硅粉在高標(biāo)號(hào)混凝土中的應(yīng)用

莊偉福 唐燕平 賀俊兵

(中交第一公路工程局有限公司，北京100024)

1 硅粉的定義與作用

1.1 硅粉的定義與特點(diǎn)

微硅粉俗稱(chēng)“硅粉”，是在冶煉鐵和工業(yè)硅時(shí)，通過(guò)煙道排出的硅蒸汽氧化后，經(jīng)收塵裝置收集加工提純后得到的無(wú)定型、粉狀的二氧化硅微小顆粒，顏色為灰白色。

硅粉有以下幾個(gè)特點(diǎn)。(1)具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。(2)粒徑較小，能很好地填充水泥和耐火材料顆粒之間的間隙，使?jié){體更致密，流動(dòng)性能更好，可以大幅度地提高混凝土的綜合性能。(3)具有極高的活性，能大幅度提高混凝土的強(qiáng)度，摻入5% ～10%的硅粉，抗壓強(qiáng)度可以提高10% ～30%。(4)硅粉在水中易形成－SI－OH基，具有較強(qiáng)的親水性，能增加混凝土的耐久性能，延長(zhǎng)制品的壽命。另外它還與游離的Ca(OH)結(jié)合，形成穩(wěn)定的硅酸鈣水化物2CaO·SiO2+H2O，該水化物凝膠強(qiáng)度高于Ca(OH)晶體。(5)具有早強(qiáng)性。(6)可以有效地控制混凝土的離析、泌水，減少或避免混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、裂縫等缺陷。

1.2 硅粉的主要用途

硅粉主要用于水工建筑物、海港工程、鹽水建筑工程、交通工程及高強(qiáng)度、高性能混凝土配制中。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

磨石溪大橋位于酉陽(yáng)縣銅鄉(xiāng)磨石溪，為分離式路基橋梁，左線志訖樁號(hào)為ZK10+113.439～ZK10+932.36，跨徑組合(5*40)+(98+180+98)+(3*40)+(3*40)，橋長(zhǎng)822 m，主橋位于半徑1 625 m的圓曲線上，右線起訖樁號(hào)為 K10+145.478～K10+930.522，跨徑組合(5*40)+(98+180+98)+(5*40)，橋長(zhǎng)782 m，主橋位于半徑1 625 m的圓曲線上，主橋上部為縱、豎、橫三向預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，為單箱單室截面，梁高按1.8次拋物線變化，采用雙懸臂掛籃逐塊對(duì)稱(chēng)澆筑;下部為等截面空心薄壁墩最大墩高124.5 m，灌注樁基礎(chǔ)、引橋上部采用40 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，下部采用空心薄壁墩或圓柱墩，灌注樁基礎(chǔ)、全橋樁基100根共1 818 m，承臺(tái)15個(gè)，圓柱墩20個(gè)，共601 m，空心薄壁墩15個(gè)共計(jì)1 288.5 m，預(yù)制T梁105片，主橋箱梁752 m，單T梁塊22個(gè)。

2.2 本項(xiàng)目采用硅粉的主要原因

(1)施工進(jìn)度快。箱梁預(yù)應(yīng)力鋼束必須待混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)C55的90%(即＞49.5 MPa)后，方可張拉。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，混凝土張拉時(shí)間不得低于5天。因此現(xiàn)場(chǎng)施工要求混凝土強(qiáng)度在第五天的時(shí)候要滿(mǎn)足張拉強(qiáng)度要求，冬天施工溫度較低，梁體的保溫、養(yǎng)生不到位，梁體前期強(qiáng)度上升較慢。(2)本項(xiàng)目嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)化管理“三集中”建設(shè);“三集中”包括鋼筋加工場(chǎng)集中、拌合站集中和小型預(yù)制構(gòu)件集中。(3)本項(xiàng)目拌合站配備:攪拌機(jī)2臺(tái)、水泥罐8個(gè)、砂石材料倉(cāng)8個(gè)，項(xiàng)目以橋梁、隧道為主，混凝土方量有22萬(wàn)方，因泵送高度達(dá)到124.5 m，要求C55高標(biāo)號(hào)混凝土和易性、保水性等綜合性能高，為減小泵送壓力及防止混凝土離析、堵管，配合比中需要摻外摻材料，如Ⅰ級(jí)粉煤灰、礦粉、硅粉等，往往因水泥品種、外摻產(chǎn)品多樣，造成拌合站水泥儲(chǔ)存罐不夠用，硅粉為袋裝產(chǎn)品，不需要用到水泥罐，采用硅粉可以有效解決水泥罐不足問(wèn)題。(4)本項(xiàng)目因運(yùn)距較遠(yuǎn)，粉煤灰、礦粉單價(jià)較高。(5)不摻硅粉前，混凝土配合比在施工時(shí)經(jīng)常因泵送高度高，混凝土離析、堵管造成耽誤施工。

2.3 混凝土配合比的控制

經(jīng)工地試驗(yàn)室以及監(jiān)理單位配合比驗(yàn)證，采用水灰比W/C=0.31。應(yīng)嚴(yán)格控制砂的含泥量，碎石的壓碎值、含泥量、級(jí)配，外加劑的凝結(jié)時(shí)間、坍損。SiO2含量越高，微硅粉的性能越好，在購(gòu)買(mǎi)硅粉時(shí)，應(yīng)注意控制二氧化硅含量≧85%，燒失量≦6%，45 μm篩余量≦10%，火山灰活性指數(shù)≧85%，比表面積≧15m2/g，需水量比≦125%，含水率≦3%。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前硅鐵及工業(yè)硅爐較多，年產(chǎn)微硅粉約25萬(wàn)t，而現(xiàn)在環(huán)保設(shè)備收集的硅粉大約有6萬(wàn)t左右，在生產(chǎn)過(guò)程中，硅粉排放到空氣中，直接污染了環(huán)境，同時(shí)也是一種資源的浪費(fèi)，采用并收集硅粉不僅能做到環(huán)保更能有效利用資源。

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［1］曹建亮.微硅粉在混凝土施工中的應(yīng)用［J］.科技致富向?qū)В?010，(20):213+235.

［2］劉文深.微硅粉在橋梁混凝土中的應(yīng)用［J］.廣東科技，2010，(4):189－190.