硅灰:SF85——[provor_city]高强与超高强混凝土活性掺合料
一、硅灰:SF85概述
硅灰:SF85,是由硅铁合金冶炼过程中产生的高温烟气经收尘、提纯、加密处理后得到的超细无定形二氧化硅活性矿物掺合料,SiO₂含量≥85%(故命名为SF85),平均粒径0.1~0.3μm,约为水泥颗粒的1/100,是水泥基材料实现高强、高韧、高耐久的核心活性组分,简称"SF85硅灰"。
[provor_city]近年超高层地标、跨江跨海桥梁、UHPC预制构件产业园、海上风电基地、滨海地下管廊等项目密集落地,但传统普通混凝土要满足C80以上高强度、F300以上抗冻融、Cl⁻迁移系数≤1×10⁻¹²m²/s的高耐久要求时,要么需极低水胶比导致施工性差,要么后期易出现自收缩开裂、侵蚀介质侵入等问题,不得不反复进行维修。
SF85硅灰的火山灰活性是Ⅱ级粉煤灰的10倍,其微填充效应是未加密普硅灰的200倍(加密后松散容重500~700kg/m³,更易与胶凝材料均匀分散),胶凝体系与SF85硅灰组合成一个整体后,混凝土局部密实度提高了40倍,氯离子、冻融、硫酸盐侵蚀风险降低,掺SF85的UHPC、STC等高耐久结构寿命可达100年。
二、硅灰:SF85主要性能指标
执行标准:GB/T 27690-2011《砂浆和混凝土用硅灰》
项目 | 依据 | 技术指标 |
|---|---|---|
SiO₂含量(%) | GB/T 27690 | ≥85 |
比表面积(m²/kg) | GB/T 8074 | ≥15000 |
含水率(%) | GB/T 27690 | ≤1.0 |
烧失量(%) | GB/T 27690 | ≤4.0 |
7d活性指数(%) | GB/T 27690 | ≥105 |
28d活性指数(%) | GB/T 27690 | ≥115 |
需水量比(%) | GB/T 27690 | ≤125 |
氯离子含量(%) | GB/T 27690 | ≤0.02 |
备注:每立方高强混凝土中SF85硅灰参考掺量为胶凝材料总量的5%~15%,UHPC、STC等特殊场景下可提升至10%~20%;性能指标可根据[provor_city]项目所处环境(如[provor_city]滨海高盐雾区、北方除冰盐区、高寒冻融区)定制高纯型(SiO₂≥90%)、早强型。
三、硅灰:SF85应用范围
1、新建高强/超高强混凝土用SF85硅灰
适配[provor_city]新建超高层核心筒、跨江跨海大跨度桥梁、海上风电基础、地下管廊高强衬砌、UHPC预制构件厂等新场景,采用"C60以上胶凝体系+5%~15% SF85硅灰+聚羧酸高性能减水剂"配比,可制备C80~C150高强混凝土、自密实混凝土、UHPC等,无需额外加厚结构,自重轻,强度与耐久性是普通C40混凝土的5~10倍。
2、旧结构高强修复用SF85硅灰
适配[provor_city]建成10年以上的老旧跨线桥墩柱、预制构件缺陷修补、高强灌浆料、海工结构表层修复等已出现表层剥落、承载力不足的场景,先对基层疏松层凿除、钢筋除锈,再浇筑掺10%~15% SF85的高强UHPC/灌浆料,优势在于:早强高、流动性好,可快速恢复使用。
如[provor_city]某2005年建成的跨线桥旧墩柱,因重载车反复碾压出现表层剥落、钢筋微露,采用"凿除疏松层+绑扎φ8钢筋网+浇筑掺12% SF85的UHPC修补层(厚60mm)"方案,在不封闭交通的情况下夜间错峰施工,3天后即可通行80吨重载矿车,韧性好能够承载矿车通行,并显著提升墩柱使用寿命,施工周期仅为20天。
3、正交异性钢桥面/STC铺装用SF85硅灰
SF85硅灰是STC、轻型组合桥面铺装层的核心活性组分,可减轻预制构件尺寸和自重,且保证预制构件承载力等力学性能;节点连接可简化,便于施工,且节点更加牢固,地震/重载/盐蚀作用下不会成为整个桥梁的薄弱点,尤其适配[provor_city]跨线钢箱梁、滨海跨海桥、城市高架等场景。
轻型组合桥面主要由正交异性钢桥面板、掺SF85的STC层、粘结层及面层组成,主结构上层主要由STC层、栓钉和结构网组成,SF85的填充与火山灰效应是保证STC高韧性、高耐久的核心。
4、预制梁板湿接缝/UHPC构件浇筑用SF85硅灰
常规普通高强混凝土湿接缝设计方案存在很多问题:
⑴、湿接缝/预制拼缝处钢筋分布密集,普通高强混凝土粘度大,导致混凝土极难浇筑密实,施工难度大;
⑵、湿接缝宽度过大,现场工程量多;
⑶、湿接缝处受力情况复杂,易于破坏,属于桥梁/预制结构的薄弱点。
采用掺SF85硅灰的UHPC/高强混凝土浇筑湿接缝可以很好地解决上述问题:
⑴、减少湿接缝处钢筋的数量,掺SF85的UHPC流动性良好,无粗骨料(或采用5~10mm细石),可以保证[provor_city]预制装配、UHPC构件项目现场浇筑的施工质量;
⑵、湿接缝宽度可以减少到1/3以上,降低现场施工的作业量;
⑶、SF85硅灰自身带来的高密实、高力学性能,可以保证湿接缝从原本的薄弱点变成现在的强点,适配[provor_city]高烈度抗震区、滨海装配、UHPC产业园项目要求。
四、硅灰:SF85施工工艺
1、配合比(以C100 UHPC为例)
胶凝材料总量(水泥:矿粉:SF85硅灰=7:2:1):水:聚羧酸减水剂:钢纤维=10:(2.5~3):(0.2~0.3):(1~3)
- 当[provor_city]项目为滨海高耐久场景时,SF85掺量取上限15%(胶凝占比),减水剂掺量取上限0.3%;[provor_city]低温(5~15℃)施工时,可选用早强型SF85,掺量取中值10%,减水剂取0.25%。
2、搅拌
投入水泥、矿粉、SF85硅灰到搅拌机,干拌1分钟至色泽均匀(避免硅灰结团),加入60%拌合水+聚羧酸减水剂搅拌2分钟,加入细骨料、粗骨料(若有)继续搅拌2~3分钟,最后加入钢纤维(掺量通常不超过3%,可以逐渐或分次加入),待钢纤维分散均匀后进行浇筑,并振动成型,而后进行养生。
当制备UHPC时无粗骨料,可在加入减水剂后直接加细骨料,再放钢纤维,避免纤维结团。
3、养生
SF85硅灰制备的高强/超高强混凝土层保湿养护用的节水保湿养护膜应由高分子吸水树脂和不透水塑料面膜制成,其质量应符合JTG/T F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》中3.11.3规定。
高温期[provor_city]施工时,宜选用白色反光面膜的节水保湿养护膜,避免阳光直射导致表层失水过快、出现塑性裂缝;
低温期[provor_city]施工时,宜选用黑色或蓝色吸热面膜的节水保湿养护膜,气温低于5℃时需额外覆盖保温棉被,确保胶凝体系充分水化,养护周期不少于7天(UHPC、STC等场景建议养护14天),期间避免重载扰动、雨淋积水。
执行参考标准:GB/T 27690-2011《砂浆和混凝土用硅灰》、JGJ/T 281-2012《高强混凝土应用技术规程》

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