摘要：本文主要介绍了煅烧硅藻土的化学组成、物理性能、物质结构，作为高性能混凝土的掺合料通过与硅灰对比试验，煅烧硅藻土作为高性能混凝土的掺合料各项性能指标均优于硅灰，且价格低廉。
关键词：煅烧硅藻土；掺合料；试验
1.引言
随着形式的发展，商品混凝土得到了广泛地应用。泵送商品混凝土要求有很好的流动性、强度和耐久性。满足这种要求的掺合料，有硅灰、煅烧硅藻土、沸石和超细矿渣、粉煤灰等数种。其中硅灰虽然性能好，但价格昂贵，难于大量推广应用。煅烧硅藻土，有充足的原料，有良好的化学活性，表面能高，微集料填充效应和增强效果，同时又能使混凝土获得较高的耐久性，因此是制备高强、高耐久性、可泵性好的泵送混凝土的优质掺合料。
2.性能
煅烧硅藻土呈米黄色，粉状，具有独特的有序排列的微孔结构，性能稳定，耐酸、微粒坚硬、孔容大、比表面大，特别是内比表面积大，有良好的火山灰性，其化学组成和物理性能如表1，常用掺合料的物化性能如表2。
表1 煅烧硅藻土的物化性能
|
掺合料 |
SiO2 |
Al2 O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
比表面积cm2/g |
|
煅 烧 硅 藻 土 |
76.17 |
13.46 |
4.30 |
0.50 |
0.96 |
0.90 |
53.8万 |
表2 常用掺合料的物化性能
|
掺合料 |
SiO2 |
Al2 O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
比表面积cm2/g |
|
沸 石 |
70.33 |
13.22 |
1.49 |
2.33 |
1.20 |
0.13 |
4000. |
|
矿渣 |
34.10 |
13.70 |
0.46 |
36.19 |
9.68 |
1.05 |
4500 |
|
粉煤灰 |
53.69 |
18.03 |
9.23 |
3.59 |
3.08 |
2.16 |
4200 |
|
硅灰 |
94.82 |
1.04 |
0.80 |
0 |
1.48 |
1.52 |
20万 |
硅藻土是由单细胞低等水生植物硅藻的遗骸堆积而成的，本质是无定型SiO2 、是非晶体结构，即由硅氧四面体通过桥氧搭接而成的向三维空间发展的无规则网络结构。其中存在着等离子团及其聚合物。网络结构中硅藻四面体的聚合程度越低，则非晶体的稳定性越强。经过煅烧和超细粉碎的硅藻土，破坏了它的网络结构，断裂了骨架，产生了大量断裂的化学健，比表面积增加，表面能增大，可溶硅含量增加，负电位 绝对值增大，具有强大的火山灰性，当与水泥中水化析出的CA（OH）2 发生反应，便迅速吸附CA（OH）2 电位也迅速提高，并由负电位转变为下电位，生成C-S-H凝胶，填充混凝土内部孔隙，所以28D抗压强度比在100‰以上。
由于硅藻土具有大量有序排列的微孔结构，所以将其掺入到混凝土中，即具有“双微孔系统”。在混合料中有吸水作用，在混凝土硬化过程中有“供水作用”，类似于“分子水库”，这种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，增加了混凝土的密实性，减少或者避免了粗集料下面由于内分层现象所形成的水囊，提高了集料与砂浆界面的粘结力。还由于煅烧硅藻土，微孔畅通，粒度细，比表面积大，与水泥结合的有效面积大，持水性好，所以对混合浆体的流动度有显著提高，坍落度损失降低，还有抗冻的效果，表3。
3.煅烧硅藻土作高性能混凝土掺合料试验
3.1原材料及配合比
混凝土拌和量13L
水 泥：厂名：兴发 牌号：拉法基 型号：P·O42.5 用量：5.13kg
砂 子：产地：怀柔 品种：Ⅱ区中砂 Mx=2.9 βs=43.9% 用量：10.6.6kg
石 子：产地：怀柔 用量：（5～10mm）5.35kg，（10～20mm）8.2kg
外加剂：MNC-P2型泵送剂掺量C×1.0%
掺合料：煅烧硅藻土 外掺法
试验依据：GB8076-1997
试验环境：温度20℃ 湿度70% 养护环境：标准养护
3.2 硅藻土不同掺量的混凝土性能
表3
|
项目
名称 |
掺合料掺量 C×% |
外加剂掺量C×% |
用水量 g |
塌落度 mm |
60min塌落度 保留值 mm |
抗压强度(MPa) | ||
|
3d |
7d |
28d | ||||||
|
MNC-P2 |
---- |
1.0 |
2500 |
208 |
162 |
13.94 |
21.31 |
33.75 |
|
硅藻土 |
1.0 |
1.0 |
2500 |
226 |
168 |
15.44 |
28.29 |
38.19 |
|
硅藻土 |
1.5 |
1.0 |
2500 |
207 |
164 |
15.84 |
29.16 |
40.09 |
|
硅藻土 |
2.0 |
1.0 |
2500 |
205 |
170 |
17.10 |
29.87 |
42.54 |
|
硅藻土 |
2.5 |
1.0 |
2520 |
202 |
170 |
16.94 |
29.06 |
41.74 |
通过试验可以看出,硅藻土在泵送体系里，不同掺量下的用水量、坍落度及坍落度保留值均无太大变化，掺量在C×2%时各龄期的强度均高于其他掺量的各龄期强度，最佳掺量为外加2.0%。
3.3掺加硅藻土与硅灰的混凝土性能 （使用原材料及配合比与以上相同）
表4
|
项目 名称 |
外加剂掺量C×% |
掺合料掺量C×% |
用水量 g |
塌落度 mm |
60min塌落度 保留值mm |
抗压强度(MPa)/ 抗压强度比% | ||
|
3d |
7d |
28d | ||||||
|
基准 |
---- |
---- |
3100 |
103 |
----- |
17.50/100 |
23.59/100 |
28.52/100 |
|
特级硅灰 |
1.0 |
8 |
2530 |
210 |
175 |
24.78/141.6 |
32.70/138.6 |
39.13/137.2 |
|
IK硅灰 |
1.0 |
8 |
2860 |
216 |
167 |
24.54/145.9 |
33.58/142.3 |
39.66/139.1 |
|
慕湖I级硅灰 |
1.0 |
8 |
2700 |
208 |
168 |
24.61/140.6 |
34.05/144.3 |
40.92/143.5 |
|
慕湖II级硅灰 |
1.0 |
8 |
2950 |
215 |
158 |
22.30/127.4 |
30.37/128.7 |
37.75/132.4 |
|
贵州I级硅灰 |
1.0 |
8 |
2870 |
213 |
164 |
25.57/146.1 |
32.32/137.0 |
41.40/145.1 |
|
硅藻土 |
1.0 |
2 |
2500 |
212 |
178 |
25.18/143.9 |
37.22/157.7 |
43.23/151.5 |
用煅烧硅藻土作高性能混凝土掺合料，与硅灰相比，煅烧硅藻土，对抗压强度和流动度的贡献是硅灰所不能比拟的。28d的抗压强度可以提高10%，塌落度保留值也优于硅灰的效果。
3.4 混凝土的最大渗水高度 （使用原材料及配合比与以上相同）
表5
|
项目 拌合物 |
掺合料掺量C×% |
最大渗水高度mm |
|
基准 |
---- |
全透 |
|
掺加慕湖I级硅灰混凝土 |
8 |
114 |
|
掺加硅藻土混凝土 |
2 |
108 |
通过试验可以看出混凝土中掺加硅藻土的的抗渗性好于掺加硅灰的抗渗性。
4.结语
1) 煅烧硅藻土作为一种高性能混凝土掺合料具有很好的增强效果，并优于硅灰。
2) 有良好的保水性、流化性能和可泵性。
3) 掺量很少，即可好取得良好的改性效果。
4) 原料来源广，成本低。
5) 提高混凝土耐久性，是环保型的绿色掺合料，对可持续发展具有重大意义。
参考文献
[1] 唐明 邱晴 王博编著 现代混凝土外加剂及掺合料
[2] 林宝玉 吴绍章编著 混凝土工程新材料设计与施工
作者简介：周忠义（1970—），男，工程师
[工作单位]：北京慕湖外加剂有限公司
[单位地址]：北京·怀柔开利园78# 邮编：101400
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