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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第5期

低品質(zhì)硅灰在普通混凝土中的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)探究

王士坤

［摘要］本文的研究對(duì)象——低品質(zhì)硅灰，主要是指 SiO含量在 70%～85% 之間、二氧化硅含量不符合 GB/T 27690—2023《砂漿和混凝土用硅灰》中 SF85 和 SF95 等級(jí)的硅灰。此類(lèi)硅灰主要為硅鐵合金廠的煙道硅灰。對(duì)此類(lèi)硅灰按照等量代換摻入普通混凝土中，對(duì)摻入后混凝土的拌合物性能、力學(xué)性能以及耐久性能進(jìn)行測(cè)試，并在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行批量應(yīng)用。經(jīng)對(duì)應(yīng)用各技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)，結(jié)果表明：低品質(zhì)硅灰作為摻合料應(yīng)用于普通混凝土，可以明顯改善混凝土的拌合性能，顯著提高混凝土的流動(dòng)性，利于泵送混凝土坍落度保持，混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯，抗碳化性能良好，生產(chǎn)綜合成本更趨于合理。

［關(guān)鍵詞］低品質(zhì)硅灰；普通混凝土；應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

前言

優(yōu)質(zhì)硅灰作為物理改性礦物外加劑和摻合料在高強(qiáng)高性能混凝土中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)非常成熟。硅灰活性高、細(xì)度達(dá)納米級(jí)，摻入高強(qiáng)高性能混凝土在降低混凝土膠凝材料總量、改善混凝土拌合物性能、提高混凝土抗?jié)B抗侵蝕性能方面效果顯著。長(zhǎng)期以來(lái)，硅灰作為高強(qiáng)高性能混凝土摻合料的相關(guān)研究與應(yīng)用較多。但是由于新冠疫情，硅灰出口受限，低品質(zhì)硅灰更是無(wú)人問(wèn)津，成為大量積壓的固廢，低品質(zhì)硅灰價(jià)格低至水泥O42.5價(jià)格以下。筆者所在地的混凝土技術(shù)人員以此為契機(jī)，紛紛開(kāi)展了低品質(zhì)硅灰的試驗(yàn)應(yīng)用。但是受限于試驗(yàn)檢測(cè)條件以及對(duì)于硅灰認(rèn)知，多數(shù)企業(yè)沒(méi)有能力對(duì)二氧化硅含量進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法識(shí)別無(wú)良供應(yīng)商的摻假硅灰；對(duì)于硅灰活性過(guò)分迷信，超量取代（1:3）水泥，由此造成混凝土開(kāi)裂、強(qiáng)度不足等一系列問(wèn)題。為此筆者對(duì)于本地區(qū)硅灰開(kāi)展了調(diào)查研究，對(duì)市場(chǎng)上流通的硅灰進(jìn)行了取樣檢測(cè)，對(duì)硅灰摻入混凝土的各項(xiàng)性能進(jìn)行了測(cè)試，并在企業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行了成功應(yīng)用。在各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析總結(jié)基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用中遇到問(wèn)題的解決方法，總結(jié)出低品質(zhì)硅灰在普通混凝土中應(yīng)用的工藝技術(shù)要點(diǎn)和條件。

主要研究目標(biāo)

）對(duì)本地區(qū)市場(chǎng)流通硅灰調(diào)研，分產(chǎn)地、廠家進(jìn)行取樣檢測(cè)，測(cè)定二氧化硅含量分布范圍。

）試驗(yàn)低品質(zhì)硅灰摻入普通混凝土的拌合物性能、力學(xué)性能和耐久性能，確定適宜的最大摻量（在國(guó)標(biāo)要求10%范圍內(nèi)）。

）實(shí)踐生產(chǎn)應(yīng)用檢測(cè)不同加密硅灰解密方式的不同對(duì)混凝土性能的影響。

硅灰檢測(cè)項(xiàng)目和方法

硅灰的檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法列于表

2023月至202310月，總計(jì)跟蹤檢測(cè)硅灰抽樣45組，其中內(nèi)蒙20組、陜西10組、寧夏15組。其硅灰檢測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?/span>

經(jīng)過(guò)對(duì)上述檢測(cè)結(jié)果分析主要得出：（）硅鐵合金廠產(chǎn)生的硅灰比金屬硅廠產(chǎn)生的硅灰所含二氧化硅含量要低；（）二氧化硅含量與活性指數(shù)呈正比相關(guān)。

摻入硅灰替代水泥后混凝土試驗(yàn)配合比及試驗(yàn)結(jié)果

3.1等量取代

C40C50兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，配合比及力學(xué)性能結(jié)果見(jiàn)表、圖1，工作性能見(jiàn)表、圖2。

3.2不同比例取代

C30C40C50三個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，配合比和力學(xué)性能見(jiàn)表、圖3，混凝土拌合物的工作性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6、圖4。

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以表明，混凝土性能和硅灰摻量、取代系數(shù)有以下規(guī)律：

）硅灰摻量與聚羧酸外加劑摻量正相關(guān)；

）低品質(zhì)硅灰摻量達(dá)8%時(shí)，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)低于基準(zhǔn)混凝土；

）低品質(zhì)硅灰超量取代系數(shù)為1:3時(shí)，混凝土早期強(qiáng)度和28d強(qiáng)度均低于基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度；

）作為改善混凝土和易性的礦物外加劑，不分強(qiáng)度等級(jí)、無(wú)差別等量替代水泥20kg/m，對(duì)拌合物性能影響明顯，坍落度筒倒置排空時(shí)間均在10s以?xún)?nèi)，對(duì)硬化強(qiáng)度性能沒(méi)有不利影響。

實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用情況

4.1應(yīng)用情況

根據(jù)前述各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮，采用不分強(qiáng)度等級(jí)（C25C50）等量替代每方混凝土20kg水泥的方式投入生產(chǎn)。

目前企業(yè)按照此方式，已經(jīng)使用硅灰一年半，使用硅灰100余噸。實(shí)現(xiàn)了泵送運(yùn)輸效率雙提升。其中泵送綜合油耗較往年節(jié)省0.2/m，工地混凝土狀態(tài)調(diào)整車(chē)次明顯減少，退車(chē)率2023年全年為萬(wàn)分之三。

由于硅灰對(duì)混凝土和易性的顯著改善，保坍性能增強(qiáng)，工地工人加水現(xiàn)象減少。

4.2生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的主要問(wèn)題

實(shí)際應(yīng)用中，硅灰運(yùn)輸距離較長(zhǎng)。為提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，硅灰廠家出廠時(shí)均對(duì)硅灰進(jìn)行了加密。也導(dǎo)致在混凝土中應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)輸送入倉(cāng)、計(jì)量等環(huán)節(jié)加以關(guān)注。

）硅灰卸料存儲(chǔ)方式有差別：噸包吊運(yùn)敞口入筒倉(cāng)，弊端主要是揚(yáng)塵和拋灑；噸包拆包卸入散灰罐車(chē)吹入筒倉(cāng)，弊端是吹灰時(shí)間長(zhǎng)。這里也提示一點(diǎn)，硅灰氣泵吹入筒倉(cāng)內(nèi)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在1.5小時(shí)左右，摻假硅灰由于摻了粉煤灰或石粉，吹灰時(shí)間明顯縮短。所以通過(guò)吹灰時(shí)間也可以在一定程度上判斷硅灰摻假與否。

）輸送計(jì)量方式主要有兩種：筒倉(cāng)設(shè)在骨料斜皮帶側(cè)面，通過(guò)螺旋機(jī)、計(jì)量斗將硅灰卸在斜皮帶上骨料同時(shí)投入預(yù)存料斗，如圖利用既有水泥或摻合料筒倉(cāng)計(jì)量投料。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，改裝需要注意的問(wèn)題主要是螺旋角度不宜過(guò)大，螺旋輸送距離不宜過(guò)長(zhǎng)；利用既有水泥筒倉(cāng)時(shí)應(yīng)調(diào)整控制程序。

兩種不同的輸送計(jì)量方式實(shí)踐應(yīng)用比較，卸在骨料皮帶上與骨料一同投料的方式比，直接螺旋輸送方式解密加密硅灰效果要好。

結(jié)論

）低品質(zhì)硅灰在混凝土中摻量適度、兩倍超量取代的情況下，混凝土的抗壓強(qiáng)度以及拌合物和易性能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，可以作為混凝土的摻合料使用。

）硅灰的品質(zhì)與其前端生產(chǎn)工藝相關(guān)，使用前需甄別其生產(chǎn)工藝和來(lái)源。

）現(xiàn)在混凝土應(yīng)用的主要為加密硅灰，要注意生產(chǎn)過(guò)程中的輸送方式、上料方式、計(jì)量精度等，確保硅灰發(fā)揮其活性作用；

）無(wú)差別在各強(qiáng)度等級(jí)混凝土中每方等量摻入20kg硅灰，能夠顯著改善混凝土拌合物保坍性能、增強(qiáng)混凝土的可泵性。

參考文獻(xiàn)

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供稿人：王士坤

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說(shuō)明書(shū)》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

【會(huì)議培訓(xùn)】

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《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書(shū)

《常見(jiàn)預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書(shū)

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)室建設(shè)指南》圖書(shū)

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