梁、盐水工程：混凝土中掺入硅粉大大增加致密度，同时硅粉混凝土具有很高的电阻率，不易形成锈蚀大电池，遏制了锈蚀的扩展。香港青马大桥、江苏连云港木材码头、重庆大佛寺长江大桥就是成功应用范例。⑤喷射混凝土：硅粉加入喷射混凝土中能显著改善塑性混凝土的粘附性和凝聚性，大幅度降底回弹量，增大喷射混凝土一次成型厚度。在欧美，75％的喷射混凝土中掺加了硅粉，而在挪威和瑞典，硅粉则是喷射混凝土必备材料。 4．硅粉在耐火材料上的作用

硅粉作为一种新原料，在耐火行业普遍使用，它对不定形耐火材料的改善有重要作用，表现为：①传统耐火材料中有众多孔隙，硅粉充填于孔隙中，提高了体积密度和降低气孔率，强度可以明显增强。②硅粉有很强的活性，在水中能形成胶体粒子，加入适量的分散剂，可增强其流动性，从而改善浇注料的性能。③硅粉在水中易形成－Si－OH基，具有较强的亲水性和活性，能增强耐火材料的凝聚，同时对高温性能有较大的改善，并可延长耐火制品的使用寿命。

硅粉在耐火行业得到广泛应用。实际应用在以下几方面：①代替纯铝氧化泥作耐火材料。②作添加剂生产不定形和定形耐火制品，使其强度、高温性能大大地改善。③作盛钢桶整体的浇注结合促凝剂。④作其他耐火制品的粘聚剂、结合剂、促凝剂、添加剂。 5．硅粉用于其他用途

1)水泥工业：在水泥中添加硅粉后，性能得到改善，质量、标号都大大提高。

2)橡胶工业：橡胶加一定量硅粉后，其延伸率、抗撕裂性和抗老化度有很大提高，这种橡胶还具有良好的介电性，吸水能力低。

3)作防结块剂：代替云母或硅藻土作防止肥料颗粒结块的原料。

4)作球团粘合剂：硅粉的表面积大，吸附性强，在国外作球团矿的粘合剂取得显著效果。 5)在水玻璃行业：可代替石英矿，生产出模数为4的水玻璃。

6)在油田井下固井的使用：吉林油田、辽河油田、克拉玛依油田等，都大量使用硅粉，并有很好的使用效果。

7)在绝缘材料、防水材料、油漆、涂料、印刷工业等都得到应用。

由于硅粉具有高细度、高活性、高纯度等优良特性，在很多领域被逐步地认识使用，作为一种新产品有广阔的发展和应用前景。 6．结束语

我国目前拥有上千座硅铁及工业硅炉，年产的硅粉约25万吨，而现在上环保设备能收集的仅仅为5万吨，[5]而现在的硅粉的市场价为3000元／吨。因此，在直接污染环境的同时，每年通过烟囱排走了6亿元。因此，硅粉作为一种不可再生的资源对它的收集不但是一个环境效益，更是一个具有广阔经济价值的市场。

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微硅粉在耐火材料中的应用

微硅粉是一种超微固体物质，作为一种新原料，在耐火行业已经被普遍使用。它对不定形耐火材料的改善有重要作用。它填充于耐火材料孔隙中，提高了体积密度，降低了显气孔率，强度明显增加；它具有很强的活性，在水中形成胶体粒子，加入适量的分散剂，可增强其流动性，从而改善浇注料的性能，它具有较强的亲水性，能增强耐火材料的凝聚，同时对耐高温性能有较大的改善，并可延长耐火制品的使用寿命。广泛应用于高档高性能耐火浇注料及预制件，大型铁沟料及钢包料、透气砖、涂抹料、自流型耐火浇注料及干湿法喷射、氧化物结合碳化硅制品、刚玉莫来石推板、高温耐磨材料及制品、刚玉及陶瓷制品，另外在水泥和建筑建材行业也得到不同程度的扩展使用。表现为：

（1）传统耐火材料中有众多孔隙，微硅粉充填于孔隙中，提高了体积密度和降低气孔率，强度可明显增强。

（2）微硅粉有强的活性，在水中能形成胶体粒子，加入适量的分散剂，可增强流动性，从而改善浇注性能。

（3）微硅粉在水中易形成—Si-OH基，具有较强的亲水性和活性，能增强耐火材料的凝聚，同时对高温性能有较大的改善，并可延长耐火制品的使用寿命。 微硅粉在耐火行业得到广泛应用。实际应用在以下几方面： （1）代替纯铝氧化泥作耐火材料。

（2）作为添加剂生产不定形和定形耐火制品，使其强度、高温性能大大地改善。 （3）作盛钢桶整体的浇注结合促凝剂。

（4）其它耐火制品的粘聚剂、结合剂、促凝剂、添加剂

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粉在贮存、运输和使用过程中注意防雨防潮。 (成都明凌公司转载www.cdmikj.cn) 咨询电话：028-61504188 Q Q：894659762

加密微硅粉及其应用

经过袋收尘器收集的微硅粉初始密度只有150-200;kg/m3，在运输上耗费很大的费用，比如说原始密度的微硅粉一个60吨的火车皮只能装18吨左右，折算下来每吨产品的运输费占售价的比例有时高达50%，所以，解决微硅粉加密问题是降低成本的最好途径。为了提高微硅粉的运输效率，作为厂商我们采取了增密措施。采用这种方式运输成本较低，装卸不扬灰，劳动环境好；易于泵送、机械化程度高。微硅粉增密后并不影响其搅拌和分散性能，在混凝土生产过程中，科研人员发现：采用增密微硅粉更有利于搅拌均匀、提高混凝土的综合性能，因而增密微硅粉在混凝土等建材产品的应用越来越普及。非增密微硅粉在主要用于耐火材料或涂料等领域。微硅粉加密技术原来只有少数发达国家掌握，如挪威的埃肯公司。他们成套设备售给中国，售价极高。目前我国的技术人员经过科技攻关和试验，也制造出了同样效果的设备，实际运行效果良好。由于实现了国产化，成本大幅下降，使该技术广泛推广使用成为可能。增密后，微硅粉呈珠状，堆比重由原来散装微硅粉0.2t/m3左右增至0.3--0.6t/m3。这样能使包装运输费减少约30--60%。装卸效率提高、贮存空间和占地减少、适合自动化生产、现场加料不再出现飞灰现象，从而改善了劳动条件和环境。

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硅灰混凝土强度和耐久性的研究发展

摘要：研究硅灰混凝土强度和耐久性对开发和推广硅灰混凝土在工程中的应用具有重要的理论和现实意义，阐述了目前国内外对此方面研究的成果，提出值得进一步开展的工作。

[关键词] 硅灰混凝土；配合比； 强度影响；耐久性影响 随着结构超高和复杂程度的增大，人们对结构材料的工作性能提出了更高的要求，除了高工作度外，在实际应用中还希望高性能混凝土具有高的强度和耐久性。有些掺和料， 如硅灰、高炉矿渣及粉煤灰已被用于提高新拌混凝土及硬化后混凝土的性能，同时节能利废。硅灰是炼硅及硅铁合金工业中用的电炉的副产物，是近20 年发展起来的一种高活性掺合料。深入研究并开发硅灰的资源，对进一步推广硅灰混凝土在工程中广泛应用具有重要意义。

1 国内外研究现状

硅灰的研究始于斯堪的纳维亚国家，尽管20世纪50年代人们对硅灰作用就有所认识和初步的研究，但应用于实际工程中是从70年代开始的，首先是挪威和瑞典等国家在港口码头、北海油田及地下矿井中部分采用了硅灰混凝土，1982 年，挪威在伏诺维斯坝上正式采用了硅灰混凝土筑坝， 20世纪80 年代初加拿大在魁北克建立了硅灰混凝土，并对大体积硅灰混凝土进行试验研究，拌制高标号混凝土1 万立方米，1983年美国用硅灰混凝土修补了奥里夫尼河上的卡查坝消力池，效果良好。世界上其它国家也都加紧研究和应用。而我国对硅灰的研究历史不长，仅仅10多年时间，1985年水电部东勘院科研所和水电部第十工程局首次在四川渔子溪二级电站中试用了硅灰混凝土，在厂房混凝土中掺

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