硅藻土作高性能混凝土摻合料的研究

摘要：本文主要介紹了煅燒硅藻土的化學(xué)組成、物理性能、物質(zhì)結(jié)構(gòu)，作為高性能混凝土的摻合料通過與硅灰對比試驗(yàn)，煅燒硅藻土作為高性能混凝土的摻合料各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于硅灰，且價(jià)格低廉。

關(guān)鍵詞：煅燒硅藻土；摻合料；試驗(yàn)

1.引言

    隨著形式的發(fā)展，商品混凝土得到了廣泛地應(yīng)用。泵送商品混凝土要求有很好的流動(dòng)性、強(qiáng)度和耐久性。滿足這種要求的摻合料，有硅灰、煅燒硅藻土、沸石和超細(xì)礦渣、粉煤灰等數(shù)種。其中硅灰雖然性能好，但價(jià)格昂貴，難于大量推廣應(yīng)用。煅燒硅藻土，有充足的原料，有良好的化學(xué)活性，表面能高，微集料填充效應(yīng)和增強(qiáng)效果，同時(shí)又能使混凝土獲得較高的耐久性，因此是制備高強(qiáng)、高耐久性、可泵性好的泵送混凝土的優(yōu)質(zhì)摻合料。

2.性能

    煅燒硅藻土呈米黃色，粉狀，具有獨(dú)特的有序排列的微孔結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定，耐酸、微粒堅(jiān)硬、孔容大、比表面大，特別是內(nèi)比表面積大，有良好的火山灰性，其化學(xué)組成和物理性能如表1，常用摻合料的物化性能如表2。

表1   煅燒硅藻土的物化性能

表2   常用摻合料的物化性能

       硅藻土是由單細(xì)胞低等水生植物硅藻的遺骸堆積而成的，本質(zhì)是無定型SiO₂ 、是非晶體結(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)。其中存在著等離子團(tuán)及其聚合物。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中硅藻四面體的聚合程度越低，則非晶體的穩(wěn)定性越強(qiáng)。經(jīng)過煅燒和超細(xì)粉碎的硅藻土，破壞了它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，斷裂了骨架，產(chǎn)生了大量斷裂的化學(xué)健，比表面積增加，表面能增大，可溶硅含量增加，負(fù)電位 絕對值增大，具有強(qiáng)大的火山灰性，當(dāng)與水泥中水化析出的CA（OH）₂ 發(fā)生反應(yīng)，便迅速吸附CA（OH）₂  電位也迅速提高，并由負(fù)電位轉(zhuǎn)變?yōu)橄码娢唬蒀-S-H凝膠，填充混凝土內(nèi)部孔隙，所以28D抗壓強(qiáng)度比在100‰以上。

      由于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)”。在混合料中有吸水作用，在混凝土硬化過程中有“供水作用”，類似于“分子水庫”，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(shí)性，減少或者避免了粗集料下面由于內(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，微孔暢通，粒度細(xì)，比表面積大，與水泥結(jié)合的有效面積大，持水性好，所以對混合漿體的流動(dòng)度有顯著提高，坍落度損失降低，還有抗凍的效果，表3。

3.煅燒硅藻土作高性能混凝土摻合料試驗(yàn)

3.1原材料及配合比

混凝土拌和量13L

水  泥：廠名：興發(fā)   牌號：拉法基   型號：P·O42.5        用量：5.13kg

砂  子：產(chǎn)地：懷柔   品種：Ⅱ區(qū)中砂 Mx=2.9  βs=43.9%    用量：10.6.6kg

石  子：產(chǎn)地：懷柔   用量：（5～10mm）5.35kg，（10～20mm）8.2kg

外加劑：MNC-P₂型泵送劑摻量C×1.0%            

摻合料：煅燒硅藻土     外摻法

試驗(yàn)依據(jù)：GB8076-1997

試驗(yàn)環(huán)境：溫度20℃   濕度70%                   養(yǎng)護(hù)環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)

3.2 硅藻土不同摻量的混凝土性能       

表3

      通過試驗(yàn)可以看出,硅藻土在泵送體系里，不同摻量下的用水量、坍落度及坍落度保留值均無太大變化，摻量在C×2%時(shí)各齡期的強(qiáng)度均高于其他摻量的各齡期強(qiáng)度，最佳摻量為外加2.0%。

3.3摻加硅藻土與硅灰的混凝土性能  （使用原材料及配合比與以上相同）        

表4

      用煅燒硅藻土作高性能混凝土摻合料，與硅灰相比，煅燒硅藻土，對抗壓強(qiáng)度和流動(dòng)度的貢獻(xiàn)是硅灰所不能比擬的。28d的抗壓強(qiáng)度可以提高10%，塌落度保留值也優(yōu)于硅灰的效果。

3.4 混凝土的最大滲水高度     （使用原材料及配合比與以上相同）          

表5

通過試驗(yàn)可以看出混凝土中摻加硅藻土的的抗?jié)B性好于摻加硅灰的抗?jié)B性。

4.結(jié)語

1) 煅燒硅藻土作為一種高性能混凝土摻合料具有很好的增強(qiáng)效果，并優(yōu)于硅灰。

2) 有良好的保水性、流化性能和可泵性。

3) 摻量很少，即可好取得良好的改性效果。

4) 原料來源廣，成本低。

5) 提高混凝土耐久性，是環(huán)保型的綠色摻合料，對可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐明  邱晴  王博編著   現(xiàn)代混凝土外加劑及摻合料    

[2] 林寶玉  吳紹章編著   混凝土工程新材料設(shè)計(jì)與施工

 作者簡介：周忠義（1970—），男，工程師

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