硅微粉在混凝土的应用

2020-10-30
来源:金戈新材料

硅微粉也称凝聚硅灰、硅微粉,由铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时,矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体,气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物,整个过程需要用除尘环保设备进行回收,因为质量比较轻,还需要用加密设备进行加密。

如果没有特定的环保收尘装置收集而是直接排入空气中,那硅微粉将漂浮在空中,造成严重的大气污染,若粉尘进入人的眼睛,甚至经过呼吸道或者食道进入人体内,会引起刺激使得黏膜发干,长期在这种环境下工作生活会造成人体呼吸道纤维化,患上“尘肺病”,危害人体健康。此外,硅微粉的大量堆积也会占用宝贵的土地资源。


硅微粉可应用于商品砼、高强度砼、高强度无收缩灌浆料、耐磨工业地坪、修补砂浆、聚合物砂浆、保温砂浆、抗渗砼、砼密实剂、砼防腐剂、水泥基聚合物防水剂;橡胶、塑料、不饱合聚酯、油漆、涂料以及其他高分子材料的补强,陶瓷制品的改性等等。


一、硅微粉的理化性质

硅微粉主要化学成分是SiO2,因此硅微粉的理化性质和SiO2的理化性质大致相似,硅微粉的耐火度较高,约为1600℃,一种稳定的不容易发生化学反应的物质。

它在冶炼工业硅或制造硅铁合金的生产过程中形成,因此其形成历经3种物态之间的变化。经烟道出来的硅蒸气(①态)在回收集尘装置中急速遇冷氧化又重新冷凝为固状(②态),这个急速的物态变化使得硅微粉成为非晶体相(③态),由于其矿物结构是无定形的,因此硅微粉具有较高的火山灰活性。

硅微粉在自然状态下呈现白色,而其颜色深浅的影响因素有很多,不仅与密度有关,还与碳元素及氧化铁的质量分数成正比。硅微粉的密度越小,碳元素质量分数与氧化铁质量分数越少,硅微粉的颜色越浅。一般来说,经过半加密之后的硅微粉为淡灰色;经过加密之后的硅微粉的特征颜色介于淡灰色和深灰色之间;经过高加密之后的硅微粉通常为灰色和深灰色。


二、硅微粉在混凝土中的应用

按照硅灰的物理性质,可以对硅灰进行分级,并对比了混凝土制造所用的材料,发现硅灰的物理表现具有颗粒细小、二氧化硅浓度高、活性强等特点,在理想状态下加入到混凝土中,可以大幅提升混凝土的耐久性能和物理抗性,还能使其保持一个较长的稳定状态,延长混凝土的使用寿命。这种工艺一旦实现,可以使硅灰得到二次利用,被应用于制造高性能混凝土,拥有极高的经济价值。


三、硅微粉在混凝土中发挥什么功效

硅微粉具有质量轻、颗粒小、比表面积大、火山灰活性高等特点,可以被应用于水泥或混凝土中,用来改善水泥或混凝土的性能。原态硅微粉在与混凝土一起搅拌时易产生扬尘等问题,因此一般在混凝土中掺加的是经过加密的硅微粉。


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