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　　硅粉的物理特性　　硅粉的主要品質(zhì)指標是它的SiO：含量和細度。SiO：含量越高、細度越細，其對混凝土的改性效果也越好。因各國的試驗方法不同，其對硅粉主要品質(zhì)指標的規定也不一樣?！　?1)硅粉是一種非常細的粉末，主要成分是顆粒極細(0．1～0．2斗m)的無(wú)定型的二氧化硅。它的平均粒徑比水泥小100倍，比表面積約為15～20m2／g?！　?2)因為硅是從蒸氣冷凝而得，故其粉末具有球狀形態(tài)?！　?3)這種粉末含有85％～95％以上玻璃態(tài)的活性二氧化硅?！　?4)硅粉的密度為2．2～2．59／cm3，堆積密度為200—300kg／in5?！　」璺蹞饺牖炷梁?，對新拌合硬化混凝土的作用與上述幾個(gè)特性有關(guān)。硅灰的物理性質(zhì)決定了硅灰的微小顆粒具有高度的分散性，可以充分地填充在水泥顆粒之間，提高漿體硬化后的密實(shí)度?！　?

　　硅灰混凝土施工　　(1)硅灰摻用方法應為多代水泥法和等代水泥法，摻量應根據其水化反應速度、發(fā)熱量、工作性、強度等由試驗確定，一般宜為3％～10％的水泥用量，稱(chēng)量應準確，允許誤差不超過(guò)±1％。用于公路工程的硅灰可等量取代或多代替水泥。存配制高隅高忡能混凝土時(shí)，宜與粉煤灰、磨細礦渣粉共摻，同時(shí)需適當加大減水劑、保塑劑或緩凝劑的用量?！　?2)硅灰的細度極細，需水量很大，在高強混凝土中摻用硅灰應同時(shí)使用各類(lèi)減水劑降低單位用水量。有抗冰凍、鹽凍要求時(shí)，可摻用引氣劑。當水膠比很低時(shí)，可同時(shí)摻減縮劑、膨脹劑對其自收縮進(jìn)行補償。硅灰和外加劑的zui佳摻量應通過(guò)試驗確定。高強高性能混凝土摻用硅灰應同時(shí)摻用減水劑或增大其摻量，可在規定工作性條件下降低單位用水量；有抗冰凍、鹽凍要求時(shí)可摻用引氣劑，其含氣量要求可適當減小。由于摻用硅灰、減水劑，并大幅度降低用水量，會(huì )導致較大的自干燥收縮，在配合比設計時(shí)應考慮補償措施。如摻減縮劑、膨脹劑等。國內已有多項工程實(shí)例說(shuō)明這些措施的可行性?！　?3)硅灰混凝土應在滿(mǎn)足增強效果的同時(shí)，滿(mǎn)足施工操作時(shí)段內的工作性要求，宜復配保塑劑或緩凝劑進(jìn)行坍落度損失控制。摻用硅灰的高強高性能混凝土如發(fā)現坍落度損失較大、較快時(shí)，應更換外加劑，例如氨基磺酸鹽、聚羧酸鹽類(lèi)外加劑對摻硅灰混凝土坍落度損失要小于萘磺酸系列的。當只有萘磺酸鹽外加劑時(shí)，可考慮復合緩凝劑和保塑劑改善坍落度損失?！　?4)硅灰混凝土的攪拌時(shí)間應延長(cháng)20～30s，并應定時(shí)清洗攪拌鍋；運輸、輸送、澆筑時(shí)間應盡量縮短。硅灰的細度大，攪拌均勻須適當延長(cháng)時(shí)間20—30s，并應及時(shí)清洗攪拌鍋，防止其在鍋內黏附并快速硬化；運輸、輸送、澆筑時(shí)間應盡量縮短，減小坍落度損失對結構密實(shí)度帶來(lái)的不利影響?！　?5)硅灰混凝土應適當延長(cháng)振搗時(shí)間，縮小振搗間距，振搗密實(shí)后，應立即進(jìn)行表面修整和抹面。硅灰混凝土施工每道工序操作和間隔時(shí)間應盡量縮短，總施工時(shí)間不應超過(guò)1.5h。硅灰混凝土較黏稠，達到相同密實(shí)度的振搗時(shí)間應適當延長(cháng)，并縮小振搗間距。硅灰混凝土施工每道工序操作和間隔時(shí)間應盡量縮短，總施工時(shí)間超過(guò)1.5h將無(wú)法振搗密實(shí)?！　?6)硅灰混凝土抹面修整后，表面出現變干即應噴霧養生，并應加強散熱和保濕。宜采用水管?chē)娏?、蓄水、澆水養生或覆蓋保濕膜、土工氈、麻袋、草袋灑水保濕及散熱養生方式。硅灰混凝土的zui短養生時(shí)間不應少于7d。摻硅灰混凝土由于水膠比小，發(fā)熱量大、需水量大，又具有自干性，表面泌水少，容易出現初凝前的塑性收縮引起的早期裂縫，故必須十分重視終凝前的保濕養生。在終凝后即可覆蓋保濕膜、濕麻袋、濕草袋等或蓄水、噴淋澆水養生，zui少至7d。這是保證強度、耐久性和滿(mǎn)足防裂的要求?！　?7)硅灰用于熱天施工、干燥條件高強混凝土或大體積中強混凝土結構時(shí)，可采取下述控制溫升、干縮和自收縮開(kāi)裂的有效措施：　　1)施工時(shí)都應進(jìn)行水化溫升監控，以避免溫度裂縫?！　?)中、低強度大體積混凝土中，為降低水泥用量，降低絕熱溫升可使用多代水泥法，1kg硅灰取代3～5kg水泥，與增加水泥用量相比，達到同強度要求，硅灰多代水泥的混凝土水化熱會(huì )降低?！　?)通過(guò)早期噴霧、及時(shí)灑水、保濕覆蓋等強化養生措施，解決硅灰高強高性能混凝土的自收縮與干縮偏大的問(wèn)題。實(shí)踐證明可以做到不裂?！　?)干旱地區應特別注重保濕養生，避免混凝土結構表面干燥發(fā)白，防止開(kāi)裂。

　　錳鐵合金有何特點(diǎn)和用途？　　錳鐵主要是錳與鐵的合金，其中還有碳、硅等元素。按照碳含量的不同，錳鐵可分為中碳錳鐵、低碳錳鐵。含有足夠量錳和硅的合金為錳硅合金，錳硅合金是由硅和錳及其他少量雜質(zhì)元素組成的?！　″i鐵合金中的錳元素是鋼鐵工業(yè)中必不可少的元素，俗語(yǔ)道：“無(wú)錳不成鋼?！贝蠹s80％的錳被用作煉鋼脫氧劑，它能細化鋼的晶粒，提高鋼的淬透性；錳又常用作合金劑，可增強鋼的抗大氣腐蝕性，并可提高鋼的可鍛性和可軋性。耐磨高錳鋼廣泛應用于制造挖土機、破碎機的設備構件。在冶煉不銹鋼時(shí)，錳能代替稀缺的金屬鎳。錳硅合金是煉鋼的復合脫氧劑和合金元素添加劑。用錳硅合金脫氧形成的脫氧產(chǎn)物熔點(diǎn)低，容易上浮?！　?

　　什么是金屬硅？　　金屬硅又稱(chēng)結晶硅或工業(yè)硅，其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。硅是非金屬元素，呈灰色，有金屬色澤，性硬且脆。硅的含量約占地殼質(zhì)量的26％；相對原子質(zhì)量為28．80；密度為2．339／cm3；熔點(diǎn)為1410。C；沸點(diǎn)為2355℃；電阻率為214012·m?！　“凑战饘俟柚需F、鋁、鈣的含量，可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號?！　〗饘俟璧母郊赢a(chǎn)品包括硅微粉、邊皮硅、黑皮硅、金屬硅渣等。其中硅微粉也稱(chēng)硅粉、微硅粉或硅灰，它廣泛應用于耐火材料和混凝土行業(yè)?！　〗饘俟?si)是工業(yè)提純的單質(zhì)硅，主要用于生產(chǎn)硅、制取高純度的半導體材料以及配制有特殊用途的合金等。在耐火材料工業(yè)中，主要用作抗氧化劑。金屬硅在工業(yè)上的主要應用如下?！　?1)生產(chǎn)硅橡膠、硅樹(shù)脂、硅油等硅　　硅橡膠彈性好，耐高溫，用于制作醫療用品、耐高溫墊圈等?！　」铇?shù)脂用于生產(chǎn)絕緣漆、高溫涂料等?！　」栌褪且环N油狀物，其黏度受溫度的影響很小，用于生產(chǎn)潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等，還可加工成無(wú)色透明的液體，作為防水劑噴涂在建筑物表面?！　?2)制造高純半導體　　現代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的，而且高純度金屬硅還是生產(chǎn)光纖的主要原料，可以說(shuō)金屬硅已成為信息時(shí)代的基礎支柱產(chǎn)業(yè)?！　?3)配制合金　　硅鋁合金是用量大的硅合金。硅鋁合金是一種強復合脫氧劑，在煉鋼過(guò)程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率，并可凈化鋼液，提高鋼材質(zhì)量。硅鋁合金密度小，熱膨脹系數低，鑄造性能和抗磨性能好，用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗沖擊能力和很好的高壓致密性，可大大提高使用壽命，常用其生產(chǎn)航天飛行器和汽車(chē)零部件?！　」桡~合金具有良好的焊接性能，且在受到?jīng)_擊時(shí)不易產(chǎn)生火花，具有防爆功能，可用于制作儲罐?！　′撝屑尤牍柚瞥晒桎撈?，能大大改善鋼的導磁性，降低磁滯和渦流損失，可用其制造變壓器和電機的鐵芯，提高變壓器和電機的性能?！　‰S著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金屬硅的應用領(lǐng)域還將迸一步擴大。金屬硅的主要產(chǎn)區：西南地區的云南、四川、貴州、廣西，華中的湖南、湖北，華東的福建地區，東北地區主要是黑龍江的黑河、臨江地帶以及吉林和遼寧，另外還有內蒙古?！　?

　　金屬硅的制備技術(shù)　　金屬硅又可以稱(chēng)為冶金硅、粗硅或工業(yè)硅，在晶體結構上金屬硅也是呈多晶狀態(tài)，純度約為98％～99％。它主要用做鋼鐵、等硅制品的添加劑，有少量(約2％左右)的金屬硅經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提純，制備成太陽(yáng)能級和半導體級多晶硅?！　〗饘俟璧脑牧鲜⑸?，是SiO：的一種形態(tài)。為了提高金屬硅的純度，降低生產(chǎn)成本，一般對金屬硅的原材料礦——石英礦有一定的純度要求，并不是所有的石英砂都能作為硅材料的原料?！　≈苽浣饘俟枰话憷秒娀t，原料為純度在98％～99％左右的石英砂和焦炭或木炭。在2000℃左右進(jìn)行還原反應，可以生成金屬硅，其主要反應式為　　SiO23C-----SiC2C0(3．8)　　2SiCSiO2-----3Si2C0(3．9)　　從式(3．8)和式(3．9)可知，除了生成硅之外，還會(huì )產(chǎn)生大量的CO有害氣體，它在空氣中和氧氣作用，會(huì )進(jìn)一步生成大量的CO2，成為污染環(huán)境的有害氣體，如下式所示：　　2C002----2C02(3．10)　　圖3．3所示為金屬硅制備的示意圖，從圖中可以看出，一般利用碳電極產(chǎn)生電弧，在高溫下產(chǎn)生熔體的硅，被收集后，是金屬硅。同時(shí)，在爐子的底部產(chǎn)生爐渣，在表面有CO2溢出?！　〗饘俟璧闹苽湎鄬哪?，也會(huì )產(chǎn)生空氣污染。因此，如何降低能耗以及如何減少CO2的排放量是目前研究的重 點(diǎn)。另外，在選擇石英原料方面，如何使其具有盡可能少的B、P雜質(zhì)，也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。

　　硅粉的物理特性　　硅粉的主要品質(zhì)指標是它的SiO2含量和細度。SiO2含量越高、細度越細，其對混凝土的改性效果也越好。因各國的試驗方法不同，其對硅粉主要品質(zhì)指標的規定也不一樣?！　?1)硅粉是一種非常細的粉末，主要成分是顆粒極細(0．1～0．2um)的無(wú)定型的二氧化硅。它的平均粒徑比水泥小100倍，比表面積約為15-20m2／g?！　?2)因為硅是從蒸氣冷凝而得，故其粉末具有球狀形態(tài)?！　?3)這種粉末含有85％-95％以上玻璃態(tài)的活性二氧化硅?！　?4)硅粉的密度為2.2～2.59／cm3，堆積密度為200～300kg／m3?！　」璺蹞饺牖炷梁?，對新拌合硬化混凝土的作用與上述幾個(gè)特性有關(guān)。硅灰的物理性質(zhì)決定了硅灰的微小顆粒具有高度的分散性，可以充分地填充在水泥顆粒之間，提高漿體硬化后的密實(shí)度?！　?．化學(xué)特性　　硅粉一般含有90％以上的SiO2，且大部分為無(wú)定型二氧化硅，其成分則根據合金品種不同而有變化。我國部分地區生產(chǎn)的硅粉化學(xué)成分見(jiàn)表4.5-3?！　∮杀?·5-3-1可知，硅灰的主要化學(xué)成分為非晶態(tài)的無(wú)定型二氧化硅(SiO：)，一般占90％以上。高細度的無(wú)定型SiO：具有較高的火山灰活性，即在水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣(Ca(OH)z)的堿性激發(fā)下，SiOz能迅速與Ca(OH)：反應，生成水化硅酸鈣凝膠(C—S—H)，提高混凝土強度并改善混凝土性能?！　」璺凼氰F合金廠(chǎng)在冶煉硅鐵合金或金屬硅時(shí)，從煙塵中收集的一種飛灰。硅粉的顆粒主要呈球狀，粒徑小1um，平均粒徑約0.1um。用氮氣吸附方法測定的比表面積達180000cm2／g，比水泥顆粒細兩個(gè)數量級?！　」璺鄣闹饕煞譃闊o(wú)定型SiO2。與粉煤類(lèi)似，硅粉能與水泥水化產(chǎn)生的Ca(oH)2起反應生成C．S．H凝膠。由于硅粉SiO2含量極高(通常用于高強混凝土中的硅粉的SiO：含量高達85％以上)，上具有極高的火山灰活性，對混凝土早、中期的強度發(fā)展特別有利?！　〈送?，當它均勻地分布于水化產(chǎn)物中時(shí)，其極細的顆粒還具有良好的微填充效應，使混凝土的孔結構充分致密?！　∩鲜鰞蓚€(gè)特性使得高性能混凝土的強度與耐久性顯著(zhù)提高。

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