外掺磷渣、硅粉及粉煤灰对混凝土起到的作用初探

2018-02-14陈勇

建材与装饰 2018年3期

陈勇

（扬州大学江苏扬州）

混凝土是现在工程中使用最多的建筑材料。从广义上来看，混凝土是由胶凝材料、骨料按照一定的比例配合而成，加水拌合制成具有一定的可塑性流体，然后经过硬化形成具有一定强度的人造石。生产混凝土会产生二氧化碳导致温室效应进一步加重，当前解决混凝土生产过程中的环境问题的通行办法是外掺磷渣、硅粉及粉煤灰等材料，下文对这三种材料在混凝土中主要发挥的作用进行了分析和探究。

1 硅粉掺料对混凝土性能起到的作用

硅粉又叫硅灰，在生产硅铁合金或硅钢时，会产生大量的烟气，从烟气中可以人工收集到一些颗粒极细的烟灰，这些烟灰的颜色由浅灰到深灰。在温度高达2000℃下，还原成硅时会产生Si气体到低温区在氧化成二氧化硅，最后冷凝成极微细的固体。在混凝土中加入减水剂，才能使得混凝土的和易性得到充分的发挥。但是因为其颗粒极细，单位重量很轻，给收集、装运及管理等带来了一定的困难，所以通常与其他矿物掺和料复合使用。

1.1 改善混凝土的黏聚性和保水性

由于硅粉的活性非常高，用它可以来配制强度高的混凝土，可以增强混凝土的强度。在配制混凝土时，用硅粉去代替水泥，可以得到强度较高的混凝土。如果掺入和水泥质量相同的20～30%的硅粉，我们则可以配制出抗压强度高达200～800MPa的活性粉末混凝土，但是不能加入太多，加入的硅粉要有一定的限制。因为硅粉加的越多，那么加入的水的量也会越多，这时我们可以加入一定量的减水剂从而可以减少水的用量并且保证混凝土的和易性。硅灰的比表面积相对大点，所以保水性好。

1.2 增强了混凝土的强度

硅灰与部分水泥发生反应产生的水化硅酸钙可以均匀的分布在水泥颗粒之间，从而形成密实的结构。加入硅灰，混凝土的密实度和强度也会得到相应的提高。

1.3 改善混凝土的孔结构，提高了混凝土抗渗等性能

虽然加入硅粉后水泥石的总孔隙与不掺入硅粉时的基本上差不多，但是加入硅粉后大孔隙会减少，增加了微细孔隙，水泥石的孔隙结构也得到了明显的改善。所以加入硅粉后混凝土的耐久性也会提高，同时混凝土的抗渗性、抗冻性和抗腐蚀性也会相应的提高，所以硅粉混凝土比较适用于抗溶出性侵蚀和抗硫酸盐侵蚀的工程。

1.4 有效地抑制碱骨料反应

硅粉对碱骨料反应有抑制作并且由于硅粉颗粒密封，水的流动速度减慢，从而加少了骨料反应中水的用量。同时，在混凝土中掺入硅灰与其他矿物发生的一系列化学反应产生的低钙硅比C-S-H凝胶，可以提高容纳外来离子的能力。

1.5 降低生产成本

在混凝土中加入的硅粉越多，硅粉混凝土的耐磨性越好。另外硅粉和其他的抗冲磨材料相比价格优廉、施工也比较方便。所以在水工建筑物的抗冲刷部位以及高速公路路面比较适合用硅粉混凝土。另外硅粉的加入也代替了一部分水泥，硅粉相比于水泥价格便宜好多，大大节约了成本。

2 粉煤灰掺料对混凝土性能起到的作用

粉煤灰是由于烧煤发电而得到的，它可以减少水泥或者是细骨料的用量，所以可以减少成本，且大大提高了混凝土的性能，使得水化热降低。粉煤灰长期堆放，会导致少量的粉煤灰随废水排入河流，对环境污染和资源造成了严重的浪费。由此我们可以研发新的技术让废弃的粉煤灰重新得到利用，变废为宝。

（1）粉煤灰对混凝土的活性作用很明显。玻璃体和水泥水花生成的氢氧化钙会发生二次水化反应，生成的化合物强化了混凝土界面的过渡区，并且也提高了混凝土的后期强度。

（2）充填行为和致密作用。粉煤灰的直径小而且强度也很高。在混凝土中加入粉煤灰使得结构更加密实。

（3）需水行为和减水作用。粉煤灰的颗粒绝大部分都是球形的玻璃珠，相当于一个滚珠轴承，从而改善了混凝土拌合物的和易性同时混凝土单位体积的用水量也随之减少。

（4）防止混凝土的温度上升过快。在大体积混凝土中比较适合掺入粉煤灰，可以让粉煤灰充分发挥作用。

（5）发生的二次水化反应使得最终的混凝土中氢氧化钙大大的减少，可以有效地提高混凝土抵抗腐蚀的能力。

（6）加入粉煤灰，可以减少混凝土碱骨料病害。

（7）降低了氯离子的渗透能力，提高了混凝土的互筋性。

3 磷渣掺料对混凝土性能起到的作用

磷渣是一种工业废渣，它是由黄磷厂生产黄磷的时候产生的。黄磷是由高温和水淬急冷产生的。在混凝土中加入磷渣会提高其工作性能，使得浇注的效果会变得更好。磷渣在水淬时会产生大量的玻璃体，这些玻璃体本身具有微弱的水硬性。对于高性能的混凝土来说，磷渣可以充分发挥其活性，泌水性也会相应的减少。经相关的研究表明，当矿渣磨得越细的时候，它的活性也相应的越高，掺入混凝土中其作用也会更加明显。当磷渣粉和粉煤灰一同掺入时，磷渣和粉煤灰会共同发挥作用，相互取长补短。磷渣弥补了粉煤灰的不足，同时粉煤灰有减水的作用可以起到辅助的作用。