混凝土中,硅粉的掺量,和作用?
在混凝土中掺加硅粉，可提高混凝土强度。如用水泥用量的10%的硅粉替代水泥，可提高强度25%；另外还能使混凝土的更加密实，提高混凝土的耐久性。
(1)作用机理：当把硅粉掺入混凝土中后，硅粉和水接触，部分小颗粒迅速解，溶液中富Si02贫Ca的凝胶在硅粉粒子表面形成附着层，经过一定时间后，富Si02和贫Ca凝胶附着层开始溶解和水泥水化产生的 Ca(OH)：反应生成C—S—H凝胶。
(2)掺入硅粉可以改变混凝土的一些重要物理性能指标，硅粉颗粒可以填充相对较大的水泥颗粒的孔隙，减少孔隙的体积，但硅粉比表面积很大对和易性的影响更大。因此，一般用水量要随硅粉掺量的增加而增加。但为了保持流动度不变，在掺入硅粉的同时，一般都要加入高效减水剂或超塑化剂。改善和易性在水泥用量<300 kg／rn’情况下，加入硅粉可以改善它的粘聚性，减少泌水量。因为硅粉的比表面积非常大，在新鲜混凝土中的许多自由水都被硅粉粒子所约束，可以大大减少泌水量。从而减少界面水分的积聚，改善界面粘结性能。
(3)当坍落度较大，振捣时间比较长的时候，硅粉混凝土也不易离析。硅粉混凝土增加了塑性收缩开裂的危险性，特别在蒸发速度较高时。塑性收缩开裂可出现在浇筑抹面之后直至混凝土开始凝固，大多发生在混凝土接近初凝的时候。为了防止塑性开裂，混凝土必须覆盖以防止快速蒸发，表面可用麻袋或塑料膜或养护剂覆盖，或者用喷雾的方法来减少蒸发，一些能延缓蒸发的特种外加剂，也曾用来减少塑性开裂的危险。
(4)在没有减水剂和超塑化剂的情况下也会延迟凝结时间，特别是在硅粉含量较高的情况下更是如此。当外掺硅粉以提高混凝土强度时，视所用外加剂的品种不同，对凝结时间影响也不同，有的缩短1～2 h，有的没有明显增加，有的延缓1～2 h。降低空气含量：由于硅粉比表面积较高，同样剂量 引气剂情况下其含气量要减少，尽管使用超塑化剂也是如此。用硅粉取代水泥，可以减少水化热温升。
(5)硅粉水泥的热峰值出现略早于不掺硅粉的混凝土，但总放热量都低于不掺硅粉的混凝土。由于硅粉的加入，产生了火山灰反应和微填料作用，使水泥浆与骨料界面过渡区改善，并使孔结构细化都引起强度增加。但由于用水量增加，要抵消一部分强度增长。掺入硅粉后，对混凝土的强度提高程度可用效率指数来衡量。所谓效率指数是指当用硅粉取代水泥时，1份硅粉对混凝土强度的贡献可能相当于2～ 5倍水泥所能产生的强度，这个倍数称为硅粉的效率指数。随着硅粉掺量的增加，其效率指数逐渐降低，当硅粉掺量>20％时，其效率指数显著降低，>30％时，混凝土的强度甚至反而下降．因此，掺量通常<20％。当硅粉掺量过高时，新拌混凝土将变得非常粘稠而增加施工浇捣的难度。同时，硅粉的价格高于水泥，在满足设计对混凝土强度或其他性能要求的前提下，以少掺为宜，在高性能混凝土中，常用的掺量一般介于5％ ～15％之间。
硅粉混凝土干缩和自生收缩随着水灰比减少而增加。一般硅粉混凝土表现为早期干缩增大而后期减少。为了减少硅粉混凝土早期干缩，可采用延长潮湿养护时间，把硅粉配成浆剂或掺入适当的膨胀剂等。
硅的用途
①高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。
②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造
第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。
③光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。
1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。
2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。在分析硅粉对混凝土作用机理的基础上,从抗折强度和经济性两方面研究了路面混凝土的硅粉最优掺量,并从强度、疲劳特性、脆性、耐磨性和抗冻性等路用性能方面进行了研究.结果表明,与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15～20 kg/m.掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价.最后对掺硅粉路面混凝土施工工艺和技术经济性进行了分析,表明掺硅粉混凝土在路面工程中的应用是可行的.
粉煤灰的作用：粉煤灰使混凝土拌和料和易性得到改善掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性，使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型，并可减少坍落度的经时损失。(2)混凝土的温升降低掺加粉煤灰后可减少水泥用量，且粉煤灰水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这对大体积混凝土工程特别有利。(3)混凝土的耐久性提高由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等.同时由于粉煤灰比表面积巨大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥中的碱，并与碱发生反应而消耗其数量。游离碱数量的减少可以抑制或减少碱集料反应。通常3既的粉煤灰掺量即可避免碱集料反应。(4)变形减小粉煤灰混凝土的徐变低于普通混凝土。粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性千裂与普通混凝土基本一致或略低，但劣质粉煤灰会增加混凝土的干缩。(5)耐磨性提高粉煤灰的强度和硬度较高，因而粉煤灰混凝土的耐磨性优于普通混凝土。但混凝土养护不良会导致耐磨性降低。(6)成本降低掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10%～15%，因而可降低混凝土的成本。
混凝土减水剂是指：
添加在混凝土里面，可以增加混凝土流动性，从而减水用水量，提高混凝土强度，所以也叫减水剂。
外加剂是统称，添加在混凝土里面，以提高某些性能的药剂。
减水剂也属于外加剂的一种。
硅粉，勉强，可以，算是添加剂，但他的主要作用是，可以替代一部分水泥，是一种胶凝材料，可以增加混凝土性能～
所以说，硅粉其实属于胶凝材料的一种，而不是外加剂！
耐高温固井水泥由基本油井水泥H级、G级，外加一定量的外掺料（硅粉、密度调节剂等）及水泥外加剂来构成，其性能主要靠外掺料和外加剂进行调节。耐高温水泥的外加剂主要有降失水剂、缓凝剂、分散剂等。
（1）水泥浆体系
深井高温水泥浆体系主要包括以下几种：
1）超高密度水泥浆体系。深井注水泥常常遇到高压层，为保持井眼压力平衡，井内液柱压力需始终与地层压力保持平衡或略高于地层压力，常常需要使用超高密度水泥浆（3）。高密度水泥浆的实现一般是通过以下途径：①减少水灰比；②提高固体材料的堆积密度；③提高配浆水的密度；④外掺加重材料来完成。
2）防气窜水泥浆体系。为了解决高温高压井环空气窜的发生，目前国内外采用的防气窜剂主要包括以下几种触变性外加剂延迟胶凝材料铝粉混合物以及基质流动阻力剂或阻塞剂（胶乳外加剂）等。胶乳防窜水泥浆不仅具有良好的防窜性能，而且具有良好的失水控制和防漏失性能，可以改善水泥石的韧性，减小水泥环体积收缩，改善水泥环与套管、地层的胶结，同时也具有耐腐蚀性能，延长油井寿命。
3）柔性水泥浆体系。柔性水泥浆通常是在水泥浆中加人柔性外加剂、膨胀剂，以提供长期良好的层间封隔。该体系的特点是有弹性、没有收缩、渗透率极低，可以避免由于井眼压力增加或温度升高引起的应力损坏水泥环，防止形成微环空。
4）特种水泥浆体系。对于井底静止温度在95～430℃的高温油气井，尤其是含有高浓度CO2的地热井，传统的水泥组成往往不能满足固井的需要，一般需在水泥中添加35%～40%的细硅砂或硅粉，将C/S比调到1.0～1.2，以保持良好的强度性能。此外，一种新型磷酸钙水泥材料和特种低密度水泥浆也被应用于此类固井中。
（2）外加剂体系
耐高温固井所用的降失水剂有两大类：一是颗粒材料，包括膨润土、石灰石粉、沥青质材料、热塑性树脂、聚合物微粒等；二是水溶性聚合物，包括纤维素衍生物、非离子合成聚合物、阴离子合成聚合物、阳离子聚合物等。20世纪90年代重点开发了合成聚合物类产品，因为天然聚合物及其改性产品可能因其原料的差异而导致性能不稳，并且在高温下其基本特性将受到破坏而导致失效，合成聚合物有超强的高温稳定性，而且重复生产的产品能一直保持理想的性能，降失水剂较多的是胶乳型高分子化合物、AMPS及乙烯类衍生物与不饱和酞胺、非饱和羧酸、不饱和醋、不饱和腈等的二元或多元共聚物，其抗温抗盐性均非常理想，使用温度可达230℃。国外几大固井公司如哈里伯顿、斯伦贝谢、菲利浦斯等都有抗高温的产品，如哈里伯顿的Halad-314L，SCR-100L，斯仑贝谢GASBLIOCK-D700等。
高温缓凝剂主要有木质素盐及其改性或辅以“增强剂”的产品、有机酸类、糖类化合物、纤维素衍生物、有机磷酸盐、合成聚合物等，其中AMPS与不饱和羧酸的共聚物以及合成有机磷酸盐等，抗温可达200多度。
（3）水泥浆配方与组成
水泥浆体系需要在高温下水泥浆稠化时间可调，失水量低，强度发展快，具有良好的综合性能。超深井高温水泥浆材料组成和功能见表5.1。
表5.1 高温固井水泥浆材料组成和功能
（4）水泥石高温安定性
水泥石高温强度降低主要有两方面的原因：①水泥石中的水化产物在高温下，由高钙硅比的水化物向低钙硅比的水化物转化，破坏了水泥石的原有结构，使水泥石的强度降低，这可以通过控制水泥浆中的钙硅比来解决；②由于外加剂的掺入，使水泥石中的某些水化产物的矿物结构发生变化或水化产物晶格存在缺陷，从而导致高温强度受到损害。对于第一种情况，通过掺入石英粉或硅粉来解决，高温水泥必须保证CaO/SiO2分子比在0.6～0.8，才能防止C—S—H在110℃时转化为α-C2SH，而形成一种雪硅钙石（C6S6H5），它使水泥保持较高的强度和低渗透率，当温度升至150℃时，雪硅钙石通常转化为硬硅钙石（C6S6H5）和少量的白钙沸石（C6S3H2），它们对水泥性能的衰退作用最小。
另外，从水泥石的X射线衍射分析可以看出，其水化产物主要为托勃莫莱石（14埃）和硬硅钙石等低碱性的硅酸钙水化物，这些水化产物均属于高温稳定的水化产物，外加剂的掺加不影响硅粉对高温下水泥石强度衰退的抑制作用，X衍射分析从微观结构上证明了该水泥浆体系的高温稳定性。
