相較于普通混凝土，含有硅灰的混凝土在微觀結(jié)構(gòu)層面展現(xiàn)出鮮明的特質(zhì)，其結(jié)構(gòu)均勻性顯著提升。于低水膠比的情境下，硅灰的融入促使水泥石的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻演變。原本水泥石中的微結(jié)構(gòu)可能存在較多孔隙且結(jié)晶狀態(tài)相對良好的水化物，而在硅灰介入后，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛山Y(jié)晶不良的水化物主導(dǎo)構(gòu)建的體系，進(jìn)而形成一種孔隙率大幅降低且更為致密緊實的基質(zhì)構(gòu)造。伴隨著硅灰含量的逐步遞增，水泥石內(nèi)部發(fā)生了重要的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化，即氫氧化鈣（Ca(OH)?）向硅酸鈣水化物的轉(zhuǎn)變量持續(xù)增加。這一變化直接導(dǎo)致水泥石中的 CH 含量呈現(xiàn)出隨硅灰摻量上升而下降的趨勢。并且，剩余的 CH 與未添加硅灰的硅酸鹽水泥相較而言，其晶粒的形成更傾向于細(xì)小化，這種微觀結(jié)構(gòu)的改變對于提升水泥石的整體性能具有積極意義。
在普通硅酸鹽水泥中引入硅灰后，水化物中的化學(xué)組成比例發(fā)生了顯著變化，其中 Ca/Si 比值明顯減小。這一化學(xué)組成的改變賦予了水化物獨特的性能優(yōu)勢，使其具備更強(qiáng)的與其他離子相結(jié)合的能力。從宏觀性能表現(xiàn)來看，水泥石抗離子侵入的屏障作用得以強(qiáng)化，能夠更為有效地抵御外界有害離子的滲透侵蝕。同時，對于堿 – 骨料反應(yīng)這一可能嚴(yán)重?fù)p害混凝土耐久性的問題，也具備了更強(qiáng)的抑制能力，從而極大地提升了混凝土結(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性與耐久性。
與此同時，硅灰在混凝土中還對骨料與水泥石之間的界面過渡區(qū)有著積極的改善作用。當(dāng)混凝土中摻有硅灰時，能夠促使骨料周圍被致密的無定形的 C – S – H 相所充分填充包裹。以含有 10%硅灰的水泥砂漿微觀結(jié)構(gòu)研究為例，在水化歷經(jīng) 28 天之后，對試樣進(jìn)行微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，其總孔隙率相較于未添加硅灰的對照組提高了 8%。深入探究其內(nèi)在原因，是由于硅灰與 Ca(OH)?之間的火山灰反應(yīng)呈現(xiàn)出高度均勻的分布特性，并非如傳統(tǒng)認(rèn)知中那樣集中于界面區(qū)域。相反，該反應(yīng)主要發(fā)生在漿體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。這種獨特的反應(yīng)分布模式猶如在漿體內(nèi)部的毛細(xì)管道中設(shè)置了一道道“阻塞關(guān)卡”，在很大程度上有效堵塞了漿體內(nèi)部原本可能存在的毛細(xì)通道，使得孔隙率顯著降低。而孔隙率的降低直接關(guān)聯(lián)著混凝土強(qiáng)度的提升，尤其是在試樣硬化后期，強(qiáng)度的增長更為明顯，為混凝土結(jié)構(gòu)在長期承載與環(huán)境作用下的性能表現(xiàn)奠定了堅實的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
新拌混凝土作為水泥、水、集料以及外加劑相互交融混合而成的復(fù)雜體系，其性能的優(yōu)劣對于澆筑工程的質(zhì)量以及混凝土結(jié)構(gòu)長期的耐久性均有著極為關(guān)鍵的影響。其中，和易性與流變性乃是新拌混凝土性能的核心表征要素。
諸多研究表明，硅灰的摻入能夠顯著增強(qiáng)混凝土拌合物的密實性。這是由于硅灰顆粒具有極高的細(xì)度與巨大的比表面積，它們能夠在混凝土體系中均勻分散，并填充于水泥顆粒、集料以及其他孔隙之間，從而減少了內(nèi)部空隙的存在，使得混凝土結(jié)構(gòu)更為致密。然而，硅灰的摻量并非越多越好。當(dāng)硅灰摻量達(dá)到 4% 以上時，混凝土拌和物的黏聚性會呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢。這一現(xiàn)象主要歸因于硅灰的高活性以及其與水泥水化產(chǎn)物之間的相互作用，使得混凝土各組分之間的吸引力增強(qiáng)，從而導(dǎo)致流動性開始變差。經(jīng)過大量實驗與綜合分析發(fā)現(xiàn)，從整體性能平衡的角度考量，較為適宜的硅灰摻量約為水泥總用量的 2%。在此摻量下，混凝土既能保持良好的密實性，又能維持相對合適的和易性與流動性。
進(jìn)一步研究水灰比為 0.35 的特定情境時發(fā)現(xiàn)，在停止攪拌后的 0 – 50 分鐘內(nèi)的任意時刻進(jìn)行坍落度測量，結(jié)果顯示坍落度會隨著硅灰摻量的增加而呈現(xiàn)上升趨勢。這一結(jié)果看似與之前硅灰摻量過高導(dǎo)致流動性變差的結(jié)論相悖，但實則是由于在該水灰比條件下，硅灰的填充與分散作用在一定范圍內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)，改善了混凝土的工作性能。而當(dāng)硅灰摻量為 6% 時，混凝土的坍落度與擴(kuò)展度能夠同時達(dá)到最大值。這表明在這一摻量下，硅灰對混凝土流變性能的改善效果達(dá)到了一個峰值狀態(tài)，能夠使混凝土在施工過程中展現(xiàn)出最佳的流動性與填充性，從而更易于進(jìn)行澆筑、振搗等施工操作，確保混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性與密實性。
]]>一、填充作用
二、火山灰反應(yīng)
三、成核作用
綜上所述，微硅粉通過填充作用、火山灰反應(yīng)和成核作用等多種方式，有效地改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的性能和耐久性。
]]>2、制造高抗?jié)B(≥ P30 )、結(jié)構(gòu)自防水混凝土，用于地鐵、隧道、高層建筑物的地下室;
3、微硅粉粒度大小分布合理，致密性強(qiáng)，硬度大，耐磨性能好，可大幅度提高固化物的抗拉、抗壓、抗沖擊強(qiáng)度和耐磨性能，抗沖磨能力能提高0.5—2.5倍。
4、微硅粉能增大導(dǎo)熱系數(shù)，改變膠粘性和增加阻燃性能。
5、能降低環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的放熱峰溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和固化物的收縮率，從而消除內(nèi)應(yīng)力，防止開裂。
6、由于微硅粉的粒度細(xì)，分布合理，能有效的減少和消除沉淀，分層現(xiàn)象；
7、微硅粉質(zhì)純，雜質(zhì)含量低，物化性能穩(wěn)定，使固化物具有良好的絕緣性能和抗電弧性能。
8、制造海工和化工混凝土，由于其高致密性能，有效阻止硫酸鹽及氯離子對混凝土的滲透、侵蝕，避免混凝土鋼筋受到腐蝕，從而延長混凝土的壽命;
9、微硅粉的化學(xué)成分為二氧化硅(SiO2)，屬惰性物質(zhì)，與大部分酸、堿不起化學(xué)反應(yīng)，微硅粉均勻分布、覆蓋在物件表面，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，抗空蝕能力提高3—16倍。
10、微硅粉堆積密度?。阂环N在0.2-0.8之間，一種在1.0-2.2之間。作為聚合物填充材料，較其他礦物性填品用量少，裝載重量小，節(jié)省聚合物用量，因此可降低產(chǎn)品成本。
11、微硅粉抗凍性：微硅粉在經(jīng)過300—500次快速凍解循環(huán)，相對彈性模量隆低10—20%，而普通混凝土通過25—50次循環(huán)，相對彈性模量隆低為30—73%。因此可以提高混凝土的抗凍性。
12、微硅粉早強(qiáng)性：微硅粉混凝土使誘導(dǎo)期縮短，具有早強(qiáng)的特性。這些特性都是很好的!
13、微硅粉在水利、高速公路、橋梁工程項目中，混凝土不僅需要上述基本指標(biāo)，更對其耐磨、耐沖刷有非常苛刻的要求，摻入微硅粉非常必要;
14、微硅粉極強(qiáng)的活性，具有減水性能，適用于快速施工需要的早強(qiáng)、高強(qiáng)混凝土的外加劑; 隧道、地鐵、大型基坑結(jié)構(gòu)施工過程中用于支護(hù)的高強(qiáng)噴射混凝土的外加劑;水下施工項目(如：橋墩、大壩、鉆井平臺等)用的混凝土的外加劑。
]]>微硅粉的價格構(gòu)成及波動因素
由于微硅粉/硅灰屬于工業(yè)副產(chǎn)品，且為初級應(yīng)用產(chǎn)品，因此工廠生產(chǎn)的每批次微硅粉/硅灰質(zhì)量差異較大，甚至同一批次不同時段也有差異。這在冶煉工藝、爐溫和原材料不同的情況下尤為明顯。目前，行業(yè)內(nèi)對微硅粉分級和深度運營的公司較少，因此產(chǎn)品的分級和定價標(biāo)準(zhǔn)較為模糊，價格差異較大。從業(yè)近五年，我們接觸過常規(guī)售價從500元到6000元不等的硅灰/微硅粉。實際上，影響微硅粉價格的核心因素有三個：成本、需求和市場供應(yīng)。
微硅粉市場中的質(zhì)量問題
供應(yīng)價格的背后，體現(xiàn)的是微硅粉的應(yīng)用價值。只有下游客戶應(yīng)用有效果，才愿意長期采購。很多放棄使用微硅粉的項目，被我們重新開發(fā)成客戶，多數(shù)反饋過之前試驗過微硅粉應(yīng)用，但是最終以失敗告終。或者是，試驗時，效果尚佳，一到量產(chǎn)，就出現(xiàn)各種問題。究其原因，很多情況下是微硅粉產(chǎn)品品質(zhì)的不穩(wěn)定導(dǎo)致。出現(xiàn)不穩(wěn)定，通常有兩種情況，一種是源頭質(zhì)檢能力弱，另一種情況是貿(mào)易商以次充好。短期內(nèi)發(fā)現(xiàn)，可能只是眼前的利潤受損。如果應(yīng)用后才發(fā)現(xiàn)，就可能會產(chǎn)生橋梁、隧道、公路、大樓等應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施存在潛在風(fēng)險。因此，相較價格而言，微硅粉產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定性應(yīng)被視為優(yōu)先級更高的考量因素。
品質(zhì)管理措施
微硅粉生產(chǎn)源自冶煉副產(chǎn)，生產(chǎn)工序?qū)|(zhì)量影響較大，通常工廠不會對其進(jìn)行細(xì)致的分級。微硅粉的品質(zhì)差異主要來源于冶煉爐類型、爐溫分布、原材料質(zhì)量及還原劑的使用等。不同冶煉條件下的爐溫和材料揮發(fā)性影響粒徑和雜質(zhì)含量，不同原料成分和雜質(zhì)的差異也會影響微硅粉的純度、粒徑及穩(wěn)定性。
為了提升微硅粉品質(zhì)的穩(wěn)定性，裕陽團(tuán)隊投入了大量精力進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和檢測。我們先后研發(fā)，低壓端功率監(jiān)控、紅外熱成像記錄溫度、原材料檢測數(shù)據(jù)分析等多種方法，并與國家級CNAS實驗室合作檢測批次產(chǎn)品，以保證產(chǎn)品在穩(wěn)定性和一致性方面達(dá)到更高標(biāo)準(zhǔn)。這些措施并未增加顯著成本，但在品質(zhì)提升方面成效顯著。據(jù)我們了解，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的公司如?？弦苍趯嵤┻h(yuǎn)程爐溫監(jiān)測，進(jìn)一步推動微硅粉生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和品質(zhì)提升。
國內(nèi)外微硅粉市場的發(fā)展
作為微硅粉應(yīng)用領(lǐng)域的后起之秀，我們還有很長的路要走。近日，美國大選剛落下帷幕，微硅粉的美國出口之路也將迎來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前，裕陽團(tuán)隊在內(nèi)貿(mào)和出口方面均有一定的市場優(yōu)勢，并不斷加強(qiáng)品質(zhì)監(jiān)控。未來，我們非常愿意以開放的心態(tài)分享我們的經(jīng)驗，期待有更多的行業(yè)伙伴加入，共同促進(jìn)微硅粉應(yīng)用的多樣化發(fā)展，為建筑、耐材、材料領(lǐng)域帶來更優(yōu)質(zhì)的選擇。
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流動性對強(qiáng)度的影響
– 填充性更好：良好的流動性使得硅灰能在混凝土等材料中更均勻地分布，更好地填充水泥顆粒之間的空隙，減少孔隙率，使材料結(jié)構(gòu)更加密實，從而提高強(qiáng)度。
– 施工性能提升：流動性好便于混凝土的攪拌、運輸、澆筑和振搗等施工操作，能保證混凝土在施工過程中充分密實成型，避免因施工困難導(dǎo)致的內(nèi)部缺陷，進(jìn)而提高混凝土的整體強(qiáng)度。
強(qiáng)度對流動性的影響
– 結(jié)構(gòu)優(yōu)化：硅灰參與水泥水化反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密和穩(wěn)定。這種優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)在一定程度上有利于保持較好的流動性，因為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以防止顆粒之間過度團(tuán)聚或堵塞，使物料在流動過程中更加順暢。
– 保水性增強(qiáng)：隨著強(qiáng)度的提高，材料的保水性能通常也會有所改善。硅灰與水泥水化產(chǎn)物形成的凝膠體能夠吸附和保持水分，減少水分的流失，從而使混凝土在較長時間內(nèi)保持一定的濕潤狀態(tài)，有助于維持其流動性。
]]>2、微硅粉灌漿料根據(jù)建筑類型和地下地上腐蝕類型，選用耐酸或耐堿的骨科/其中二氧化哇含量較高其耐酸性能越好，如常用的花崗石、玄武石和石英巖等耐酸性較好的石料，氧化鈣、氧化鎂含量高親愛見性能好，如白云石、石灰石和大理石等。
3、加厚鋼筋保護(hù)層。有腐蝕地下部位的保護(hù)厚度應(yīng)比設(shè)計加大5-15mm，以抵抗外部較長時間的侵蝕。
結(jié)構(gòu)外部采取涂刷包裹防腐：
當(dāng)需要特殊的高強(qiáng)混凝土?xí)r，用硅灰作為摻合料配制高強(qiáng)混凝土，其強(qiáng)度等級可達(dá)100兆帕。國外許多重要的高層建筑，如美國的南瓦克大廈和德國法蘭克福的BfG大廈，都使用硅灰作為混凝土的增強(qiáng)劑。在一些發(fā)達(dá)國家的重要混凝土水利水電工程中，如海上石油鉆井平臺、大跨度橋梁、隧道等工程中加入硅灰，可以提高防滲、抗磨和抗腐蝕性能，如挪威北海石油鉆井平臺、挪威斯托爾馬跨海大橋(301米跨度LC60輕集料混凝土建筑)、丹麥的大伯特海峽大橋、連接丹麥和瑞典的厄勒海峽大橋、美國金祖阿大壩主廠房的防滲混凝土面板、進(jìn)水口閘門、隧道和下部結(jié)構(gòu)。硅灰混凝土用于公路路面和機(jī)場跑道時，可以大大提高混凝土的早期強(qiáng)度和耐磨性。在公路路面的養(yǎng)護(hù)和維修中，可以提前通車，增加經(jīng)濟(jì)效益，如歐洲E-6和瑞典的E-18高速公路，以及倫敦非金屬處理廠的高耐磨地面處理。
在歐美，75%的噴射混凝土中摻有硅粉，而在挪威和瑞典，硅粉是噴射混凝土的必要材料。
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篩分法
稱取一定量的微硅粉，將其緩緩倒入相應(yīng)目數(shù)的篩網(wǎng)里，如320目篩網(wǎng)，用清水均勻沖洗，直至篩網(wǎng)里的微硅粉不再落下，然后取出篩網(wǎng)內(nèi)殘留的微硅粉烘干、稱量，通過公式計算粗細(xì)通過率，從而得出微硅粉的細(xì)度.
激光粒度分析法
利用激光在樣品中的散射光和衍射光的大小及強(qiáng)度，分析樣品中顆粒的粒徑分布情況，可準(zhǔn)確測量微硅粉的細(xì)度，能反映出不同粒徑區(qū)間的顆粒占比，操作簡便、快速，結(jié)果準(zhǔn)確性高，廣泛應(yīng)用于科研和工業(yè)生產(chǎn).
透射電子顯微鏡法
通過電子束穿透微硅粉樣品，觀測顆粒的形貌和粒徑大小，可直觀地看到微硅粉顆粒的微觀形態(tài)和尺寸分布，能精確測量單個顆粒的粒徑，但制樣要求高、操作復(fù)雜、檢測速度慢，常用于對微硅粉細(xì)度要求極高或需要深入研究顆粒微觀結(jié)構(gòu)的情況.
氣體吸附法
在特定溫度和壓力下，使氣體吸附在微硅粉樣品表面，通過測量吸附氣體的量來計算微硅粉的比表面積，進(jìn)而反映其細(xì)度，適用于比表面積較大的微硅粉，可提供有關(guān)微硅粉表面特性和細(xì)度的間接信息.
沉降法
依據(jù)微硅粉顆粒在液體中的沉降速度與粒徑大小的關(guān)系來測定細(xì)度，顆粒粒徑越大，沉降速度越快，通過測量不同時間點的沉降量，計算出顆粒的粒徑分布和平均粒徑，操作簡單，但測量精度相對較低，受顆粒形狀和液體性質(zhì)影響大。
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和易性
– 由于微硅粉很細(xì)，它的比表面積大。在混凝土攪拌過程中，微硅粉顆粒可以填充水泥顆粒之間的空隙，起到滾珠軸承的作用，使混凝土拌合物的流動性提高。
– 不過，如果微硅粉過細(xì)，其巨大的比表面積會吸附更多的自由水，導(dǎo)致混凝土拌合物的粘聚性增大、流動性降低，可能會出現(xiàn)干澀、難以振搗的情況。
強(qiáng)度
– 極細(xì)的微硅粉能更有效地填充混凝土中的微小孔隙，使混凝土更加密實。在混凝土硬化過程中，微硅粉與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)，生成更多的C – S – H（水化硅酸鈣）凝膠，提高混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度。
– 細(xì)度越高，這種填充和反應(yīng)效果通常越明顯，能顯著提升混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。例如，對于一些對早期強(qiáng)度要求高的預(yù)制構(gòu)件，使用高細(xì)度微硅粉可以加快生產(chǎn)周期。
耐久性
– 高細(xì)度的微硅粉能夠減少混凝土內(nèi)部的連通孔隙，降低混凝土的滲透性。像氯離子、硫酸根離子等侵蝕性介質(zhì)就更難進(jìn)入混凝土內(nèi)部，從而提高混凝土的抗氯離子滲透性能和抗硫酸鹽侵蝕性能。
– 它還能增強(qiáng)混凝土的抗凍融性能。因為減少了孔隙，降低了凍融循環(huán)過程中因水結(jié)冰膨脹而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，使混凝土結(jié)構(gòu)在惡劣環(huán)境下更不容易損壞。
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– 將微硅粉用水調(diào)和后制成球團(tuán)，然后進(jìn)行自然干燥或燒結(jié)，可得到優(yōu)質(zhì)的球團(tuán)。這種球團(tuán)不需要額外添加粘結(jié)劑，且球團(tuán)中的雜質(zhì)很少，可返回電爐作為冶煉材料，能夠降低生產(chǎn)成本，提高冶煉效率和金屬回收率。例如，在鉻礦球團(tuán)的生產(chǎn)中，微硅粉能增強(qiáng)球團(tuán)的粘結(jié)性，使其在運輸過程中不易破碎。
– 優(yōu)質(zhì)微硅粉主要被用作高性能耐火澆注料、預(yù)制件、鋼包料、透氣磚、自流型耐火澆注料及干濕法噴射材料等。微硅粉的超微結(jié)構(gòu)具有填隙作用，可提高耐火材料的致密性和強(qiáng)度；其高活性在有氧化鋁成分存在的前提下，更易生成莫來石相，使耐火材料的高溫強(qiáng)度和熱震性明顯提高。