硅灰加密度對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度影響的研究

魏輝，胡曉，黃秋林

（1.德江騰龍混凝土有限公司，貴州　554300；2.江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西　330000）

硅灰加密度對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度影響的研究

魏輝1，胡曉2，黃秋林1

（1.德江騰龍混凝土有限公司，貴州554300；2.江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西330000）

硅灰具有良好的火山灰活性，能有效提高混凝土的綜合性能，特別在提高混凝土抗壓及抗折強(qiáng)度上，效果更為明顯；但由于硅灰密度小，原灰密度只有水泥密度的十分之一，在生產(chǎn)使用過(guò)程中帶來(lái)很大不便，經(jīng)濟(jì)效益不明顯；通過(guò)本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)硅灰進(jìn)行半加密或全加密，不影響其發(fā)揮提高混凝土綜合性能的作用。對(duì)硅灰進(jìn)行半加密或全加密后給運(yùn)輸及生產(chǎn)使用上都帶來(lái)了方便和經(jīng)濟(jì)效益，有利于推行硅灰在混凝土中的使用。

高強(qiáng)度等級(jí)混凝土；硅灰；加密；強(qiáng)度

硅灰是在冶煉工業(yè)硅或含硅合金時(shí)由高純度的石英與焦炭在高溫電弧爐（2000 ℃）中發(fā)生還原反應(yīng)而產(chǎn)生的工業(yè)塵埃，利用收塵裝置回收而得，其顆粒超細(xì)，比表面積大，具有很高的火山灰活性[1]。位于貴州省銅仁市燈塔區(qū)便有多家硅生產(chǎn)企業(yè)，擁有大量硅灰?guī)齑?，利用地方資源優(yōu)勢(shì)，我混凝土公司即對(duì)該地區(qū)硅灰用于混凝土進(jìn)行了試配研究。目前將硅灰作為摻合料用于混凝土中已得到廣泛推廣，一方面可節(jié)約水泥熟料，降低混凝土的生產(chǎn)成本，有效減少環(huán)境污染；另外可改善混凝土的性能，提高混凝土強(qiáng)度。但由于硅灰密度較小，不到水泥密度的十分之一不到（150～250kg/ m3），運(yùn)輸費(fèi)用較高，且密度小硅灰不易泵送儲(chǔ)存，無(wú)法進(jìn)行機(jī)械化；硅灰的容積密度小的特性同樣給很多生產(chǎn)企業(yè)在存儲(chǔ)和運(yùn)輸上帶來(lái)諸多弊端，因此給硅灰加密是現(xiàn)在很多企業(yè)儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)谋厝贿x擇；硅灰加密技術(shù)目前在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，設(shè)備成本不高，并得到了很好的推廣。加密技術(shù)原理是將原硅灰在壓縮空氣流的作用下，滾動(dòng)成小的顆粒團(tuán)，可將硅灰的容積密度最高提到 900kg/m3，而我們把容積密度在 300～350kg/m3的硅灰稱為半加密硅灰，容積密度在600～900kg/m3的硅灰稱為全加密硅灰；

加密硅灰用于混凝土對(duì)混凝土攪拌后的勻質(zhì)性，硅灰自身的分散性及混凝土性能上還鮮有研究，本論文通過(guò)試驗(yàn)淺論其對(duì)混凝土的影響，以供參考。

1　試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)用原材料

（1）水泥：試驗(yàn)使用湖南吉首生產(chǎn)的金湘 P?O 42.5 級(jí)水泥，其化學(xué)成分與物理力學(xué)性能見表 1。

表1　水泥的化學(xué)成分及物理性能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 %

（2）硅灰：試驗(yàn)所用硅灰由當(dāng)?shù)毓枭a(chǎn)企業(yè)西南硅業(yè)提供，分為原硅灰（密度225kg/m3），半加密硅灰（密度：349kg/m3），全加密硅灰（密度：712kg/m3）。因物理加密不影響硅灰的化學(xué)組成，所以硅灰的化學(xué)分析以原灰為試驗(yàn)灰，見表2。

表2　硅灰的化學(xué)成分

（3）粉煤灰：試驗(yàn)所用粉煤灰為銅仁大龍電廠 Ⅱ 級(jí)煤灰，化學(xué)成分和物理性能，見表 3。

表3　粉煤灰的化學(xué)成分和物理性能

（4）機(jī)制砂：試驗(yàn)所用砂為機(jī)制砂，取自貴州銅仁萬(wàn)通砂場(chǎng)，其含石率2.4%，含石粉 15.55%，細(xì)度模數(shù)為 3.05（屬粗砂），但顆粒級(jí)配屬于 II 區(qū)，級(jí)配良好。其干燥狀態(tài)視密度為2.745 g/cm3，吸水率2.14%，顆粒分布見表 4。

表4　人工砂累計(jì)平均篩余量

（5）碎石：試驗(yàn)所用粗骨料為石灰?guī)r碎石，由萬(wàn)通砂場(chǎng)提供，通過(guò)篩分分成 5～20、20～31.5 二種粒級(jí)，碎石粒形較好，壓碎值為：8.4%，5～20mm 與20～31.5mm 粒徑碎石以6∶4 的比例混合篩分，級(jí)配理想，即按此比例摻入試驗(yàn)混凝土。

（6）外加劑：湖北武漢格瑞林建材科技股份有限公司生產(chǎn)的聚羧酸緩凝高效減水劑。

1.2試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)所用標(biāo)準(zhǔn)主要為 GB/T 1345-2005《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法》、GB/T 1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》、GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》、JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》 、GB/T 18736-2002《高性能混凝土用礦物外加劑》、GB/T 14684-2011《建筑用砂》、GB/T 14685-2011《建筑用卵石、碎石》、GB/T 50080-2002《混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》等。

2　試驗(yàn)內(nèi)容

2.1試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法主要是通過(guò)在設(shè)計(jì)好的高強(qiáng)混凝土配比中摻入4%、6%、8%、10%、12% 的三種密度硅灰，混凝土拌合物達(dá)到相當(dāng)坍落度（190mm）后，記錄當(dāng)摻入不同硅灰摻量及不同種密度硅灰后對(duì)混凝土綜合性能、外加劑摻量及混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

2.2配比

2.2.1基準(zhǔn)配比

初期通過(guò)砂率選擇性試驗(yàn)得出當(dāng)砂率為 35% 時(shí)，混凝土的包裹性流、動(dòng)性性及漿體富余度等性能最好，最佳試配砂率為 35%；混凝土容重實(shí)測(cè)：2456kg/m3，因此試驗(yàn)選擇砂率為 35% 容重2456kg/m3為基準(zhǔn)配比，硅灰以等量取代水泥的方法加入到混凝土中，攪拌時(shí)間設(shè)置為 120s?；鶞?zhǔn)配比見表5。

2.2.2試驗(yàn)配比

當(dāng)摻入不同硅灰摻量及不同種密度硅灰后對(duì)混凝土綜合性能、外加劑摻量及混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，見表 6。

表6　不同摻量的三種硅灰對(duì)混凝土的影響

表5　試驗(yàn)基準(zhǔn)配比

2.3結(jié)論

由表 6 可知，高強(qiáng)度等級(jí)混凝土加入硅灰后，混凝土28d 強(qiáng)度均有所提升，摻三種密度硅灰的混凝土強(qiáng)度偏差不大，半加密硅灰提高強(qiáng)度的幅度反而略高于原灰，說(shuō)明加密對(duì)硅灰在混凝土中的分散性及性能沒(méi)有影響，三種密度硅灰摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響呈現(xiàn)相同的規(guī)律，即摻量在4%～8% 范圍內(nèi)，強(qiáng)度隨摻量增加而提高，當(dāng)超過(guò)摻量 8%時(shí)，混凝土強(qiáng)度隨硅灰摻量增加而降低；由于硅灰需水量較大[2]，加入硅灰后外加劑摻量會(huì)有所提高，隨硅灰密度的增加外加劑摻量呈微下降趨勢(shì)；加入不同密度硅灰后的混凝土均比基準(zhǔn)混凝土綜合性能上均有所改善，特別體現(xiàn)在混凝土粘度上；眾所周知高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的特點(diǎn)是膠材用量高，水灰比較低，再加之貴州地區(qū)山砂石粉含量重，高強(qiáng)度等級(jí)混凝土比較黏，難泵送；加入硅灰后，由于硅灰的比表面積大，表面光滑致密呈圓形顆粒，它包裹在粗糙的水泥顆粒和骨料表面，起到“滾珠”潤(rùn)滑作用及分散作用，有效的減小了混凝土黏性，使得高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的泵送性能及施工性能得明顯改善。

3　意義

目前混凝土行業(yè)使用的硅灰大部分為原硅灰，且使用面較窄，主要是因?yàn)樵杌颐芏刃。\(yùn)輸費(fèi)用高，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化灌裝及輸運(yùn)，使用過(guò)程極為不便；對(duì)硅灰進(jìn)行加密后，硅灰的性能不僅沒(méi)有影響，反而有適當(dāng)提高，加密硅灰密度最高可提高300%，運(yùn)輸成本最高可節(jié)省三分之二左右，而且加密后的硅灰可以管道輸送及灌裝運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、生產(chǎn)使用的全機(jī)械化，對(duì)硅灰在混凝土行業(yè)中的推廣極具意義。

[1] 王洪，陳天偉，陳昌禮．硅灰對(duì)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的影響試驗(yàn)研究[J]．混凝土，2011，261(7)：74-80．

[2] 何峰，楊軍平，馬淑芬．硅灰摻量對(duì)活性粉末混凝土(RPC200) 性能的影響[J]．桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，27(1)：77-80．

［通訊地址］武州省銅仁市德江縣董家水井轉(zhuǎn)盤處（554300）

Research on the influence of Silica fume encryption degree on high strength grade of concrete

Wei Hui1, Hu Xiao2, Huang Qiulin1
(1.Dejiang Tenglong concrete Co., Ltd., Guizhou554300;2. Jiangxi building materials scientific research & design institute, Jiangxi 330000)

Silica fume has good volcano ash activity, can effectively improve the comprehensive performance of concrete, especially in improving the concrete compressive and flexural strength, the effect is more obvious; the silica fume density is small, only 1/10 of original fly ash density cement density, in the production process used to bring a lot of inconvenience, economic benefits is not obvious; the this experimentfound that, half or full encryption encryption of silica fume, does not affect the play to improve the comprehensive efficiency of the effect of concrete. The silica fume by semi or full encryption encryption in the use of transportation and production has brought convenience and economic benefit, benefit to promote the use of silica fume in concrete.

high grade concrete; silica fume; encryption; strength

魏輝，男，籍貫江西，就職于德江騰龍混凝土有限公司。