外摻磷渣、硅粉及粉煤灰對混凝土起到的作用初探

陳勇

（揚州大學 江蘇揚州）

混凝土是現在工程中使用最多的建筑材料。從廣義上來看，混凝土是由膠凝材料、骨料按照一定的比例配合而成，加水拌合制成具有一定的可塑性流體，然后經過硬化形成具有一定強度的人造石。生產混凝土會產生二氧化碳導致溫室效應進一步加重，當前解決混凝土生產過程中的環境問題的通行辦法是外摻磷渣、硅粉及粉煤灰等材料，下文對這三種材料在混凝土中主要發揮的作用進行了分析和探究。

1 硅粉摻料對混凝土性能起到的作用

硅粉又叫硅灰，在生產硅鐵合金或硅鋼時，會產生大量的煙氣，從煙氣中可以人工收集到一些顆粒極細的煙灰，這些煙灰的顏色由淺灰到深灰。在溫度高達2000℃下，還原成硅時會產生Si氣體到低溫區在氧化成二氧化硅，最后冷凝成極微細的固體。在混凝土中加入減水劑，才能使得混凝土的和易性得到充分的發揮。但是因為其顆粒極細，單位重量很輕，給收集、裝運及管理等帶來了一定的困難，所以通常與其他礦物摻和料復合使用。

1.1 改善混凝土的黏聚性和保水性

由于硅粉的活性非常高，用它可以來配制強度高的混凝土，可以增強混凝土的強度。在配制混凝土時，用硅粉去代替水泥，可以得到強度較高的混凝土。如果摻入和水泥質量相同的20～30%的硅粉，我們則可以配制出抗壓強度高達200～800MPa的活性粉末混凝土，但是不能加入太多，加入的硅粉要有一定的限制。因為硅粉加的越多，那么加入的水的量也會越多，這時我們可以加入一定量的減水劑從而可以減少水的用量并且保證混凝土的和易性。硅灰的比表面積相對大點，所以保水性好。

1.2 增強了混凝土的強度

硅灰與部分水泥發生反應產生的水化硅酸鈣可以均勻的分布在水泥顆粒之間，從而形成密實的結構。加入硅灰，混凝土的密實度和強度也會得到相應的提高。

1.3 改善混凝土的孔結構，提高了混凝土抗滲等性能

雖然加入硅粉后水泥石的總孔隙與不摻入硅粉時的基本上差不多，但是加入硅粉后大孔隙會減少，增加了微細孔隙，水泥石的孔隙結構也得到了明顯的改善。所以加入硅粉后混凝土的耐久性也會提高，同時混凝土的抗滲性、抗凍性和抗腐蝕性也會相應的提高，所以硅粉混凝土比較適用于抗溶出性侵蝕和抗硫酸鹽侵蝕的工程。

1.4 有效地抑制堿骨料反應

硅粉對堿骨料反應有抑制作并且由于硅粉顆粒密封，水的流動速度減慢，從而加少了骨料反應中水的用量。同時，在混凝土中摻入硅灰與其他礦物發生的一系列化學反應產生的低鈣硅比C-S-H凝膠，可以提高容納外來離子的能力。

1.5 降低生產成本

在混凝土中加入的硅粉越多，硅粉混凝土的耐磨性越好。另外硅粉和其他的抗沖磨材料相比價格優廉、施工也比較方便。所以在水工建筑物的抗沖刷部位以及高速公路路面比較適合用硅粉混凝土。另外硅粉的加入也代替了一部分水泥，硅粉相比于水泥價格便宜好多，大大節約了成本。

2 粉煤灰摻料對混凝土性能起到的作用

粉煤灰是由于燒煤發電而得到的，它可以減少水泥或者是細骨料的用量，所以可以減少成本，且大大提高了混凝土的性能，使得水化熱降低。粉煤灰長期堆放，會導致少量的粉煤灰隨廢水排入河流，對環境污染和資源造成了嚴重的浪費。由此我們可以研發新的技術讓廢棄的粉煤灰重新得到利用，變廢為寶。

（1）粉煤灰對混凝土的活性作用很明顯。玻璃體和水泥水花生成的氫氧化鈣會發生二次水化反應，生成的化合物強化了混凝土界面的過渡區，并且也提高了混凝土的后期強度。

（2）充填行為和致密作用。粉煤灰的直徑小而且強度也很高。在混凝土中加入粉煤灰使得結構更加密實。

（3）需水行為和減水作用。粉煤灰的顆粒絕大部分都是球形的玻璃珠，相當于一個滾珠軸承，從而改善了混凝土拌合物的和易性同時混凝土單位體積的用水量也隨之減少。

（4）防止混凝土的溫度上升過快。在大體積混凝土中比較適合摻入粉煤灰，可以讓粉煤灰充分發揮作用。

（5）發生的二次水化反應使得最終的混凝土中氫氧化鈣大大的減少，可以有效地提高混凝土抵抗腐蝕的能力。

（6）加入粉煤灰，可以減少混凝土堿骨料病害。

（7）降低了氯離子的滲透能力，提高了混凝土的互筋性。

3 磷渣摻料對混凝土性能起到的作用

磷渣是一種工業廢渣，它是由黃磷廠生產黃磷的時候產生的。黃磷是由高溫和水淬急冷產生的。在混凝土中加入磷渣會提高其工作性能，使得澆注的效果會變得更好。磷渣在水淬時會產生大量的玻璃體，這些玻璃體本身具有微弱的水硬性。對于高性能的混凝土來說，磷渣可以充分發揮其活性，泌水性也會相應的減少。經相關的研究表明，當礦渣磨得越細的時候，它的活性也相應的越高，摻入混凝土中其作用也會更加明顯。當磷渣粉和粉煤灰一同摻入時，磷渣和粉煤灰會共同發揮作用，相互取長補短。磷渣彌補了粉煤灰的不足，同時粉煤灰有減水的作用可以起到輔助的作用。

4 結語

為了滿足建筑向高層、超高層和大跨度的發展，混凝土今后的方向是輕質高強、多功能。未來社會對混凝土的依賴遠遠超過今天的規模，所以對混凝土中的摻和料的研究也將會越來越深入，粉煤灰、磷渣、硅粉的摻入就是一大突破。

[1]楊醫博.土木工程材料.廣州：華南理工大學出版社，2005.

[2]戈雪良.磷渣粉對水工混凝上性能的影響[J].水力發電學報，2008.