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硅藻土

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2009-01-14  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:中國混凝土網(wǎng)
核心提示:硅藻土

  泵送商品混凝土要求有很好的流動性、強度和耐久性。能滿足這種要求的摻合料,有硅灰、煅燒煤矸石、煅燒偏高嶺石、煅燒硅藻土、沸石和超細礦渣、粉煤灰等數(shù)種。其中硅灰雖然性能好,但價格昂貴,難以大量推廣應(yīng)用。煅燒硅藻土,有充足的原料來源、良好的化學活性、表面能高和微集料填充效應(yīng)好,摻入混凝土中取代部分水泥,有顯著的流化和增強效果,同時又能使混凝土獲得較高的耐久性,因此,是配制高強、高耐久性、可泵性好的泵送混凝土的優(yōu)質(zhì)摻合料。

1 、煅燒硅藻土的物化性能

  
經(jīng) 600~ 800 ℃ 煅燒,采用超細混磨機 細磨處理后的煅燒硅藻土呈米黃色粉狀,具有獨特、有序排列的微結(jié)構(gòu),性能穩(wěn)定,耐酸、微粒堅硬、孔容 1.34 ml/g ,、比表面積 ( 特別是內(nèi)比表面積 ) 大,有良好的火山灰性質(zhì)。煅燒硅藻土與其它幾種摻合料化學組成和比表面積如表 1 。

表1幾種摻合料化學組成和比表面積

項目

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

比表面積

(cm 2 /g)

煅燒硅藻土

煅燒偏高嶺石

煅燒煤矸石

沸石

磨細礦渣

粉煤灰

硅灰

76.17

54.40

58.10

70.33

34.10

53.69

94.82

13.46

42.54

24.54

13.22

13.70

18.03

1.04

4.30

1.13

5.31

1.49

0.46

9.23

0.80

0.50

0.10

5.73

2.33

36.19

3.59

0

0.96

0.12

1.05

1.20

9.68

3.08

1.48

0.90

0.89

2.97

0.13

1.05

2.16

1.52

53.8 萬

3300

4000

4500

4200

20 萬

注:表中煅燒硅藻土和硅灰的石灰吸收值分別為 223.62 mg/g 、 115.50 mg/g 。

2 、煅燒硅藻土作混凝土摻合料的試驗

  
硅藻土是由單細胞低等水生植物硅藻的遺骸堆積而成,本質(zhì)是無定型 SiO 2 ,非晶體結(jié)構(gòu),即由硅氧四面體通過橋氧搭接而成的向三維空間發(fā)展的無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中存在著 SiO 4- 4 、 Si 2 O 6- 等離子團及其聚合物。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中硅氧四面體的聚合程度越低,則非晶體的穩(wěn)定性越差,反應(yīng)活性越強。經(jīng)過煅燒和超細粉碎,破壞了硅藻土的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),骨架斷裂,產(chǎn)生了大量斷裂的化學鍵,比表面積增加,表面能增大,可溶硅含量增加,負電位 ζ 絕對值增大,具有很強的火山灰性;當與水泥水化析出的 Ca(0H) 2 發(fā)生反應(yīng)時,便迅速吸附 Ca(0H) 2 , ζ 電位也迅速提高,并由負電位轉(zhuǎn)變?yōu)檎娢?,生?C — S — H 凝膠,填充混凝土內(nèi)部孔隙,使得 28 d 抗壓強度比在 100%以上。

  由于煅燒硅藻土具有大量有序排列的微孔結(jié)構(gòu),所以將其摻入到混凝土中,即具有“雙微孔系統(tǒng)”。這種“雙微孔系統(tǒng)”,在混合料中有吸水作用,在混凝士硬化過程中有“供水作用”。這種良好的持水功能有效地降低了硅藻土微粒表面的局部水灰比,增加了混凝土的密實性,減少或者避免了粗集料下部由于內(nèi)分層現(xiàn)象所形成的水囊,提高了集料與砂漿界面的粘結(jié)力。還由于煅燒硅藻土的微孔暢通,粒度細,比表面積大,與水泥結(jié)合的有效面積大,持水性好,所以能顯著提高混合漿體的流動度,降低坍落度損失,還有抗凍的效果 ( 見表 2) 。

表 2 煅燒硅藻土摻合料對混凝土性能的影響

項目

混凝土種類

提高率 /%

基準混凝土

摻煅燒硅藻土混凝土

抗壓強度 /MPa

3d

7d

28d

46.67

53.00

63.30

53.80

67.00

77.00

15

26

22

流動度 /mm

0

30min

60min

120min

144.25

124.25

121.25

145.00

186.25

171.50

152.50

0.5

49.9

41.4

坍落度( 2h ) /mm

50

30

  表 2 中基準混凝土配合比為: m( 水泥 ) : m( 砂 ) : m( 石 ) : m( 水 ) : m( 減水劑 )=450 : 680 : 1100 : 175 : 2.2 ;選用煅燒硅藻土作摻合料的混凝土配合比為: m( 水泥 ) : m ( 硅藻土 ) : m( 砂 ) : m( 石 ) : m( 水 ) : m( 減水劑 )=450 : 9 : 680 : 1100 : 175 : 2.2 。

  煅燒硅藻土與其它幾種摻合料對混凝土性能的影響對比情況見表 3 。

表 3 幾種摻合料對混凝土性能的影響

摻合料代替水泥 /%

摻合料種類

抗壓強度 /MPa

混合漿體流動度 /mm

28d

提高值

0

60

120

0

基準混凝土

65.2

220

180

150

2

煅燒硅藻土

78.9

13.7

220.5

221.2

5

粉煤灰

礦渣

沸石

硅灰

67.3

69.3

70.2

72.9

2.1

4.1

5.0

7.7

220

222

228

230

186

187

190

193

158

154

178

174

10

粉煤灰

礦渣

沸石

硅灰

67.7

72.4

73.8

74.5

2.5

7.2

8.6

9.3

225

228

236

228

190

193

208

181

165

170

197

162

20

粉煤灰

礦渣

沸石

硅灰

63.8

76.7

74.5

76.4

-1.5

11.5

9.3

11.2

240

250

218

206

210

238

169

138

195

210

121

102

  從表 2 、表 3 可見,以煅燒硅藻土作摻合料的混凝土與基準混凝土,分別摻加粉煤灰、礦渣、沸石、硅灰的混凝土相比,具有以下特點:

(1) 以煅燒硅藻土作摻合料配制的混凝土的性能與基準混凝土相比,煅燒硅藻土提高混凝土的抗壓強度和流動度的貢獻明顯:煅燒硅藻土摻量2%時,28d 的抗壓強度比基準混凝土提高13.7 MPa ,提高率為 22%; 60 min 流動度,提高 50.2 mm ,提高率為 41.4%。

(2) 其它摻合料對基準混凝土性能的影響,以摻5%、10%、 20%的硅灰提高混凝土 28 d 的抗壓強度為佳;而分別摻礦渣、沸石的對提高混凝土流動度較好,但這幾種摻合料均不如摻 2 %煅燒硅藻土對提高混凝土性能的貢獻大。

3 、煅燒硅藻土的應(yīng)用實例

  
某地以經(jīng)過加工處理的煅燒硅藻土,代替從挪威進口的硅砂作噴灌混凝土的摻合料,摻入量 2 % ~3 %,可泵性好,回彈率低,可噴高度為 11 m 。將其用于國家重點工程—云南省魯布革電站的地下硐體工程。至今已應(yīng)用 18 年,仍無任何不良后果 ( 該項目獲得昆明市科技進步獎 ) ?;疑氨韧瑸?1 :1,分別摻加硅砂 (PN36) 和煅燒硅藻土 (PN37 、 PN32) 的噴灌混凝土的性能對比見表 4 。

表 4 2 種摻合料對噴灌混凝土性能影響的對比

項 目

PN36

PN37

PN32

原料用量

/(kg/m 3 )

水泥

硅砂

煅燒硅藻土

837.2

55.8

0

893.0

389

898.0

0

18.3

916.3

357

885.6

0

27.4

913.0

383

水灰比

坍落度/ cm

稠度/ cm

體積質(zhì)量/ (kg/m 3 )

0.43

24.0

10.4

2171

0.39

24.5

9.3

2190

0.42

24.0

9.3

2210

抗壓強度

/ MPa

7 d

28 d

28.5

53.2

53.2

37.2

55.9

回彈率/%

<10

 
 
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