硅粉混凝土配合比優(yōu)化及其性能

目 錄

第一章 緒 論

1―1基本概念

1―2國外研究概況

1―3國內研究概況

1―4硅粉對人體健康的影響

第二章 硅 粉

2―1硅粉的生成

2―2硅粉的回收

2―3硅粉的種類

2―4化學成分

2―5物理性質

2―6火山灰活性

2―7加工處理和運輸

2―8硅粉的用途

第三章 硅粉砂漿

3―1配合比設計要求

3―2新拌砂漿性能

3―3砂漿的強度

3―4砂漿的干縮變形

3―5抗化學侵蝕

3―6抗空蝕性能

3―7硅粉的作用機理

3―8硅粉砂漿的適用范圍

第四章 硅粉混凝土

4―1配合比設計要求

4―2新拌混凝土性能

4―3強度

4―4瞬時變形性能

4―5依時性變形

4―6耐久性

4―7抗沖擊性

4―8適用范圍及注意事項

第五章 鋼纖維硅粉混凝土

5―1種類及其特性

5―2纖維增強理論

5―3配合與拌制

5―4力學強度

5―5極限拉伸變形

5―6抗沖擊性

5―7抗磨蝕性能

5―8抗空蝕性能

5―9應用范圍

第六章 硅粉水泥灌漿液

6―1灌漿材料與工藝的改進

6―2灌漿液的配制

6―3硅粉漿液的特性

6―4漿液的可灌性

6―5結石強度

6―6漿液的膨脹性?

6―7漿液的抗溶蝕性

6―8硅粉水泥漿液的應用

第七章 硅粉混凝土應用實例

7―1在挪威混凝土工程中的應用

7―2在意大利撒拉水電站修補工程中

的應用

7―3在美國泄水建筑物修補工程中的應用

7―4在加拿大混凝土工程中的應用

7―5在澳大利亞混凝土工程中的應用

7―6在獨流減河進洪新閘加固工程中的

應用

7―7在耿達水電站導流泄洪洞修補工程中

的應用

7―8在潘家口水庫溢流壩面修補工程中

的應用

7―9在漁子溪二級電站噴射混凝土中

的應用

7―10 在竹園水庫溢洪道修補工程中的應用

第八章 硅粉品質標準及附錄

8―1挪威對使用硅粉的限制

8―2加拿大的硅粉品質標準

8―3美國對硅粉品質的要求

8―4我國的硅粉品質標準

內 容 摘 要

本書系統介紹了硅粉的化學、物理性質及硅粉在砂漿、混凝

土、鋼纖維混凝土和基礎灌漿液中的特性，也介紹了國內外近期的

研究成果，并附有應用實例和有關規(guī)范。

本書可供從事水電、交通和建筑工程的技術研究人員及大專

院校有關專業(yè)師生參考使用。

目前國內大部分生產硅微粉與微硅粉的廠商對二者的概念混為一談，僅從字面意思上理解，把二者看做是一種產品。事實上，硅微粉與微硅粉有著很大的差別，正是由于二者概念的不清楚，給中國的硅微粉與微硅粉市場造成了混亂，導致很多貿易洽談失誤，微硅粉市場價格遠低于國際市場，也給中國硅微粉與微硅粉市場的國際聲譽帶來了較大負面影響。 隨著國外對硅微粉與微硅粉認識的的不斷深入，硅微粉與微硅粉得到了廣泛的使用，其商業(yè)優(yōu)勢和廣泛的市場空間逐漸突顯了出來。為了區(qū)分二者之間的關系，澄清市場的混亂狀態(tài)，減少企業(yè)的損失，筆者將從外觀、性能、生產流程、用途、指標、市場現狀等各方面對這兩種產品做具體的分析。

當前來說，世界上只有中國、美國、德國等少數國家具備硅微粉生產能力，中國硅微粉的市場主要還是在國內，集中在安徽鳳陽，浙江湖州，江蘇連云港等地，出口量相對來說比較小，多出口韓國和日本，國內生產硅微粉的較大企業(yè)有安徽伊納高新技術有限公司和東海硅微粉廠，每月產量都在1000噸以上。太陽能產業(yè)的加速又促使硅微粉的市場需求迅猛增長，硅微粉呈現出供不應求的局面。據有關資料顯示，國內生產太陽能光電轉換器用硅微粉的廠家達170多家，其中上海占40家左右，因此，硅微粉在國內有很大的市場需求和潛力。 微硅粉的市場多集中在國外，國外對微硅粉的研究已經有幾十年了，對微硅粉研究比較系統，不少國家成立了相應的研究機構，建立了相應的生產廠，美國1983年在修補Kinzua壩消力池一項工程中使用微硅粉混凝土就節(jié)省了幾千萬美元。 而微硅粉在中國還屬于一中粗放型的工業(yè)副產品，大多數工業(yè)硅生產每3噸工業(yè)硅可回收1噸位微硅粉。以前大部分企業(yè)對微硅粉的回收都不夠重視，一些規(guī)模較大的企業(yè)回收回來的微硅粉，僅僅是堆放在一邊，沒有發(fā)現其中的價值和效益，而且這些回收回來的微硅粉硅含量大多數都不達標，國內的企業(yè)受其質量的影響，大都不敢輕易購買這些產品，中國的微硅粉市場還呈現一種無序的狀態(tài)，市場還有待于進一步的開發(fā)。國外在微硅粉的使用中已經獲取了巨大的經濟利益。如挪威的?？厦磕甓紩闹袊缘蛢r收購大量的微硅粉，西北鐵合金等國內大部分鐵合金廠家的微硅粉每年都被?？瞎臼召?，在國內進行加工后高價賣到國內的建筑、水泥、化肥等領域，其中利潤不菲，埃肯公司年銷售微硅粉達25萬噸，稱得上是微硅粉行業(yè)的絕對領先者。而國內專門做微硅粉的企業(yè)甚少，產量較大的還是西北地區(qū)的幾家大的鐵合金企業(yè)，環(huán)保設備達標，回收回來的微硅粉硅含量比較高，國內微硅粉的市場還沒有充分開發(fā)，所以說還有很大的市場空間。但是微硅粉的資源也是有限的，隨著國家對環(huán)保力度的加強，在強行規(guī)定硅鐵合金和工業(yè)硅生產廠家安裝環(huán)保除塵設備的同時出現抑制高耗能產業(yè)過度發(fā)展的政策，微硅粉的資源會越來越豐富。因此，各商家在面對相關優(yōu)惠政策的取消的同時，應該主動尋找因回收煙塵而帶來的微硅粉市場收益。如今影響微硅粉價格的主要原因還是集中在回收設備的成本，電力耗損，以及其物理特性所帶來的包裝選擇，是否加密及運輸成本。微硅粉的深層次的研究、開發(fā)與利用關乎中國工業(yè)煙塵回收環(huán)保產業(yè)發(fā)展的未來。 總之，在加強微硅粉再利用的認識同時，各商家也應該更主動地尋找商機，增強整個微硅粉市場地活力使其增溫。

硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2)經破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。 微硅粉也叫硅灰或稱凝聚硅灰，也有人叫硅粉。是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅(金屬硅)時，礦熱電爐內產生出大量揮發(fā)性很強的SiO2和Si氣體，氣體排放后與空氣迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工業(yè)冶煉中的副產物，整個過程需要用除塵環(huán)保設備進行回收，因為質量比較輕，還需要用加密設備進行加密。 在實際的交易過程中，許多廠商都把硅微粉當做微硅粉，但是由于二者有著本質的區(qū)別，所以在交易過程中往往會產生偏差，使得廠家提供的產品指標和需求方的指標參數存在很大差異。

從外觀上來說硅微粉與微硅粉基本也是比較容易辨別的，硅微粉其質純、色白、顆粒均衡，是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料;根據硅石原料、還原劑或爐況的不同，絕大多數微硅粉呈灰色或深灰色 。在形成過程中， 因相變的過程中受表面張力的作用，形成了非結晶相無定形圓球狀顆粒，且表面較為光滑，有些則是多個圓球顆粒粘在一起的團聚體。白色微硅粉較為罕見，過去一直沒有合適的市場定位，上海天愷特種材料公司曾經推出白色微硅粉，成功應用于復合化肥、農藥(作為吸附劑，或者生產硅肥)、涂料、油漆(作為增稠劑、抗沉劑)、橡膠(作為補強劑)、塑料(作為填充劑)、特種陶瓷，可替代白炭黑，但是數量是比較有限的。

從硅微粉與微硅粉性能或作用上硅業(yè)在線是這么劃分的:硅微粉概括的說具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩(wěn)定、硬度大等優(yōu)良的性能。根據其用途硅微粉分為以下幾類:普通硅微粉、電工級硅微粉、電子級硅微粉系列、熔融石英硅微粉、超細石英硅微粉、.納米硅微粉。

各種硅微粉的具體用途如下: 1.通硅微粉，主要用途用于環(huán)氧樹脂澆注料、灌封料、電焊條保護層、金屬鑄造、陶瓷、硅橡膠、涂料及其它化工行業(yè)。 2.電工級硅微粉，主要用途用于普通電器件的絕緣澆注，高壓電器的絕緣澆注，APG工藝注射料，環(huán)氧灌封料，高檔陶瓷釉料等。 3.電子級硅微粉，主要用途主要用于集成電路、電子元件的塑封料和包裝料。 4.熔融石英微粉，熔融石英微粉(WG)所用原料是天然石英經經高溫熔煉，冷卻后的非晶態(tài)SiO2，經多道工藝加工而成的微粉。該產品純度高，具有熱膨脹系數小，內應力低，高耐濕性，低放射性等優(yōu)良特性。用于大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路用塑封料，環(huán)氧澆注料，灌封料，及其它化工領域。 5.超細石英微粉，主要用途 主要用于涂料，油漆，工程塑料，粘合劑，奎 橡膠，精密鑄造高級陶瓷。 6.納米SiOx，納米SiOx作為納米材料中的重要一員，主要應用于電子封裝材料、高分子復合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、陶瓷、膠粘劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領域，已經成為傳統產品的提檔升級換代的新型材料。

而微硅粉的作用主要作用有如下幾個方面: 1.用于砂漿與砼中:高層建筑物、海港碼頭、水庫大壩、水利涵閘、鐵路公橋梁、地鐵、隧道、機場跑道、砼路面以及煤礦巷道錨噴加固等。 2.材料工業(yè)中:高檔高性能低水泥耐火澆注料及預制件，使用壽命是普通澆注料的三倍，耐火度提高約100℃，高溫強度及抗熱震性能都明顯改善;已普遍應用于:焦爐、煉鐵、煉鋼、軋鋼、有色金屬、玻璃、陶瓷及發(fā)電等行業(yè);大型鐵溝及鋼包料、透氣磚、涂抹修補料等;自流型耐火澆注材料及干濕法噴射施工應用;氧化物結合碳化硅制品(陶瓷窯窯具、隔焰板等);高溫型硅酸鈣輕質隔熱材料;電瓷窯用剛玉莫來石推板。;高溫耐磨材料及制品;剛玉及陶瓷制品;賽隆結合制品;除在澆注型耐火材料中普遍使用之外，在電熔和燒結型耐火材料亦獲得大量應用。 3.新型墻體材料、飾面材料:1墻體保溫用聚合物砂漿、保溫砂漿、界 面劑。 4.水泥基聚合物防水材料。 5.輕骨料保溫節(jié)能砼及制品。 6.內外墻建筑用膩子粉加工。 7.其他用途: ① 硅酸鹽磚原料。② 生產水玻璃。③ 用做有機化合物的補強材料。因其成份與氣相法生產的白炭黑相近?？梢杂迷谙鹉z、樹脂、涂料、油漆、不飽合聚酯等高分子材料中用作填充補強材料。④ 化肥行業(yè)中用作防結塊劑。

從指標上來說，二者有很多相同之處，也有很多不同之處。具體來說，硅微粉與微硅粉的化學成分基本上是相同的，主要成分都是二氧化硅，而且雜質里都含有氧化鈉、氧化鈣，氧化鎂，氧化鐵，氧化鋁等。只不過硅微粉的含硅量比較高，基本都在99%以上，而微硅粉的含硅量一般都在80-92%,94%以上都屬于很不常見的。

從粒度上來說，硅微粉由天然石英加工而成的，粒度比較大，有200目，300目，400目、500目、600目、800目、1000目、1250目、3000目、5000目等是一種粉狀態(tài)。而微硅粉的細度小于1μm的占80%以上，平均粒徑在 0.1-0.3μm ，是一種灰狀態(tài)。

在實際的貿易中，硅微粉的價格與目數有關，目數越大價格越高，當前市場上硅微粉出廠價格200目500元/噸，325目600元/噸，400目750元/噸，500目950元/噸，600目1200元/噸，800目1500元/噸，1000目2200元/噸，1250目2600元/噸，3000目6200元/噸，4000目8400元/噸;微硅粉的價格與硅含量和水分、燒矢度有關，一般來說硅含量為85%的微硅粉出廠價格為1700元/噸左右，天津港FOB價格在180美元/左右。

從市場方面來說，微硅粉的潛在市場要比硅微粉要大，國內微硅粉的市場還有很大的開發(fā)空間。從以上我們可以看出硅微粉與微硅粉有著本質的區(qū)別，性質不同決定著二者用途的不同，在以后的商業(yè)貿易中，還要分清二者的概念和區(qū)別，以提高貿易的成功率。