硅粉

混凝土的耐久性包括了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕性，抗鋼筋侵蝕能力和抗沖磨性能，在此僅談?wù)勊鼘?duì)混凝土的抗凍性、抗?jié)B性及抗化學(xué)侵蝕性的影響。

a) 抗凍性:當(dāng)硅粉摻量少時(shí)，硅粉混凝土的抗凍性與普通混凝土基本相同，當(dāng)硅粉摻量超過15 %時(shí)，它的抗凍性較差。通過大量的試驗(yàn)，這種觀點(diǎn)基本上被證實(shí)了，主要原因是當(dāng)硅粉超過15 %時(shí)，混凝土膨脹量增大，相對(duì)動(dòng)彈性模數(shù)降低，抗壓強(qiáng)度急劇下降，從混凝土內(nèi)部方面特征看，比表面積小，間距系數(shù)大。

b) 抗?jié)B性:由于硅粉顆粒小，比水泥顆粒小20~100 倍， 可以充填到水泥顆粒中間的空隙中，使混凝土密實(shí)，同時(shí)硅粉的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中滲透通道，故硅粉混凝土的抗?jié)B能力很強(qiáng)，混凝土的滲透性隨水膠比的增加而增大，這是因?yàn)樗冶然炷恋拿軐?shí)性相對(duì)差些。

c) 抗化學(xué)侵蝕性:在混凝土中摻入硅粉，能減少Ca (OH) 2 含量，增加混凝土密實(shí)性，有效提高弱酸腐蝕能力，但在強(qiáng)酸或高深度的弱酸中不行，因混凝土中的CSH 在酸中分解，另外，它還能抗鹽類腐蝕，尤其是對(duì)氯鹽及硫酸鹽類，它之所以能抗酸鹽侵蝕，原因是硅粉混凝土較密實(shí)，孔結(jié)構(gòu)得到改善， 從而減少了有害離子傳遞速度及減少了可溶性的Ca (OH) 2 和鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4 ·32H2 ) 的生成，而增加了水化硅酸鈣晶體的結(jié)果。

國內(nèi)、國際市場上所需硅粉的細(xì)度規(guī)格如下:

規(guī)格(2mm-10mm) 篩余量(重量)

500um-180um(30目-80目) +500um≤3% -180um≤10%

425um-150um(40目-100目) +425um≤5% -150um≤15%

250um-140um(60目-110目) +250um≤3% -140um≤10%

125um-74um(120目-200目) +125um≤3% -74um≤10%

-74um(-200目) +74um≤5%

-45um(325目) +45um≤5%

5um-1um(2500目-12500目) +5um≤5%

由于金屬硅是一種質(zhì)硬易碎的物料，在粉磨過程中篩余物不能有效的控制，過粉磨現(xiàn)象嚴(yán)重，造成產(chǎn)品浪費(fèi)大，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品粒徑不達(dá)標(biāo)，致使產(chǎn)品沒有競爭力。

對(duì)于硅粉混凝土的配合比設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 確定硅粉的摻入方法，硅粉的最佳摻量，減水劑的最優(yōu)摻量及砂石料調(diào)整，而其它則按普通混凝土設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。

a) 硅粉的摻入方法:硅粉在混凝土中一般有兩種方法: 一是內(nèi)摻，二是外摻，都要與減水劑配合使用。內(nèi)摻法往往用硅粉代替水泥，又分等量代替和部分等量代替兩種，等量代替為硅粉摻量代替相等的水泥，部分代替為1 kg 硅粉代替1~3 kg 水泥，作為研究一般摻量為5 %~30 % ，水灰比一般保持不變:而外摻法指的是硅粉像外加劑那樣摻在混凝土中，而水泥用量不減少，摻量一般為5 %~10 % ，一般外摻法而得的混凝土的力學(xué)性能要高得多，但增加了混凝土中膠凝材料用量。

b) 硅粉的最佳摻量:硅粉在混凝土中摻量太少，對(duì)混凝土性能改善不大，但是摻量太多，則混凝土太粘，不易施工，且干縮變形大，抗凍性差，因此，摻硅粉時(shí)，應(yīng)找出最優(yōu)摻量才能獲得最佳結(jié)果。一般情況下，摻量在10%以內(nèi)效果較為滿意。硅粉的合適摻量一般根據(jù)所用硅粉，水泥種類和骨料性質(zhì)，選擇幾個(gè)硅粉摻量，如3、5、7、10%等，成型混凝土試件，繪制R-SF(強(qiáng)度-硅粉摻量)曲線確定。值得注意的是硅粉價(jià)格較高，在確定硅粉的最佳摻量時(shí)，也要考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

c) 減水劑的最佳摻量:在混凝土中使用硅粉，如不摻減水劑，想保持相同的流動(dòng)度，則必然要增加用水量、水灰比增加，摻硅粉的混凝土強(qiáng)度也上不去，這也是過去硅粉在混凝土中未推廣使用的原因。硅粉與減水劑聯(lián)合使用摻用硅粉水灰比不變，即用水量不增加，也能達(dá)到與未摻硅粉的混凝土具有相同的流動(dòng)度且硅粉混凝土強(qiáng)度等性能得到大幅度提高，一般國內(nèi)較多采用萘系高效減水劑，如建1、H、DH3、FDN、NF、N2B 等，其摻量一般為膠材用量的1 %以內(nèi)，有時(shí)為了減小水灰比，拌制超高強(qiáng)混凝土，減水劑摻量達(dá)2 %~ 3 %。

d) 砂石料用量調(diào)整:內(nèi)摻硅粉一般對(duì)砂石用量不必調(diào)整。外摻硅粉要扣掉與硅粉體積相等的砂石體積。

盡管應(yīng)用純水泥可以制成抗壓強(qiáng)度高達(dá)100 MPa 的HPC ，但當(dāng)使用硅粉時(shí)將容易得多。而對(duì)于制備強(qiáng)度超過100 MPa 的混凝土，硅粉的使用幾乎不可缺少。硅粉在混凝土中同時(shí)起填充材料和火山灰材料使用。使用硅粉后，大大降低了水化漿體中的孔隙尺寸，改善了孔隙尺寸分布，于是使強(qiáng)度提高，滲透性降低。例如，研究結(jié)果表明(CEB2FIP1988) ， 為獲得70 MPa 的混凝土強(qiáng)度，應(yīng)用純水泥需要水膠比0.35 ， 而當(dāng)加8 %的硅粉時(shí)，水膠比可以為0.50。由于硅粉顆粒非常細(xì)，它們可以在很早的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)生火山灰反應(yīng)。根據(jù)Carette 和Malhotra 1992) 的報(bào)導(dǎo)，硅粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)主要在28d 之前。所以，就長期強(qiáng)度增長方面，一般認(rèn)為硅粉混凝土不如純水泥混凝土或粉煤灰混凝土。Almad (1994) 引用的硅粉對(duì)NSC 強(qiáng)度發(fā)展的試驗(yàn)結(jié)果表明，硅粉摻量增加使得早期相對(duì)強(qiáng)度發(fā)展降低，Sandvik 1992 在65 MPa 的混凝土中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。

然而，盡管在相同的水膠比下硅粉混凝土的早期相對(duì)強(qiáng)度發(fā)展比純水泥混凝土的慢，由于加入硅粉使得強(qiáng)度大大提高，硅粉混凝土的絕對(duì)強(qiáng)度則比純水泥混凝土的高。另一方面，經(jīng)驗(yàn)表明，HPC 的早期強(qiáng)度發(fā)展比NSC 的快，雖然HPC的凝結(jié)時(shí)間可能稍有推遲，其凝結(jié)之后的水化作用會(huì)由于高效減水劑和硅粉大大加快。其結(jié)果通常是凝結(jié)之后強(qiáng)度發(fā)展非?？臁?/p>

對(duì)于某些空氣中干燥或養(yǎng)護(hù)的很低水膠比的硅粉混凝土試件，有抗壓強(qiáng)度倒縮的報(bào)導(dǎo)(De Larrard 和Aiticin 1993) 。這種強(qiáng)度降低通常發(fā)生在90 d 齡期之后，一般認(rèn)為是由內(nèi)部自干燥及干燥裂縫引起的。然而，許多其他研究人員的試驗(yàn)室及現(xiàn)場研究表明，HPC 的后期強(qiáng)度沒有降低。例如，從6 種不同的HPC 中取得的3 個(gè)月至3 年齡期的所有鉆芯試樣試驗(yàn)結(jié)果表明，其強(qiáng)度在不斷增長。當(dāng)然，與NSC 比較， HPC 的長期強(qiáng)度增長潛力較小。

以硅塊為原料制取硅粉的方法很多。其中效果較好、應(yīng)用較多的是雷蒙法，對(duì)輥法、盤磨法和沖旋法。所用設(shè)備相應(yīng)是雷蒙法、對(duì)輥機(jī)、盤磨機(jī)(也稱立磨)和沖旋法。就制粉原理看，前三種是擠壓粉碎，后一種是沖擊粉碎，就其結(jié)構(gòu)看，相異很大，各有特色，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

目前國內(nèi)大部分生產(chǎn)硅微粉與微硅粉的廠商對(duì)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(chǎn)品。事實(shí)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(dǎo)致很多貿(mào)易洽談失誤，微硅粉市場價(jià)格遠(yuǎn)低于國際市場，也給中國硅微粉與微硅粉市場的國際聲譽(yù)帶來了較大負(fù)面影響。 隨著國外對(duì)硅微粉與微硅粉認(rèn)識(shí)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(guān)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(chǎn)流程、用途、指標(biāo)、市場現(xiàn)狀等各方面對(duì)這兩種產(chǎn)品做具體的分析。

當(dāng)前來說，世界上只有中國、美國、德國等少數(shù)國家具備硅微粉生產(chǎn)能力，中國硅微粉的市場主要還是在國內(nèi)，集中在安徽鳳陽，浙江湖州，江蘇連云港等地，出口量相對(duì)來說比較小，多出口韓國和日本，國內(nèi)生產(chǎn)硅微粉的較大企業(yè)有安徽伊納高新技術(shù)有限公司和東海硅微粉廠，每月產(chǎn)量都在1000噸以上。太陽能產(chǎn)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(xiàn)出供不應(yīng)求的局面。據(jù)有關(guān)資料顯示，國內(nèi)生產(chǎn)太陽能光電轉(zhuǎn)換器用硅微粉的廠家達(dá)170多家，其中上海占40家左右，因此，硅微粉在國內(nèi)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(duì)微硅粉的研究已經(jīng)有幾十年了，對(duì)微硅粉研究比較系統(tǒng)，不少國家成立了相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)，建立了相應(yīng)的生產(chǎn)廠，美國1983年在修補(bǔ)Kinzua壩消力池一項(xiàng)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(chǎn)品，大多數(shù)工業(yè)硅生產(chǎn)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(duì)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(xiàn)其中的價(jià)值和效益，而且這些回收回來的微硅粉硅含量大多數(shù)都不達(dá)標(biāo)，國內(nèi)的企業(yè)受其質(zhì)量的影響，大都不敢輕易購買這些產(chǎn)品，中國的微硅粉市場還呈現(xiàn)一種無序的狀態(tài)，市場還有待于進(jìn)一步的開發(fā)。國外在微硅粉的使用中已經(jīng)獲取了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。如挪威的?？厦磕甓紩?huì)從中國以低價(jià)收購大量的微硅粉，西北鐵合金等國內(nèi)大部分鐵合金廠家的微硅粉每年都被?？瞎臼召彛趪鴥?nèi)進(jìn)行加工后高價(jià)賣到國內(nèi)的建筑、水泥、化肥等領(lǐng)域，其中利潤不菲，?？瞎灸赇N售微硅粉達(dá)25萬噸，稱得上是微硅粉行業(yè)的絕對(duì)領(lǐng)先者。而國內(nèi)專門做微硅粉的企業(yè)甚少，產(chǎn)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(shè)備達(dá)標(biāo)，回收回來的微硅粉硅含量比較高，國內(nèi)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(duì)環(huán)保力度的加強(qiáng)，在強(qiáng)行規(guī)定硅鐵合金和工業(yè)硅生產(chǎn)廠家安裝環(huán)保除塵設(shè)備的同時(shí)出現(xiàn)抑制高耗能產(chǎn)業(yè)過度發(fā)展的政策，微硅粉的資源會(huì)越來越豐富。因此，各商家在面對(duì)相關(guān)優(yōu)惠政策的取消的同時(shí)，應(yīng)該主動(dòng)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(jià)格的主要原因還是集中在回收設(shè)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(yùn)輸成本。微硅粉的深層次的研究、開發(fā)與利用關(guān)乎中國工業(yè)煙塵回收環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來。 總之，在加強(qiáng)微硅粉再利用的認(rèn)識(shí)同時(shí)，各商家也應(yīng)該更主動(dòng)地尋找商機(jī)，增強(qiáng)整個(gè)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(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2)經(jīng)破碎、球磨(或振動(dòng)、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(shí)，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強(qiáng)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(chǎn)物，整個(gè)過程需要用除塵環(huán)保設(shè)備進(jìn)行回收，因?yàn)橘|(zhì)量比較輕，還需要用加密設(shè)備進(jìn)行加密。 在實(shí)際的交易過程中，許多廠商都把硅微粉當(dāng)做微硅粉，但是由于二者有著本質(zhì)的區(qū)別，所以在交易過程中往往會(huì)產(chǎn)生偏差，使得廠家提供的產(chǎn)品指標(biāo)和需求方的指標(biāo)參數(shù)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(zhì)純、色白、顆粒均衡，是一種無毒、無味、無污染的無機(jī)非金屬材料;根據(jù)硅石原料、還原劑或爐況的不同，絕大多數(shù)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(jié)晶相無定形圓球狀顆粒，且表面較為光滑，有些則是多個(gè)圓球顆粒粘在一起的團(tuán)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(jīng)推出白色微硅粉，成功應(yīng)用于復(fù)合化肥、農(nóng)藥(作為吸附劑，或者生產(chǎn)硅肥)、涂料、油漆(作為增稠劑、抗沉劑)、橡膠(作為補(bǔ)強(qiáng)劑)、塑料(作為填充劑)、特種陶瓷，可替代白炭黑，但是數(shù)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(dǎo)熱性差、高絕緣、低膨脹、化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度大等優(yōu)良的性能。根據(jù)其用途硅微粉分為以下幾類:普通硅微粉、電工級(jí)硅微粉、電子級(jí)硅微粉系列、熔融石英硅微粉、超細(xì)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(hù)層、金屬鑄造、陶瓷、硅橡膠、涂料及其它化工行業(yè)。 2.電工級(jí)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(jí)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(jīng)經(jīng)高溫熔煉，冷卻后的非晶態(tài)SiO2，經(jīng)多道工藝加工而成的微粉。該產(chǎn)品純度高，具有熱膨脹系數(shù)小，內(nèi)應(yīng)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(lǐng)域。 5.超細(xì)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(jí)陶瓷。 6.納米SiOx，納米SiOx作為納米材料中的重要一員，主要應(yīng)用于電子封裝材料、高分子復(fù)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(lǐng)域，已經(jīng)成為傳統(tǒng)產(chǎn)品的提檔升級(jí)換代的新型材料。

而微硅粉的作用主要作用有如下幾個(gè)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(jī)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(yù)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(qiáng)度及抗熱震性能都明顯改善;已普遍應(yīng)用于:焦?fàn)t、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(bǔ)料等;自流型耐火澆注材料及干濕法噴射施工應(yīng)用;氧化物結(jié)合碳化硅制品(陶瓷窯窯具、隔焰板等);高溫型硅酸鈣輕質(zhì)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(jié)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(jié)型耐火材料亦獲得大量應(yīng)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(nèi)外墻建筑用膩?zhàn)臃奂庸ぁ?7.其他用途: ① 硅酸鹽磚原料。② 生產(chǎn)水玻璃。③ 用做有機(jī)化合物的補(bǔ)強(qiáng)材料。因其成份與氣相法生產(chǎn)的白炭黑相近。可以用在橡膠、樹脂、涂料、油漆、不飽合聚酯等高分子材料中用作填充補(bǔ)強(qiáng)材料。④ 化肥行業(yè)中用作防結(jié)塊劑。

從指標(biāo)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(xué)成分基本上是相同的，主要成分都是二氧化硅，而且雜質(zhì)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(xì)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(shí)際的貿(mào)易中，硅微粉的價(jià)格與目數(shù)有關(guān)，目數(shù)越大價(jià)格越高，當(dāng)前市場上硅微粉出廠價(jià)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(jià)格與硅含量和水分、燒矢度有關(guān)，一般來說硅含量為85%的微硅粉出廠價(jià)格為1700元/噸左右，天津港FOB價(jià)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(nèi)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(zhì)的區(qū)別，性質(zhì)不同決定著二者用途的不同，在以后的商業(yè)貿(mào)易中，還要分清二者的概念和區(qū)別，以提高貿(mào)易的成功率。