关于硅灰在混凝土中的应用

关于硅灰在混凝土中的应用

黄雪琼

广西大都混凝土集团有限公司

摘要：硅灰在美国已经有二十多年的发展历史，在发展过程中，硅灰从研究材料变成了混凝土主要使用组分。硅粉在被市场认可以后，产生了高性能混凝土这一词，可见硅灰能够给混凝土带来一定的优势，对科技进步有着很大的影响。下文中，将主要针对硅灰在混凝土中的实际应用进行深入分析，并总结硅灰施工经验。

关键词：硅灰；混凝土；应用

前言：硅粉是冶炼工业硅时回收的工业烟尘，我国作为工业硅生产大国，每年形成硅铁的产量都在上升，潜在硅粉就已经高达十五万吨以上。硅灰是在冶炼时收集到的硅氧化物粉末，在混凝土中加入适量的硅灰，可以达到提高其强度的目的，因为硅灰中的颗粒可以起到微填充效应，并细化混凝土结构，对混凝土强度发展有很大帮助。

一、硅灰在国内外混凝土中研究现状

（一）国外研究现状

国外对于硅灰这方面的研究接近三十多年，从最初挪威埃肯公司就有对生产工艺研究，是最早使用硅灰的企业。后续俄罗斯、日本有对这一方面进行研究，成为硅灰生产国，最早是在高性能混凝土试验，到实际工程应用经历了漫长时间，最早是在瑞典、挪威应用，在八十年代建立了硅灰混凝土研究基地。取得良好使用效果后，人们开始加大对这一方面的研究，探讨硅灰对混凝土的影响，硅灰有着纯度高、颗粒小等特点，在混凝土掺入能够在提高其强度、耐久性的同时，改善其综合性能。在实际工程中，硅灰有着良好的火山灰活性，可以生产胶凝，保留碱，防止出现锈蚀等问题。

（二）国内研究现状

我国在硅灰这方面研究比较少，虽然有企业回收硅灰，但是对其认知不够，回收含量不达标。随着政府环保工作的开展，开始重视环境治理，对其进行研究并获得了新成果。在八十年代我国开始应用硅灰混凝土，比如高层建筑、水下工程等等。在1986年，有使用硅灰砂浆修复水闸，并修建大桥、电站等大型工程，取得了良好的技术效果，受到了各行各业的认可。对普通混凝土检测，了解其物理性能，分析对比掺入硅灰后的变化，对其进行改善，解决使用中存在的问题，对该行业发展有着很大的帮助。

二、硅灰在混凝土中的应用

（一）改善混凝土的性质

硅粉是工业硅的副产品，因为生产条件相同物理性质也类似，硅粉为白色，深浅会因为含碳量而有所差异，在硅粉与水泥混合在一起后，颜色呈灰黑色，掺入混凝土后变成青灰色。将硅粉掺入混凝土最早是在国外研究，硅粉颗粒小面积大，在掺入混凝土后可以提高混凝土的最终强度，增加硅含量，在电镜下看有晶体生长。硅粉颗粒小可以填充混凝土微孔，在国外水泥注入中，水泥石容量会减少[1]。

在浇灌混凝土后，会出现分离现象，形成水膜，导致其分布不均，对建筑质量有很大的影响，从试验中可以了解到，掺入硅粉不仅能够改善混凝土泌水性能，还能为水下工程施工提供极大的便利。

硅粉加入能够在提高混凝土密实性的同时，减少空隙，强化抗渗性能。在混凝土中掺入硅粉，对钢筋性能有很大改善，可以阻止腐蚀，硅粉与电阻比较高，混凝土最高可以提高到十六倍左右。但是硅灰的价格相对较高，存在环保问题，解决这些问题才能得到大范围的推广及应用。煤粉灰混凝土强度在掺入煤粉灰后会发生变化，耐久性会得到很大的提升[2]。

（二）加入硅灰混凝土配合比设计

在水胶比不变的条件下，设计粉煤灰掺量为百分之二十五，进行性能比较，可以确定硅灰掺量。在经过配比试验后，可以了解到掺入硅灰能够提高混凝土强度，硅灰有流变效应，因为颗粒小是球状，在混凝土中有着良好的润滑作用，可以改善其流动性，获得黏聚性提升。由于硅灰面积大，吸附性强，在搅拌反应中会吸附水量，在这一条件下，硅灰会让混凝土变得更加黏稠，塌落度值也会随之下降。硅灰掺量在百分之七时，硅粉颗粒在水泥空隙，分布可以达到最佳，置换出自由水，对于流动性有着改善作用，在应用中具有一定的优势。含硅粉的混凝土在一定时间内，大孔比例会更少，与普通混凝土比有着更高的密实性。含有硅灰的混凝土，颗粒级会得到优化，具备更高的抗压强度[3]。

（三）硅灰应用经验

在硅灰发展中，我国对于硅灰使用积累了一定的经验。硅灰并不适合在所有场所使用，应当结合技术要求以及使用场所进行使用，确保其能够达到预期的使用效果。在硅灰与混凝土的配比中，水胶比必须在合理范围内。现阶段，硅灰与胶凝材料开始配合使用，最初是竞争材料，随着人们对其的认识，混凝土开始组合使用这类材料。

单位体积混凝土加入硅灰的量比较少，在氯盐环境中混凝土含硅灰量会下降，与粉煤灰组合使用。在缺乏经验方法时，可以参考现有实例，在工程使用中进行试验，确定配合比。在实际应用中，硅灰混凝土在收缩裂方面存在问题，但是很容易得到解决，对于硅灰混凝土平面结构，裂缝是最常见的问题，可以通过湿养护解决裂缝问题，但是在长跨度桥梁，仍然无法解决裂缝问题，在不含有硅灰的混凝土中也会出现这一问题，需要从结构出发，加大对其的研究。在实际应用中，对硅灰混凝土进行养护，发挥硅灰的优点，将养护要求纳入混凝土技术标准，达到养护要求。使用硅灰混凝土必须重视各个环节，做到充分搅拌，避免出现硅灰分散不良等现象。

对于混凝土指标性能，采用合适的方法，结合各个施工条件，选择强度相同的混凝土进行测试，详细记录下混凝土的性能参数。在混凝土结构抹面中，从硅灰混凝土使用经验中可以得知，抹面工作能够提高混凝土耐久性，防止其出现裂缝。在氯盐环境，硅灰混凝土能够达到预期的抗渗透性能，在结构测试证明中，随着时间的推进，氯渗透速率会下降。在硅灰混凝土结构达到一定数量后，存在的问题就会得到体现。

另一方面是硅灰产品类型的增加，让浆体硅灰消失，开始在混凝土中使用增密型硅灰。在施工性能中，硅灰混凝土的优点变得越发重视，比如：粘附性能、硬化性能等等，可以减少抹面工作，改善混凝土性能。

（四）硅灰应用展望

在发展过程中，制造混凝土的原材料比较常见，随着每年工程数量的增加，资源开发力度在加大，破坏了生态环境。为响应可持续发展理念，硅灰混凝土成为了未来的发展趋势，混凝土结构变得越发复杂，在铁路、建筑、桥梁施工中应用比较广泛，而混凝土作为主要材料，对其的性能要求比较高。硅灰的加入能够提高混凝土强度，成为高性能混凝土，高性能混凝土除了掺入硅灰以外，还需要加入煤灰等材料，可以在提高混凝土性能的同时，改善混凝土性能，有着一定的应用优势。适当添加硅灰，能够节约水泥用量，成为了未来发展趋势。

结语

根据上文可以得知，在美国硅灰应用得到了一定的发展，得到各行各业的认可，被应用于混凝土中。硅灰在我国发展的过程中，积累了丰富的经验，但是对其的了解与认识还需较长的周期。在混凝土中应用硅灰，提高混凝土性能，不仅能够结解决混凝土应用中存在的问题，还可以推动应用市场发展，成为新的转化方式，在未来工程中有着广阔的发展空间。

参考文献：

[1] 王泽平, 王常明, 江南,等. 硅灰加固宁波软土的试验研究[J]. 岩土工程技术, 2020, 34(2):7.

[2] 阴琪翔, 赵巍平, 侯明姣,等. 硅灰对混凝土耐硫酸腐蚀性能试验研究[J]. 混凝土与水泥制品, 2021.

[3] 邬昊, 王彦平, 陈昶旭,等. 硅灰石增强粉煤灰基地质聚合物性能研究[J]. 功能材料, 2021, 52(12):6.