硅粉在混凝土施工中的应用分析
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摘要：硅粉又叫微硅粉，是硅铁或是金属硅等在生产中由于矿热而产生的高纯石英等副产品，其中的主要成分是二氧化硅。硅粉的整体粒径都是小于1um的，平均的粒径是在0.1um，是水泥粒径的百分之一，因而将硅粉掺入混凝土中，它可以填充水泥浆体中的细小孔隙，从而减小水泥浆体的孔隙率，进而使硬化水泥浆体和混凝土更密实、强度更高，同时增强硬化水泥浆体和混凝土抵抗外力变形的性能，从而使硬化水泥浆体和混凝土的徐变和干缩减少。因此，本文主要就是笔者结合自身的工作经验针对硅粉在混凝土施工中的应用来进行分析与研究的。
关键词：硅粉应用 混凝土施工 应用分析
一、应用历史
随着我国改革开放的不断深入，推动我国的社会经济发展，在一定程度上使得人们对于结构性能的要求也在不断的提高，除了具有高强度的力学性能外，人们在实际应用中还需要混凝土具有良好的前期和易性和后期耐久性。高性能混合材的掺入，在一定程度上能蚣涌旖ㄖ施工效率与提高墙体耐久性，混凝土中掺入少量硅灰，不仅可以提高混凝土的整体性能，还可以节约整体的资源。
硅粉又叫做微硅粉、硅灰，是硅铁或是金属硅等在生产中由于矿热而产生的高纯石英等副产品，其中主要的成分是SiO2，一般SiO2占85%～96%，绝大部分是无定型二氧化硅，非晶态SiO2含量越多，硅灰火山灰活性越大。硅粉的整体粒径一般都小于1um，平均的粒径在0.15um，约是水泥粒径的百分之一，因而硅粉是可以填充到水泥空隙里不让多余的自由水进入，这样在一定的程度上提高了混凝土的整体密实度。硅粉应用到混凝土之中可以追溯到20世纪40年代，1950年第一次在挪威进行了混凝土试验，1971年第一次在商品混凝土中应用。在上个世纪80年代，我国对硅粉在混凝土的使用也做了一定的研究，并且在水利工程等大型建设中的应用也取得了一定进展。
相关的研究数据表明，普通混凝土工程在一些恶劣的环境中，短时间内就会遭到严重的破坏，必然就会影响到整体工程结构质量，建筑工程使用的寿命也会减少。将硅粉等高性能混合材掺入到混凝土中，从根本上来改变混凝土结构提高混凝土性能，在一定的程度上可以让建筑质量达到一个新的发展水平，同时还充分利用了资源。
二、工作原理
硅粉的主要成分是二氧化硅，含量一般在85%以上，颜色由银白色变化到深灰色，二氧化硅本身是没有颜色的，硅灰的颜色变化主要是受到碳含量的影响，碳含量越多整体的颜色就会越深，若对硅粉进行加密，那么就会比硅粉的自然颜色看起来更深一些。
混凝土组成材料粒径由大到小分别是粗骨料、细骨料、胶凝材料和水，拌合混凝土时小粒径材料填充到大粒径材料的空隙里，就像“乌鸦喝水”一样是一个填充的过程，结构填充的越理想，空隙率越小混凝土的性能就越好强度越高。硅灰在混凝土中，它可以填充水泥浆体中的细小孔隙，从而减小水泥浆体的孔隙率，进而使硬化水泥浆体和混凝土更密实、强度更高，同时增强硬化水泥浆体和混凝土抵抗外力变形的性能，从而使硬化水泥浆体和混凝土的徐变和干缩减少。同时，硅粉与水泥水化产生的Ca（OH）2发生二次水化反应，提高水泥水化度、减少了碱集料反应的危险，生的CSH凝胶填充硬化水泥浆体中的有害的毛细孔中，这样在一定的程度上就会使得这些毛细孔变得小但是整体上看又是不连续的，这样在一定的程度上必然就会提高混凝土的整体密实性，进而提高整体的腐蚀性。
三、硅粉在混凝土施工中的应用
1、工程实践
根据相关记载，硅粉混凝土在重要的路桥建设、水利工程和核电站等大型设施中得到了广泛的应用。比如说香港青马大桥、美国宾夕法尼亚州Kinzua大坝、迪拜Burj大厦等。在一些水坝修补工程中也会大量的使用硅粉混凝土，用来提高建筑物的整体抗渗漏能力，进而提高工程的整体寿命。
随着我国社会经济的发展，我国的建筑工程也已经使用了硅灰混凝土，我司承建的东莞松山湖华为湖畔花园工程就大量使用了硅灰混凝土，该工程的承台、底板以及顶板等所浇筑的混凝土都掺入了一定比例的硅粉。
2、新拌硅粉混凝土的特点
硅灰混凝土拌合物搅拌时为了充分搅拌均匀搅拌时间有所增长，拌合物粘性高、泌水少，整体和易性良好，整体材料互相填充得比较合理、密实。运输途中在罐中继续搅拌，且使用了合适的外加剂，到施工现场的塌落度损失比较小，易于泵送，这样有利于出厂控制和强度保障。刚拌合的混凝土颜色比普通混凝土颜色深一点，但是随着时间的推移，混凝土慢慢凝结，颜色变得越来越深，终凝时可以看到明显的区别。
3、硬化后硅灰混凝土的特点
第一，抗压强度增大。硅粉混凝土标养条件下的试块强度和实际工程部位的回弹、抽芯强度都相对有所提高。湖畔花园地下室浇筑的3个月中，该工程掺有硅灰的混凝土的强度比普通混凝土高8-15Mpa。
第二，抗渗能力增强。由上诉工作原理可知，硅灰的掺入使得混凝土变得更密实，参与了水化反应增加了混凝土中的CSH凝胶，且阻塞了一些有害的毛细缝隙，这些都会使混凝土的抗渗性有一定的提高。
第三，耐久性提高。由于硅粉混凝土密实度整体上比较高，孔结构得到改善，从而减少了有害离子传递速度及减少了可溶性的Ca（OH）2和钙矾石的生成，增加了水化硅酸钙晶体，从而提高了混凝土的抗化学侵蚀性、抗碱集料反应、抗磨蚀性等。同时采用比较密实的硅粉混凝土可以很好的降低碳化速度，还会产生很大的电阻率，进而对建筑中使用的钢筋产生保护的功能。这些作用都使得建筑结构的耐久性得到改善
4、硅灰混凝土施工过程中的注意事项
为了使硅粉在混凝土中达到最大的分散程度，通常与骨料一同投入，先搅拌一会儿（大约10-20秒），再加入胶凝材料、水和高效减水剂等，搅拌时间应比普通混凝土延长20-30秒，以达到良好的搅拌效果。施工中切忌将硅粉加入己搅拌好的混凝土中，因为这样需要很长的时间才能使微硅粉分散均匀。硅灰混凝土具有良好的凝聚性，应在较大坍落度状态下浇筑并加强振捣。
硅灰使得混凝土的前期水化反应加快，因而水化热会增大，硬化过程中自收缩、温度收缩以及化学收缩都会加大。硅粉混凝土表面泌水少，还容易出现塑性收缩裂。因此，混凝土的养护非常重要，施工后一定要进行晒水、薄膜覆盖等有效的养护。
硅粉本身非常细、轻，在混合过程中，禁止高空抛洒，防止硅粉外扬。吸入微硅粉会导致肺部等人体器官严重受损，因此现场工作人员必须做好防护工作。
四、总结
硅粉作为一种辅助胶凝材料掺加到混凝土中，不仅能够改善混凝土拌合物和易性，也对混凝土力学性能和耐久性都有十分有利的影响。而且利用硅粉还可以减少其对环境的污染，使得资源再次利用。但是使用硅灰混凝土收缩增大，易产生裂缝，掺入量区间太窄，这些问题都有待更深入的研究和解决。
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