硅微粉對超低水泥澆注料流動性影響的研究

1、硅微粉對超低水泥澆注料流動性影響的研究摘 要 采用不同硅微粉，研究了其對高鋁澆注料基質(zhì)泥漿粘度的影響，結(jié)果表明基質(zhì)泥漿粘度隨硅微粉加入量增加而增大，這是因?yàn)楣栉⒎叟c水反應(yīng)形成水化產(chǎn)物，水化產(chǎn)物發(fā)生聚合，分子的體積增大，使?jié){體層流阻力增大，導(dǎo)致泥漿粘度上升，而隨硅微粉含量增加，澆注料的振動流動性增加，這與硅微粉的填充減水機(jī)理密不可分。關(guān)鍵詞 硅微粉 粘度 澆注料 振動流動值1 前言硅微粉以其良好的減水，促流效果在低水泥、超低水泥及無水泥澆注料中得到了廣泛應(yīng)用。有報(bào)導(dǎo)關(guān)于硅微粉對澆注料泥漿流變性的影響1，也有報(bào)導(dǎo)關(guān)于硅微粉對超低水泥澆注料的振動流動性影響2，但這二者之間的關(guān)系不甚明了。高鋁質(zhì)澆注料

2、是超低水泥澆注料中用途最為廣泛的一種。本文采用不同硅微粉，研究其對高鋁澆注料基質(zhì)泥漿年度的影響，同時(shí)研究了它對此類澆注料振動流動性的影響，并對硅微粉的不同作用機(jī)理進(jìn)行了分析。2 試驗(yàn)2.1 原料試驗(yàn)所用原料的化學(xué)組成如表1所示。2.2 試驗(yàn)方法采用NDJ-8S數(shù)顯粘度計(jì)測量基質(zhì)泥漿的粘度。采用電動跳桌測量澆注料的振動流動值。試驗(yàn)錐尺寸為70（上）/100（下）mm60mm(高)。垂直移去試驗(yàn)錐后跳桌跳動30次后，沿圓周方向均勻測定8個(gè)方向的流動值，每一振動流動值均為這8個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。2.3 基質(zhì)泥漿粘度的測定澆注料采用顆粒：細(xì)粉70：3030細(xì)粉中固定水泥含量為3，研究了A、B、C三種不同硅

3、微粉對基質(zhì)泥漿粘度的影響。試驗(yàn)配比如表2所示。外加0.15三聚作為分散劑。準(zhǔn)確稱量后，加入分散劑和20水。在水泥凈漿攪拌機(jī)中充分混勻制成泥漿，待轉(zhuǎn)子插入泥漿1min后開始測定泥漿粘度。2.4 澆注料振動流動值的測定研究了A、B、C三種不同硅微粉對澆注料振動流動性的影響。澆注料試驗(yàn)配比如表3所示。準(zhǔn)確稱量后，外加入0.15三聚在水泥膠砂攪拌機(jī)中干混3min后，加入適量水均勻攪拌6min后測量振動流動值。3 試驗(yàn)結(jié)果3.1 硅微粉對基質(zhì)泥漿粘度的影響硅微粉對基質(zhì)泥漿粘度的影響如圖1所示。由圖1可見，當(dāng)基質(zhì)泥漿加入2%的硅微粉時(shí)，體系的粘度大幅度降低。這是由于硅微粉在水中發(fā)生如下水化變化：SiO2+

4、H2O=H2SiO3H2SiO3水解形成如下膠團(tuán)結(jié)構(gòu)：SiO2mnSiO3-.2(n-x)H*2xH*當(dāng)有分散劑存在時(shí)，膠體粒子表面形成雙電層的重疊而產(chǎn)生靜電斥力，即克服了質(zhì)點(diǎn)間的范德華力，降低了界面能，防止了粒子間的吸附聚凝；另一方面，膠體粒子周圍吸附了分散劑而形成溶媒層。這兩方面共同作用，增大了基質(zhì)泥漿的流動性，于是體系的粘度下降。當(dāng)硅微粉加入量超過2%以后，隨著硅微粉加入量的增加，體系粘度不斷升高，這是因?yàn)楣栉⒎叟c水反應(yīng)形成水化產(chǎn)物，水化產(chǎn)物發(fā)生進(jìn)一步聚合，增大了分子的體積，漿體層流阻力增大，導(dǎo)致粘度上升。根據(jù)Einstein公式3，層流狀態(tài)下，分散體系（或溶液）的粘度（）由以下式表示：

5、 =0(1+k )式中：0為分散介質(zhì)（或純?nèi)軇┑恼扯?k為常數(shù)，對于球形粒子，k=2.5為分散相在全部分散體系中所占的體積分?jǐn)?shù)；隨著硅微粉加入量增加，值增加，體系的增加。3.2 硅微粉對澆注料振動流動值的影響硅微粉對澆注料振動流動值的影響如圖2所示。其中硅微粉加入量為2%時(shí)，澆注料的加水量為7.75%；硅微粉加入量為4%時(shí)，澆注料加入量為6.52%；硅微粉加入量為6%時(shí)， 澆注料的加水量為5.2%。由上圖可見，硅微粉由2%增加到4%時(shí)， 澆注料加水量由7.75%減少至6.52%，其中使用硅微粉A、C的澆注料振動流動性基本不變，而使用硅微粉B的澆注料振動流動性還有較大幅度提高。這一結(jié)果是與硅微

6、粉的減水機(jī)理分不開。一般，澆注料中耐火骨料和粉料分級搭配，表現(xiàn)上較緊致，但很難達(dá)到最緊密堆積，坯體中留有的大量孔隙被水填滿。當(dāng)澆注料的需水量減少，從而達(dá)到減水的目的。硅微粉是具有明顯球形的粒子，很容易進(jìn)入澆注料中微小的孔隙，加之粒徑又小，所以減水效果良好。圖2還顯示，在相同的條件下，硅微粉的種類對澆注料的振動流動性有不同影響。硅微粉加入量超過2%后，硅微粉B的減水效果最好，其次是硅微粉C，而微硅粉A的減水效果最差。這可能與硅微粉的表面形狀有關(guān)。硅微粉是非晶質(zhì)或無定形二氧化硅，比表面積大，易吸附空氣中的水發(fā)生團(tuán)聚。無定形二氧化硅的結(jié)構(gòu)顯示圖3。由圖3可見，硅微粉內(nèi)部有毛細(xì)血管通道，其表面有斷鍵。

7、這些斷鍵在水中易形成Si-OH（硅烷醇基）且離解后形成膠團(tuán)。這種膠團(tuán)的分散凝聚作用很大程度上依賴于膠團(tuán)外層的動電位（電位），而膠團(tuán)的動電位又與硅微粉本身堿金屬含量有很大關(guān)系。硅微粉B的減水效果好，與其較低的堿金屬含量（K2O及Na2O）有關(guān)。4 結(jié)論高鋁質(zhì)超低水泥澆注料基質(zhì)泥漿粘度隨硅微粉加入量增加而增大，這是因?yàn)楣栉⒎叟c水反應(yīng)形成水化產(chǎn)物，水化產(chǎn)物發(fā)生聚合，分子的體積增大，使?jié){體層流阻力增大，導(dǎo)致泥漿粘度上升。但這并不表明澆注料的振動流動性隨硅微粉加入量增加而降低。相反，在一定的加入范圍內(nèi)，硅微粉含量增加，澆注料的振動流動性也增加，這與硅微粉的填充減水機(jī)理密不可分。因此，得出結(jié)論：硅微粉對基質(zhì)粘度影響的研究不能替代其對澆注料振動流動性影響的研究，硅微粉在這兩個(gè)體系中的作用機(jī)理是完全不同的。參考文獻(xiàn)1 葉方保，Rigud M, 劉新紅