混凝土原材料篇-硅灰综述
混凝土中添加硅灰的原理
混凝土中添加硅灰的原理一、引言混凝土是一种常用的建筑材料，其主要成分为水泥、碎石、沙子和水。
混凝土的性能直接影响建筑物的质量和安全性，而硅灰作为一种常用的混凝土掺合料，可以有效地改善混凝土的性能，提高混凝土的强度和耐久性。
本文将详细介绍混凝土中添加硅灰的原理。
二、硅灰的基本概念硅灰是一种副产品，是指在硅材料的热解过程中，所分离出的细微粉末状物质。
硅灰主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等，具有良好的活性和水化性能。
硅灰可以用作混凝土掺合料，具有优异的改性效果。
三、混凝土中添加硅灰的原理1. 硅灰可以促进水泥水化反应硅灰中含有大量的SiO2，可以与水泥中的Ca(OH)2反应，生成CaSiO3和水，从而促进水泥的水化反应。
硅灰中的Al2O3和Fe2O3也可以与水泥中的Ca(OH)2反应，生成新的水化产物，进一步促进水泥的水化反应。
因此，混凝土中添加硅灰可以提高水泥的水化程度，增强混凝土的强度和耐久性。
2. 硅灰可以填充水泥基体中的孔隙混凝土中的孔隙结构对混凝土的强度和耐久性有很大影响。
硅灰具有良好的细度和活性，可以填充水泥基体中的孔隙，减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实性和耐久性。
3. 硅灰可以促进混凝土的早期强度发展硅灰中的活性成分可以与水泥中的Ca(OH)2反应，形成新的水化产物，促进混凝土的早期强度发展。
此外，硅灰中的细粉末可以填充混凝土中的孔隙，提高混凝土的密实性，进一步促进混凝土的早期强度发展。
四、硅灰的使用方法1. 用量控制硅灰的掺量应根据混凝土的实际情况来确定，一般掺量在10%~30%之间。
掺量过高会降低混凝土的流动性和加工性，影响混凝土的工艺性能。
2. 混合方式硅灰与水泥、砂、碎石等混合时应注意充分搅拌，使其均匀分散在混凝土中。
硅灰应先与水泥进行干拌，加入砂和碎石后再进行湿拌。
3. 硅灰的质量控制硅灰的质量应符合国家标准和地方标准的要求。
在使用硅灰时，应进行质量检测，检测项目包括活性指数、细度、烧失量等。
混凝土中添加硅灰的强度改善方法
混凝土中添加硅灰的强度改善方法一、前言混凝土作为建筑工程中最常用的材料之一，其强度是衡量其质量的重要指标之一。
而硅灰作为一种新型的混凝土掺合料，其能够有效地提高混凝土的强度和耐久性。
因此，本文将介绍混凝土中添加硅灰的强度改善方法。
二、硅灰的特性硅灰是一种灰色细粉末，是由煤电厂烟气中的二氧化硅和氧化钙经过化学反应得到的一种新型混凝土掺合料。
硅灰的主要特性如下：1.硅灰的粒径较细，通常为10-20微米，比水泥的粒径小。
2.硅灰中含有大量的二氧化硅，因此具有良好的硬化作用。
3.硅灰中的氧化钙含量较低，不会引起混凝土的膨胀和开裂。
4.硅灰具有很好的活性，能够促进混凝土的早期强度发展。
三、混凝土中添加硅灰的强度改善方法1.确定硅灰的掺量硅灰的掺量应根据混凝土的用途、强度等级和环境条件等因素进行合理的确定。
通常掺量在5-20%之间，一般掺量为10%左右。
2.掺和顺序硅灰可以与水泥一起掺和，也可以先加入水泥中进行混合后再加入混凝土中。
掺和顺序应按照水泥、硅灰、砂、石的顺序进行，以充分混合。
3.注意硅灰的活性硅灰具有很好的活性，因此在加入混凝土中后应尽快进行拌合，以充分发挥其活性。
同时，在施工过程中应注意混凝土的均匀性，以免硅灰集中在某一部位，导致混凝土的不均匀性。
4.注意混凝土的养护硅灰能够促进混凝土的早期强度发展，但其强度的提高速度较快，因此在养护过程中应特别注意，及时进行养护，以防止混凝土的开裂和龟裂。
5.混凝土强度的测试在混凝土强度测试时，应注意将添加硅灰的混凝土和未添加硅灰的混凝土进行对比测试，以准确评估硅灰对混凝土强度的影响。
四、结论在建筑工程中，混凝土作为最为基础的建筑材料之一，其强度是一项重要的指标。
硅灰作为一种新型的混凝土掺合料，其能够有效地提高混凝土的强度和耐久性。
因此，在混凝土施工中添加硅灰，可以有效地提高混凝土的强度，提高混凝土的质量和耐久性。
混凝土中添加硅灰标准
混凝土中添加硅灰标准混凝土中添加硅灰标准硅灰是一种常见的混凝土添加剂，通过在混凝土材料中添加硅灰可以提高混凝土的力学性能、耐久性和耐化学腐蚀性能。
由于硅灰的添加量和质量对混凝土性能的影响很大，因此需要制定硅灰添加标准，以确保混凝土的质量和性能。
一、硅灰的定义和分类1.1 硅灰的定义硅灰是一种由硅酸盐矿物经过高温焙烧而得到的粉末状物质，主要成分为二氧化硅和氧化钙。
1.2 硅灰的分类硅灰可分为活性硅灰和普通硅灰两种。
活性硅灰是指在水中反应发热的硅灰，主要用于高性能混凝土的制备；普通硅灰是指不在水中反应发热的硅灰，主要用于普通混凝土的制备。
二、硅灰的添加量2.1 硅灰的最大添加量硅灰的最大添加量应根据混凝土的用途、强度等级、混凝土配合比等因素来确定。
一般来说，硅灰的最大添加量不应超过混凝土用水量的10%。
2.2 硅灰的最小添加量硅灰的最小添加量应根据混凝土的用途、强度等级、混凝土配合比等因素来确定。
一般来说，硅灰的最小添加量不应少于混凝土用水量的3%。
三、硅灰的物理性质3.1 硅灰的外观硅灰应呈白色或灰白色的细粉末状物质，无明显的杂质和结块。
3.2 硅灰的比表面积硅灰的比表面积应不小于400 m2/kg。
3.3 硅灰的活性指数硅灰的活性指数应不小于70%。
四、硅灰的化学性质4.1 硅灰的化学成分硅灰的化学成分应符合GB/T 1596-2017《硅灰》标准中的要求。
4.2 硅灰的烧失量硅灰的烧失量应不大于5.0%。
4.3 硅灰的含水量硅灰的含水量应不大于3.0%。
五、硅灰的质量控制5.1 硅灰的质量检验硅灰的质量检验应按照GB/T 1596-2017《硅灰》标准中的要求进行。
5.2 硅灰的贮存硅灰的贮存应避免受潮、避免受阳光直射、避免受高温、避免受机械振动等。
5.3 硅灰的使用硅灰应在混凝土搅拌前充分拌和，不得与水或其它混凝土材料直接接触。
在使用过程中应根据混凝土的配合比和用途合理控制添加量。
六、硅灰混凝土的性能要求6.1 硅灰混凝土的强度硅灰混凝土的抗压强度应符合设计要求。
混凝土中掺入硅灰的影响原理
混凝土中掺入硅灰的影响原理混凝土中掺入硅灰的影响原理硅灰是一种无机材料，主要成分为二氧化硅（SiO2），也含有一定量的氧化铝、氧化钙、氧化镁等物质。
它是一种常用的混凝土掺合料，可以提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性。
一、硅灰的化学成分及特性硅灰主要成分是二氧化硅（SiO2），其化学式为SiO2。
硅灰还含有一定量的氧化铝、氧化钙、氧化镁等物质。
硅灰的粒度比水泥细，通常在10微米以下，而水泥的粒径范围在10-100微米之间。
硅灰是一种活性物质，可以通过反应与水泥中的氢氧化钙反应生成硅酸盐凝胶。
硅酸盐凝胶是一种胶状物质，能够填充混凝土中的微小孔隙和裂缝，提高混凝土的密实度和抗渗性。
硅灰还能促进水泥中的水化反应，增加水泥的早期强度和硬化速度。
二、硅灰对混凝土性能的影响1. 提高混凝土的强度硅灰可以提高混凝土的强度，特别是早期强度。
硅灰与水泥中的氢氧化钙反应生成硅酸盐凝胶，填充混凝土中的孔隙和裂缝，提高混凝土的密实度和强度。
此外，硅灰还能促进水泥中的水化反应，增加水泥的早期强度和硬化速度。
2. 提高混凝土的耐久性硅灰可以提高混凝土的耐久性，特别是抗渗性和抗冻性。
硅灰能够填充混凝土中的孔隙和裂缝，减少混凝土中的渗透道路，提高混凝土的密实度和抗渗性。
此外，硅灰还能够减少混凝土中的自由水量，提高混凝土的抗冻性。
3. 提高混凝土的抗裂性硅灰可以提高混凝土的抗裂性。
硅灰与水泥中的氢氧化钙反应生成硅酸盐凝胶，填充混凝土中的孔隙和裂缝，减少混凝土中的应力集中，提高混凝土的抗裂性。
三、硅灰在混凝土中的应用硅灰是一种常用的混凝土掺合料，广泛应用于混凝土的制造和施工中。
硅灰的掺量一般为5%-20%，掺量过高会影响混凝土的工作性能和强度发展。
硅灰可以与水泥、粉煤灰、矿渣粉等掺合使用，形成复合掺合料，进一步提高混凝土的性能。
此外，硅灰还可以与其他混凝土外加剂如减水剂、增塑剂等配合使用，形成多功能混凝土外加剂，提高混凝土的综合性能。
硅灰混凝土研究
硅灰液掺工艺与高性能混凝土
问题？ 由于硅灰具有亲水性强、吸潮后粘性较大的特点，难 以使用管道气力输送的方式添加，而多采用人工破袋 计量粉状添加的方式。该工艺存在生产效率低下、粉 尘污染严重和人为误差等问题，影响混凝土生产效率 和产品质量。 解决？ 将硅灰掺水制成悬浮液（浆液），并采用泵送、自 动计量的物料添加方式，简称为硅灰液掺工艺。硅 灰液掺工艺完全可以保证混凝土产品质量，具有良 好的经济效益和重要的环保意义；工艺设备要求低、 操作实施简易，具有很高的推广应用价值。
• 建筑工程：混凝土中加入硅粉后具有早强性、高强性，大量实用于厂房建设、高层建 筑，如辽宁鞍山国际大酒店C50砼、北京市财税大楼C110砼等，既可缩短工期，又可经 济地增加强度。
• 喷射混凝土：硅粉加入喷射混凝土中能显著改善塑性混凝土的粘附性和凝聚性，大幅 度降底回弹量，增大喷射混凝土一次成型厚度。在欧美，75％的喷射混凝土中掺加了 硅粉，而在挪威和瑞典，硅粉则是喷射混凝土必备材料。
掺有石灰石粉和粉煤灰的碾压混凝土
掺有石灰石粉和粉煤灰的碾压混凝土材料长期力学性 能发展缓慢且抗裂性能和抗冻性能不高。
通过以20%石灰石粉、5%硅灰、20%石灰石粉+5% 硅灰等量代替部分粉煤灰,在石灰石粉-粉煤灰碾压混 凝土中加入5%的硅灰,能够使材料微观结构更加密实, 孔隙结构更加优化,从反应机理层面提高碾压混凝土材 料的整体性能。促进了力学性能、抗裂性能和抗冻性 能持久性的发展。
• 公路建设：充分利用硅粉混凝土的高强、耐磨和早强性能，可以修建高等级公路、机 场跑道、路面的抢修、公路隧道等，仪征化纤公司用硅粉混凝土修筑公路，24小时后 抗压即达25Mpa以上，超过设计要求的C20，28天达50Mpa以上，超过要求的C40，抗磨 能力提高一倍，半天形成通车能力
硅灰性质和用途介绍
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厂家实验室检测
❖ 配料：骨料+粉料+添加剂（水泥、硅灰、 铝微粉、减水剂等）
❖ 干混均匀 ❖ 加水湿混均匀（加水适当） ❖ 倒入模具 ❖ 振动台振动流平成型
❖ 硬化后脱模（一般12~24小时） ❖ 常温下自然养护24小时 ❖ 110℃干燥箱内干燥24小时
1）取部分试样检测烘干强度； 2）置于高温炉中高温烧结（1400-1550℃×3h
❖ 普通水泥浇注料 加水量：6~8% ❖ 引入硅灰的低水泥浇注料 加水量：4~5%
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提高常温和高温强度
❖ 烘干：硅灰在浇注料中，颗粒表面水化形成 Si-OH键，脱水后聚合而形成牢固的由Si-O-Si 键结合的网状链结构，从而提高烘干强度。即：
S i O 2 S i O H H O S i S i O 2 S i O 2 S i O S i S i O 2 H 2 O
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增强流动性
❖ 硅灰为圆球状颗粒，在浇注料中有一定润滑 作用，可有效提高浇注料的流动性，改善致 密度、强度等综合性能
❖ 必须配以合适的分散剂（如三聚磷酸钠、 FDN等）
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提高致密度
❖ 微米级硅灰粉填充于浇注料孔隙，从而减少 加水量，提高致密度
）后，检测其强度；
3）置于高温抗折仪中检测其高温抗折强度（ 1450℃×3h）
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厂家对硅灰的要求
❖ 分散性
混料过程中硅灰不能团聚，球团必须打散分布均匀，否则团聚点 将成为脆弱点。
❖ 流动性
浅谈硅灰对混凝土性能的影响
浅谈硅灰对混凝土性能的影响引言硅灰是冶金工业和工业硅生产过程中形成的一种粒径极小的混凝土外掺料。
硅灰中具有大量的不定形二氧化硅，并且粒径极小，具有极强的胶结力，因此适用于混凝土行业。
1950 年，挪威成为第一个研究硅灰在混凝土中的作用机理的国家，并且使用硅灰建造了Blindtarmen 隧道。
1976 年，挪威颁布了第一部关于硅灰的应用技术标准。
1978 年，挪威在标准中规定硅灰作为一种混凝土外掺料应用于混凝土中。
这不仅因为硅灰是一种工业废料，而且将硅灰应用到混凝土中可以提高混凝土的强度和抗渗性能，石灰和二氧化硅可以在极短的时间内发生反应生成一种高强度物质，提高混凝土的早期强度。
硅灰的应用方法一般分为两种: 一种是将硅灰作为混合料应用于水泥中; 另一种是将硅灰加入到混凝土中。
两种应用方法的作用机理一样，产生的增强效果也基本相同。
1 硅灰对混凝土工作性的影响在混凝土中掺入硅灰可以提高混凝土的稳定性能，即可以减小混凝土的离析和泌水度。
混凝土所用砂和石由于尺寸较大，混凝土中的拌和水可以通过这些骨料间的孔隙流动，而硅灰由于粒径小可以封堵这些孔隙，切断泌水过程的流动通道。
并且加入硅灰后可以增加固体与固体的接触点，增大混凝土内部的粘聚力。
但是，当混凝土中硅灰的掺量20%时，混凝土的黏稠度大幅度增加，会增大施工难度; 而当硅灰的掺量lt; 10%时，可以保证不增加用水量和减水剂用量而保持混凝土具有较好的流动性。
当混凝土的坍落度一定时，混凝土用水量与硅灰的掺量呈正比例增长关系。
出现这种情况时，可以加入适量高效减水剂，以降低混凝土用水量。
当混凝土中硅灰的掺量为10% ～20% 时，为保证混凝土的坍落度和流动性，在水灰比不变的情况下，应加大减水剂的用量，以提高混凝土的强度和耐久性能。
2 硅灰对混凝土凝结时间的影响很多研究表明，在混凝土中加入一定掺量的硅灰对混凝土的凝结时间没有显著的影响。
例如Pistilli M F 等的研究表明，当普通硅酸盐水泥的用量为237 kg /m3，而硅灰的用量为24 kg /m3 时，混凝土的初凝时间和终凝时间分别延长26 min 和29 min，可以起到缓凝的效果。
关于硅灰在混凝土中的应用
关于硅灰在混凝土中的应用摘要：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。
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硅灰作为一种重要的建筑辅助材料,广泛应用于道路桥梁、机场跑道、海港码头、涵洞隧道以及居家住宅,对我们的生活时刻发挥着重要作用。
预拌商品混凝土生产单位及施工单位应加强对其的了解和控制，提高责任意识，落实质量行为，使预拌混凝土生产、施工质量得到有效的保证，特制订本章节对其进行综述。
混凝土原材料篇..............硅灰综述
目录
一、硅灰的来源与概述
二、硅灰的性质、技术要求和组成
1.物理性质
2.化学性质
3.技术要求
4.硅灰的组成
三、硅灰在混凝土中的应用
1.硅灰应用的发展过程
2.硅灰用于混凝土的优点
3.掺入硅灰的混凝土的用途
4.硅灰的使用方法和注意事项
四、硅灰与混凝土质量的关系
1.硅灰在混凝土中的作用
2.硅灰在混凝土中的作用机理
五、硅灰进场质量控制项目
1.需水量比
2.烧失量
3.快速检测项目
一、硅灰的来源与概述
硅灰是冶炼硅铁合金或工业硅时的副产品,通过烟道排出的硅蒸汽冷氧化并冷收尘而得。
金属硅和合金都是在电炉生产的。
原料是石英、焦炭、煤炭和木片。
由于石英减少,氧化硅气体与电炉上层部分氧气混合,形成硅灰。
在电炉里,氧化硅被氧化成为二氧化硅,凝聚成纯球形的硅灰颗粒,形成烟雾或烟尘的主要部分
电炉中的烟尘进入冷却管道,再进入预先收集管道,通过旋风消除粗糙颗粒,这些颗粒被转入到专门设计的布袋过滤器,硅灰在此被收集,其生成过程见图2-21,原状硅灰见图2-22。
硅灰是一种优质的矿物掺合料,外观为灰色或灰白色,其SiO2含量高达85%上,颗粒细,粒径范围在0.01～l1μm,比表面积介于15000～25000m2/kg（采用BET氮吸附法测定）,远远高于水泥、粉煤灰和矿渣粉等胶凝材料。
硅灰可促使水泥水化与硬化,使混凝土更密实,提高了混凝土的强度、耐久性等其他性能。
但因其价格昂贵、密度小、运输成本高、添加不方便等原因,早期使用较少。
近年来人们对硅灰作用的认识逐渐深入,硅灰加密工艺逐渐改进,硅灰价格也逐渐下降,这也促进了其在预拌混凝土中的使用,尤其是在高强、自密实、超高层泵送、特殊混凝土中已趋于常态化。
定义
硅灰（Silica fume）是在冶炼硅铁合金或工业硅时,通过烟道排出的粉尘,经收集得到的以无定形二氧化硅为主要成分的粉体材料。
二、硅灰的性质、技术要求和组成
1.物理性质
颜色硅灰的颜色在浅灰色与深灰色之间。
相对密度——硅灰的相对密度在2.2g/cm3左右,比水泥（3.lg/m3)要轻,与粉煤灰相似。
松散表观密度——直接收尘得到的D状硅灰的松散表观密度一般在150～250kg/m2之间。
采用增密工艺可将硅灰松散表观密度提高到500～700kg/m2,即加密型硅灰颗粒形状——非常微小、表而平滑的玻璃态球形颗粒。
颗粒尺寸——绝大多数颗粒的粒径小于lym,平均粒径为0.15μm左右,仅是直径的1/100。
比表面积——介于15000～25000m2/kg（采川氮吸附法测定）。
2.化学性质
二氧化硅最小含量85%，一般超过90%,无定形的活性二氧化硅具有火山灰活性—能与Ca(OH)2反应,烧失量一般低于4%。
3.用于混凝土中的硅灰的技术要求
《砂浆和混凝土用硅灰》（GB/T276902011)对用于混凝上中作为掺合料的硅灰品质的规定见表2-13。
4.硅灰的组成
（1）化学组成与矿物组成
硅灰的化学组成（表2-10)主要是SiO2,且大部分是无定形SiO2。
除此之外,还有少量的Fe2O3、CaO、SO3等,其含量随矿石的成分而稍有变化。
硅灰的矿物组成也很简单,主要是无定形的SiO2矿物和少量的高温型SiO2矿物。
（2）颗粒组成
硅灰在形成过程中,因相变的过程中受表面张力的作用,形成了非结晶相无定型圆球状颗粒,其粒径极小,表面光滑,粒型很好,具有很高的活性（图2-4）。
三、硅灰在混凝土中的应用
1.硅灰应用的发展过程
1947年,在挪威克里斯蒂安桑市埃肯集团Fiska工厂,世界上首次进行硅灰收尘。
1951年开始进行混凝十应用试验,1952年硅灰混凝土第一次在工程中应用（奥斯陆Bern hardt隧道）。
70年代,生产收尘技术日趋成熟,硅灰对混凝土性能的改善引起广"泛兴趣,应用研究工作在世界范围内全而展开。
挪威率先颁布硅灰在混合水泥与混凝上中应用的国家标准。
80年代,应用技术高速发展,混凝土应用领域不断扩展,用量快速增长。
挪威首先将硅灰用于喷射混凝土,并很快成为喷射混凝上的标准组分;高强泵送混凝士（80～130MPa）、高抗冲磨混凝土在美国成功应用。
90年代,硅灰成为广泛使用的火山灰质混合材,改善新拌与硬化混凝士的性能,世界范围的年用量达10方吨以上。
2.硅灰用于混凝土的优点
混凝十中掺入硅灰可以实现:
（1）显著提高混凝上的强度。
(2)改善泵送性能。