硅粉在中低强度等级混凝土中应用的试验研究

朱坤

(庆阳市腾祥混凝土有限责任公司，甘肃 庆阳 745000）

硅粉在中低强度等级混凝土中应用的试验研究

朱坤

(庆阳市腾祥混凝土有限责任公司，甘肃 庆阳 745000）

本文在试验结果的基础上阐述硅粉在中低强度等级混凝土中的应用，来降低混凝土企业成本，显著提高企业的经济效益。

硅粉；中低强度等级混凝土；预拌混凝土

0 引言

硅粉是硅铁厂的副产品，工业硅及硅铁在高温熔炼的过程中，随废气逸出的粉尘称为硅灰或硅粉，其主要成分SiO2含量约占烟尘总量的90%，其中所含游离态SiO2约占10%。颗粒度非常小，平均粒径约为0.3μm，故有微硅粉之称。它与粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺合料广泛使用在混凝土中，特别是预拌混凝土中。但是，由于硅粉的价格问题和在预拌混凝土企业掺加困难等方面的原因，硅粉大多只用于高强高性能混凝土中，配制具有超高强、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷的特种混凝土，在中低强度等级的混凝土中应用还不多，也很少看到这方面的研究报道，本试验研究硅粉了在中低强度等级的混凝土中的应用。

1 试验原材料

水泥为祁连山牌P·O42.5级水泥。

粗骨料用两种：一种为距庆阳市60km处长庆桥产的5～31.5mm河卵石，另一种是环县产5～25mm碎石。

砂采用两种砂混合，一种为庆阳当地巴家咀地下开采磨细的特细砂，细度模数1.2～1.4，另一种为长庆桥产的河砂，细度模数大于3.6。由于泵送混凝土易采用中砂，所以将两种砂按比例掺和为中砂使用。

粉煤灰使用甘肃平凉华茂粉煤灰厂的Ⅱ级粉煤灰。

硅粉采用西安霖源微硅粉有限公司生产的SiO2含量为90%的硅粉。

减水剂为甘肃建伟化工有限公司生产的高效减水剂。

水为地下水。

2 试验方法

采用粉煤灰单掺、粉煤灰与硅粉双掺技术，成型100mm×100mm×100mm的立方体试样3组，脱模后置入标准养护室中养护到规定龄期。依据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，用数显电液式压力试验机对试样进行加荷，加荷速率依据试样强度等级不同而不同。结果取其每组3块的平均值。西安霖源公司产品介绍中列出使用微硅粉注意事项：硅灰的掺加方法分为内掺和外掺法。内掺法：在加水量不变的前提下，1份硅粉可取代3～5份水泥（重量）并保持混凝土抗压强度不变而提高混凝土其它性能。外掺法：水泥用量不变，掺加硅灰则显著提高混凝土强度和其它性能。按照以上注意事项和当地原材料情况设计配合比。配合比见表1、表2。

3 试验结果

3.1 单掺粉煤灰混凝土的强度

由表1得出以下结论：

(1)A2～A9其28 d标准养护强度都能满足C15～C50的强度要求，见图1。

(2)单掺粉煤灰的低强度混凝土(A2～A4)7d强度都比较低，是因为粉煤灰掺量比较大的原因，但随着龄期的增加，后期强度增长比较明显。

表1 混凝土配合比

表2 混凝土配合比

图1 单掺粉煤灰混凝土抗压强度

图2 双掺粉煤灰与硅灰混凝土抗压强度

3.2 双掺粉煤灰和硅粉混凝土的强度

由表2得出以下结论：

(1) 在试验过程中，B2～B9中每方混凝土仅加入了12～14kg硅灰，与 A2～A9相比，混凝土的黏性有所提高，但坍落度有所减小， 为了保持与A系列大致相同的坍落度，B系列需增加减水剂的用量。

(2) 依据霖源公司使用微硅粉注意事项中说到：1kg硅粉可取代3～5kg水泥，试验中按取代3kg计算，B2～B9中每方掺入12～14kg硅粉，相当于36～42kg水泥。随着硅粉的掺入，混凝土的各龄期强度都有很大提高，特别是7d强度增长明显，一方面是硅粉的掺入使混凝土的水胶比降低，另一方面由于硅粉的活性高，与水泥的水化产物Ca(OH)2在相当短的时间里就能发生反应。 B2～B9较A2～A9强度增长显著，这是由于水泥、粉煤灰、硅粉组成的三元体系的级配得到进一步优化，硬化浆体的孔隙率得到进一步降低[1]。

(3) 就强度看，B2～B9的28d强度完全能达到C20～C55泵送混凝土的强度要求，只是B2～B4的7d强度较低，原因是粉煤灰的掺量较大，但60d强度增长明显。

4 结论

(1) 硅粉的最佳掺量是7%～10%，对于本试验掺硅粉混凝土的配合比的设计，在确定硅粉的掺量时，主要是从以下两方面考虑：一是技术经济指标（1kg硅粉取代3kg水泥及硅粉的价格）；二是在中低强度等级的混凝土中应用，能满足强度要求即可。在泵送混凝土中使用硅粉，如果不掺减水剂或不增加减水剂用量，想保持相同的流动度，则必然要增加用水量，水胶比增大，掺硅粉混凝土的强度也上不去。硅粉与减水剂复合使用使掺硅粉混凝土的水胶比不变，即用水量不增加，从而使硅粉混凝土的强度得到大幅度提高。

(2) 正如霖源公司使用微硅粉注意事项中说到，1kg硅粉可取代3kg水泥，本试验结果证明了这一点。庆阳散装水泥到站价460元/t，霖源公司的SiO2含量为90%微硅粉1000元/t，按照表1表2中配合比计算，在其他性能都能满足的情况下，平均每方混凝土还可以降低4元左右的成本。

(3) 硅粉这种具有优良火山灰效应的火山灰质材料，可以作为混凝土掺合料节约水泥用量，在合理的掺量下硅粉的活性指数K能达到3，所以在中低强度等级泵送混凝土中完全可以使用微硅粉。

[1]李懿卿等.复合矿物掺合料混凝土力学性能的试验研究[J].混凝土，2009(3):47-49.

朱坤(1979-), 男，助理工程师。

[单位地址]甘肃省庆阳市西峰区西环路南段司官村(750020)