【Q&A】硅灰在混凝土中的應用
在過去的四十年中,硅灰作為混凝土的改性材料受到行業(yè)的廣泛重視。因為在混凝土中摻加少量硅灰或以硅灰取代部分水泥,結合應用減水劑或高效減水劑,混凝土各方面物理力學性能都能得到顯著的改善。同時,可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟觀念的普及與貫徹實施,大力推動了硅灰的應用,昔日的工業(yè)廢物,變成今日改善混凝土性能的高價值礦物摻合料,硅灰在混凝土中的應用可以稱作是一個循環(huán)經(jīng)濟的典范。
針對硅灰在混凝土中的應用相關問題,我們推出《Q&A硅灰在混凝土中的應用》系列問答文章。
Q
對于混凝土應用,硅灰有哪些主要質量指標?
A:硅灰的SiO2含量、燒失量(包括碳C含量)和細度被認為是最主要質量指標。有效成分SiO2含量越高,硅灰的活性越高,同時其它非SiO2雜質含量相對就低。硅灰的C在混凝土中會吸附部分外加劑如引氣劑等,增加外加劑消耗量,因此C含量應控制在盡可能低的水平。硅灰的細度關系到其活性,同時能反映收塵過程中進入硅灰的雜質量,故也需受到控制。雖然各個硅灰產品的國家或國際標準,對硅灰質量關心的內容有一定差異,但基本都包含下列要求: ·SiO2 含量≥85% (保證有效成分SiO2的含量) ·燒失量≤4~6% (控制C含量和有機物含量) ·含水量≤3% (保證SiO2的活性沒有受到影響) ·45mm 篩余量≤10% 或比表面積≥15000m2/kg (控制粗顆粒含量和混入的雜質量) ·火山灰活性指數(shù) 7天≥85~95% 或28天≥85~105% (確認硅灰與水泥能良好地共同工作)
Q
硅灰有多細,即多大粒徑、多大比表面積或多少目?如何測試?
A:硅灰單體顆粒的粒徑分布主要在0.01~0.5μm(或10~500nm)范圍。在硅灰產生過程,即從氣態(tài)SiO凝聚成固體SiO2球狀顆粒的過程,硅灰單體顆粒往往容易粘附在一起,形成顆粒串或顆粒團狀態(tài)。用掃描電子顯微鏡計數(shù)統(tǒng)計所測得單體顆粒粒經(jīng)平均粒徑在0.1~0.15μm的范圍。采用激光粒度分析方法測試硅灰得到的平均粒徑在0.4~0.5μm的范圍。這兩種方法測試結果的差異緣于測試方法的不同:電鏡法能分辨單體顆粒,而激光法則無法分辨單體顆粒,所測定的實際上是粘附在一起的顆粒串或團的粒徑。
硅灰細度的最常用表達方式為比表面積。硅灰的比表面積介于13000~30000m2/kg之間,平均為20000m2/kg,比水泥(300~400m2/kg)和粉煤灰(400~700m2/kg)要大的多。在直觀的概念上來說,50kg硅灰顆粒表面積總和就達到一平方公里左右。透氣法不適合于測試硅灰比表面積,需要用氮吸附法(BET)測試。
對于粉狀材料,人們習慣于用“通過多少目篩孔”或簡稱“達到多少目”來評價細度。硅灰的最大顆粒尺寸(除混入的雜質顆粒外),一般小于1μm,因此最大顆粒也可達到10000目的細度;而硅灰的平均顆粒(0.15μm)則遠遠比10000目細,不宜用篩孔的目數(shù)來評價硅灰的細度,因為沒有這么細(10000目以上)的篩網(wǎng);即便有這樣細的篩網(wǎng),如此細小顆粒過篩也十分困難。在部分硅灰標準的質量指標中,有45μm(即325目篩)篩余的指標要求。進行45μm篩余試驗,必須借助水流沖洗,硅灰才能較通暢地過篩,因此該試驗也稱‘水篩’。需要指出,45μm篩余試驗的主要目的不是測試硅灰細度,而是評價硅灰中混入的雜質顆粒含量,因為絕大多數(shù)雜質的顆粒尺寸都大于45μm,同時用325目篩進行水篩試驗的操作較簡單方便。順便提醒:按水泥生產的慣例,用篩余量評價顆粒粗細程度時,篩余量大表明顆粒粗,稱作細度大;篩余量小表明顆粒細,稱作細度小?,F(xiàn)在為了避免用戶誤解,水泥廠不再使用細度大或小的評價,而稱作細度粗、細度細。在水泥混凝土行業(yè),所有用篩析法表示粉細料粗細程度時,均應遵循此規(guī)則。
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