硅粉在建材中的应用及效果分析

硅粉也称硅灰，是从冶炼硅铁和其他硅金属工厂的废烟气中回收的副产品，其主要成分为二氧化硅，其颗粒极细、活性很高，是一种较好的改善混凝土性能的掺合料。

硅粉呈灰白色，无定形二氧化硅含量一般为85%～96%，其他氧化物的含量都很少，粒径为0.1～1.0μm，是水泥粒径的1/50～1/100，比表面积为20×103～25×103m2/kg，密度为2.1～2.2g/cm3，松散堆积表观密度为250～300kg/m3。GB/T 18736—2002 《高强高性能混凝土矿物外加剂》规定，硅粉烧失量应不大于6.0%、含水率不大于3.0%、需水量比不大于125%、比表面积不小于15×103m2/kg、SiO2含量不小于85%、氯离子含量不大于0.02%、28d活性指数^[13]不小于85%。

混凝土中掺入硅粉后，可取得以下效果。

（1）改善混凝土拌和物和易性。

由于硅粉颗粒极细，比表面积大，其需水量为普通水泥的130%～150%，故混凝土流动性随硅粉掺量增加而减小。为了保持混凝土流动性，必须掺用高效减水剂。硅粉的掺入显著地改善了混凝土黏聚性及保水性，使混凝土完全不离析、几乎不泌水，故适宜配制高流态混凝土、泵送混凝土及水下灌注混凝土。掺硅粉后，混凝土含气量略有减小，为了保持混凝土含气量不变，必须增加引气剂用量。当硅粉掺量为10%时，一般引气剂用量需增加2倍左右。

（2）配制高强混凝土。

硅粉的活性很高，当与高效减水剂配合掺入混凝土时，硅粉与Ca（OH）2反应生成水化硅酸钙凝胶体，填充水泥颗粒间的空隙，改善界面结构及黏结力，可显著提高混凝土强度。一般硅粉掺量为5%～15%时 （有时为了某些特殊目的，也可掺入20%～30%），且在选用52.5级以上的高强度等级水泥、品质优良的粗细骨料、掺入适量的高效减水剂的条件下，可配制出28d强度达100MPa及以上的超高强混凝土。(www.xing528.com)

为了保证硅粉在水泥浆中充分地分散，当硅粉掺量增多时，高效减水剂的掺量也必须相应地增加，否则混凝土强度不会提高。

（3）改善混凝土的孔隙结构，提高耐久性。

混凝土中掺入硅粉后，虽然水泥石的总孔隙与不掺时基本相同，但其大孔减少，超微细孔隙增加，改善了水泥石的孔隙结构。因此，掺硅粉混凝土耐久性显著提高。试验结果表明，硅粉掺量为10%～20%时，抗渗性可提高到W20以上，抗冻性也明显提高。硅粉混凝土的抗冲磨性随硅粉掺量的增加而提高，比某些抗冲磨材料具有价廉、施工方便等优点，故适用于水工建筑物的抗冲刷部位及高速公路路面。

硅粉混凝土抗侵蚀性较好，适用于要求抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的工程。硅粉还具有抑制碱骨料反应及防止钢筋锈蚀的作用。

硅粉混凝土的干缩率较大，施工过程中应特别加强养护，防止干缩裂缝的发生。

硅粉混凝土具有许多优良的技术性质。硅粉的应用研究始于20世纪70年代，目前已普及到世界各国。我国自20世纪80年代开始研究和应用硅粉，并很快取得大量理想的结果。今后随着硅粉回收工作的开展，产量将逐渐提高，硅粉的应用将更加普遍。