硅粉的物理特性　　硅粉的主要品质指标是它的SiO：含量和细度。SiO：含量越高、细度越细，其对混凝土的改性效果也越好。因各国的试验方法不同，其对硅粉主要品质指标的规定也不一样。　　(1)硅粉是一种非常细的粉末，主要成分是颗粒极细(0．1～0．2斗m)的无定型的二氧化硅。它的平均粒径比水泥小100倍，比表面积约为15～20m2／g。　　(2)因为硅是从蒸气冷凝而得，故其粉末具有球状形态。　　(3)这种粉末含有85％～95％以上玻璃态的活性二氧化硅。　　(4)硅粉的密度为2．2～2．59／cm3，堆积密度为200—300kg／in5。　　硅粉掺入混凝土后，对新拌合硬化混凝土的作用与上述几个特性有关。硅灰的物理性质决定了硅灰的微小颗粒具有高度的分散性，可以充分地填充在水泥颗粒之间，提高浆体硬化后的密实度。　　

　　硅灰混凝土施工　　(1)硅灰掺用方法应为多代水泥法和等代水泥法，掺量应根据其水化反应速度、发热量、工作性、强度等由试验确定，一般宜为3％～10％的水泥用量，称量应准确，允许误差不超过±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时，宜与粉煤灰、磨细矿渣粉共掺，同时需适当加大减水剂、保塑剂或缓凝剂的用量。　　(2)硅灰的细度极细，需水量很大，在高强混凝土中掺用硅灰应同时使用各类减水剂降低单位用水量。有抗冰冻、盐冻要求时，可掺用引气剂。当水胶比很低时，可同时掺减缩剂、膨胀剂对其自收缩进行补偿。硅灰和外加剂的zui佳掺量应通过试验确定。高强高性能混凝土掺用硅灰应同时掺用减水剂或增大其掺量，可在规定工作性条件下降低单位用水量；有抗冰冻、盐冻要求时可掺用引气剂，其含气量要求可适当减小。由于掺用硅灰、减水剂，并大幅度降低用水量，会导致较大的自干燥收缩，在配合比设计时应考虑补偿措施。如掺减缩剂、膨胀剂等。国内已有多项工程实例说明这些措施的可行性。　　(3)硅灰混凝土应在满足增强效果的同时，满足施工操作时段内的工作性要求，宜复配保塑剂或缓凝剂进行坍落度损失控制。掺用硅灰的高强高性能混凝土如发现坍落度损失较大、较快时，应更换外加剂，例如氨基磺酸盐、聚羧酸盐类外加剂对掺硅灰混凝土坍落度损失要小于萘磺酸系列的。当只有萘磺酸盐外加剂时，可考虑复合缓凝剂和保塑剂改善坍落度损失。　　(4)硅灰混凝土的搅拌时间应延长20～30s，并应定时清洗搅拌锅；运输、输送、浇筑时间应尽量缩短。硅灰的细度大，搅拌均匀须适当延长时间20—30s，并应及时清洗搅拌锅，防止其在锅内黏附并快速硬化；运输、输送、浇筑时间应尽量缩短，减小坍落度损失对结构密实度带来的不利影响。　　(5)硅灰混凝土应适当延长振捣时间，缩小振捣间距，振捣密实后，应立即进行表面修整和抹面。硅灰混凝土施工每道工序操作和间隔时间应尽量缩短，总施工时间不应超过1.5h。硅灰混凝土较黏稠，达到相同密实度的振捣时间应适当延长，并缩小振捣间距。硅灰混凝土施工每道工序操作和间隔时间应尽量缩短，总施工时间超过1.5h将无法振捣密实。　　(6)硅灰混凝土抹面修整后，表面出现变干即应喷雾养生，并应加强散热和保湿。宜采用水管喷淋、蓄水、浇水养生或覆盖保湿膜、土工毡、麻袋、草袋洒水保湿及散热养生方式。硅灰混凝土的zui短养生时间不应少于7d。掺硅灰混凝土由于水胶比小，发热量大、需水量大，又具有自干性，表面泌水少，容易出现初凝前的塑性收缩引起的早期裂缝，故必须十分重视终凝前的保湿养生。在终凝后即可覆盖保湿膜、湿麻袋、湿草袋等或蓄水、喷淋浇水养生，zui少至7d。这是保证强度、耐久性和满足防裂的要求。　　(7)硅灰用于热天施工、干燥条件高强混凝土或大体积中强混凝土结构时，可采取下述控制温升、干缩和自收缩开裂的有效措施：　　1)施工时都应进行水化温升监控，以避免温度裂缝。　　2)中、低强度大体积混凝土中，为降低水泥用量，降低绝热温升可使用多代水泥法，1kg硅灰取代3～5kg水泥，与增加水泥用量相比，达到同强度要求，硅灰多代水泥的混凝土水化热会降低。　　3)通过早期喷雾、及时洒水、保湿覆盖等强化养生措施，解决硅灰高强高性能混凝土的自收缩与干缩偏大的问题。实践证明可以做到不裂。　　4)干旱地区应特别注重保湿养生，避免混凝土结构表面干燥发白，防止开裂。

　　锰铁合金有何特点和用途？　　锰铁主要是锰与铁的合金，其中还有碳、硅等元素。按照碳含量的不同，锰铁可分为中碳锰铁、低碳锰铁。含有足够量锰和硅的合金为锰硅合金，锰硅合金是由硅和锰及其他少量杂质元素组成的。　　锰铁合金中的锰元素是钢铁工业中必不可少的元素，俗语道：“无锰不成钢。”大约80％的锰被用作炼钢脱氧剂，它能细化钢的晶粒，提高钢的淬透性；锰又常用作合金剂，可增强钢的抗大气腐蚀性，并可提高钢的可锻性和可轧性。耐磨高锰钢广泛应用于制造挖土机、破碎机的设备构件。在冶炼不锈钢时，锰能代替稀缺的金属镍。锰硅合金是炼钢的复合脱氧剂和合金元素添加剂。用锰硅合金脱氧形成的脱氧产物熔点低，容易上浮。　　

　　什么是金属硅？　　金属硅又称结晶硅或工业硅，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂。硅是非金属元素，呈灰色，有金属色泽，性硬且脆。硅的含量约占地壳质量的26％；相对原子质量为28．80；密度为2．339／cm3；熔点为1410。C；沸点为2355℃；电阻率为214012·m。　　按照金属硅中铁、铝、钙的含量，可把金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。　　金属硅的附加产品包括硅微粉、边皮硅、黑皮硅、金属硅渣等。其中硅微粉也称硅粉、微硅粉或硅灰，它广泛应用于耐火材料和混凝土行业。　　金属硅(si)是工业提纯的单质硅，主要用于生产硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。在耐火材料工业中，主要用作抗氧化剂。金属硅在工业上的主要应用如下。　　(1)生产硅橡胶、硅树脂、硅油等硅　　硅橡胶弹性好，耐高温，用于制作医疗用品、耐高温垫圈等。　　硅树脂用于生产绝缘漆、高温涂料等。　　硅油是一种油状物，其黏度受温度的影响很小，用于生产润滑剂、上光剂、流体弹簧、介电液体等，还可加工成无色透明的液体，作为防水剂喷涂在建筑物表面。　　(2)制造高纯半导体　　现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的，而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料，可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。　　(3)配制合金　　硅铝合金是用量大的硅合金。硅铝合金是一种强复合脱氧剂，在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率，并可净化钢液，提高钢材质量。硅铝合金密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性能好，用其铸造的合金铸件具有很高的抗冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高使用寿命，常用其生产航天飞行器和汽车零部件。　　硅铜合金具有良好的焊接性能，且在受到冲击时不易产生火花，具有防爆功能，可用于制作储罐。　　钢中加入硅制成硅钢片，能大大改善钢的导磁性，降低磁滞和涡流损失，可用其制造变压器和电机的铁芯，提高变压器和电机的性能。　　随着科学技术的发展，金属硅的应用领域还将迸一步扩大。金属硅的主要产区：西南地区的云南、四川、贵州、广西，华中的湖南、湖北，华东的福建地区，东北地区主要是黑龙江的黑河、临江地带以及吉林和辽宁，另外还有内蒙古。　　

　　金属硅的制备技术　　金属硅又可以称为冶金硅、粗硅或工业硅，在晶体结构上金属硅也是呈多晶状态，纯度约为98％～99％。它主要用做钢铁、等硅制品的添加剂，有少量(约2％左右)的金属硅经过进一步提纯，制备成太阳能级和半导体级多晶硅。　　金属硅的原材料石英砂，是SiO：的一种形态。为了提高金属硅的纯度，降低生产成本，一般对金属硅的原材料矿——石英矿有一定的纯度要求，并不是所有的石英砂都能作为硅材料的原料。　　制备金属硅一般利用电弧炉，原料为纯度在98％～99％左右的石英砂和焦炭或木炭。在2000℃左右进行还原反应，可以生成金属硅，其主要反应式为　　SiO23C-----SiC2C0(3．8)　　2SiCSiO2-----3Si2C0(3．9)　　从式(3．8)和式(3．9)可知，除了生成硅之外，还会产生大量的CO有害气体，它在空气中和氧气作用，会进一步生成大量的CO2，成为污染环境的有害气体，如下式所示：　　2C002----2C02(3．10)　　图3．3所示为金属硅制备的示意图，从图中可以看出，一般利用碳电极产生电弧，在高温下产生熔体的硅，被收集后，是金属硅。同时，在炉子的底部产生炉渣，在表面有CO2溢出。　　金属硅的制备相对耗能，也会产生空气污染。因此，如何降低能耗以及如何减少CO2的排放量是目前研究的重 点。另外，在选择石英原料方面，如何使其具有尽可能少的B、P杂质，也是一个值得关注的问题。

　　硅粉的物理特性　　硅粉的主要品质指标是它的SiO2含量和细度。SiO2含量越高、细度越细，其对混凝土的改性效果也越好。因各国的试验方法不同，其对硅粉主要品质指标的规定也不一样。　　(1)硅粉是一种非常细的粉末，主要成分是颗粒极细(0．1～0．2um)的无定型的二氧化硅。它的平均粒径比水泥小100倍，比表面积约为15-20m2／g。　　(2)因为硅是从蒸气冷凝而得，故其粉末具有球状形态。　　(3)这种粉末含有85％-95％以上玻璃态的活性二氧化硅。　　(4)硅粉的密度为2.2～2.59／cm3，堆积密度为200～300kg／m3。　　硅粉掺入混凝土后，对新拌合硬化混凝土的作用与上述几个特性有关。硅灰的物理性质决定了硅灰的微小颗粒具有高度的分散性，可以充分地填充在水泥颗粒之间，提高浆体硬化后的密实度。　　2．化学特性　　硅粉一般含有90％以上的SiO2，且大部分为无定型二氧化硅，其成分则根据合金品种不同而有变化。我国部分地区生产的硅粉化学成分见表4.5-3。　　由表4·5-3-1可知，硅灰的主要化学成分为非晶态的无定型二氧化硅(SiO：)，一般占90％以上。高细度的无定型SiO：具有较高的火山灰活性，即在水泥水化产物氢氧化钙(Ca(OH)z)的碱性激发下，SiOz能迅速与Ca(OH)：反应，生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H)，提高混凝土强度并改善混凝土性能。　　硅粉是铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时，从烟尘中收集的一种飞灰。硅粉的颗粒主要呈球状，粒径小1um，平均粒径约0.1um。用氮气吸附方法测定的比表面积达180000cm2／g，比水泥颗粒细两个数量级。　　硅粉的主要成分为无定型SiO2。与粉煤类似，硅粉能与水泥水化产生的Ca(oH)2起反应生成C．S．H凝胶。由于硅粉SiO2含量极高(通常用于高强混凝土中的硅粉的SiO：含量高达85％以上)，上具有极高的火山灰活性，对混凝土早、中期的强度发展特别有利。　　此外，当它均匀地分布于水化产物中时，其极细的颗粒还具有良好的微填充效应，使混凝土的孔结构充分致密。　　上述两个特性使得高性能混凝土的强度与耐久性显著提高。

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