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DL／T 5777-2018 水工混凝土掺用硅粉技术规范图1粉煤灰与硅粉的SEM图片
硅粉是超细粉末，颗粒极其细微，粒径小于1um的颗粒占比 30%以上，平均粒径0.1um~0.15um，仅是水泥颗粒直径的1/100， 其比表面积可达25000m*/kg～30000m*/kg，是水泥比表面积的 50倍～100倍。硅粉的粒度分布与制造方法、电弧炉的操作条件 等有关。 结合激光粒度分析仪，对LT生产的硅粉（其二氧化硅含量 为88.4%）进行颗粒粒径分析，试验结果见表5和图2，其中D10 表示在累计粒度分布曲线中，10%体积的颗粒直径小于该值，单 位为μm；D50、D90与此类似。D（4，3）表示体积平均粒径， 单位为um。试验结果表明，硅粉中粒径小于1um的颗粒占比达 到37.8%。而SC硅粉的粒度分析结果（见表6）表明，该硅粉粒 径小于0.5um的颗粒占比高达89.4%
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T／CECS 559-2018 给水排水管道原位固化法修复工程技术规程(完整正版、清晰无水印).pdf硅粉的激光粒度分析试验结果（干法分
表6SC硅粉的激光粒度分析试验结果
图2硅粉颗粒激光粒度分析试验结果
硅粉颗粒容易团聚，在确定其细度时一般采用水筛法，筛孔 径45um，取10g硅粉，在0.1MPa水压喷头下水筛，得出筛余量。 唐山、北京、上海硅粉，水筛15min，筛余不超过3%。随着硅粉 品质的提高，筛余不断减小，《电炉回收二氧化硅微粉》GB/T21236 对不同品质的硅粉的细度进行了规定，其中SF85硅粉的45um筛 余不得超过10%，如表7所示。
表7不同品质硅粉的45m筛余技术要求
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采用氮吸附法测定不同冶炼厂收集到的硅粉，其比表面积约 为15000m/kg～25000m/kg，平均值为20000m/kg左右，几种 硅粉的比表面积与平均粒径如表8所示。根据经验，硅粉的比表 面积和平均粒径有如下关系： A=B/DR 式中：A一比表面积（m/kg); B一常数（一般为6左右); R硅粉密度（kg/m²); D一硅粉平均粒径 (μm)。
式中：A——比表面积（m²/kg); B—常数（一般为6左右); R—硅粉密度（kg/m²); D—硅粉平均粒径（μm)。
不同冶炼广生产的硅粉的比表面积与平
根据Aitcin等人推算的粒径分布结果如图3所示。
图3几种硅粉的粒径分布
硅粉在水电工程中主要用于配制高强高性能抗冲耐磨混凝 土，用于泄洪洞、消力池、水垫塘等易受冲磨、空蚀部位，混凝
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土的强度等级相对较高（C40以上），纵观我国水电工程应用实践， 用于配制水工混凝土的硅粉比表面积均超过15000m/kg，大多数 在20000m/kg以上（如表4所示）。 综合考虑硅粉的生产工艺以及硅粉在水电工程中的应用现 状，参考国内外标准对硅粉的品质指标技术要求，本规范规定硅 粉的45um筛余按不超过10%、比表面积不低于15000m/kg控制。 （4）需水量比。需水量比与细度、烧失量等参数密切相关， 能较为全面地反映硅粉的品质特性，是选用硅粉的关键控制指标。 硅粉颗粒越细、烧失量越高，则需水量比越大。 硅粉超细颗粒掺入胶凝体系时，需水量比与混凝土拌和物的 流动性、单位用水量直接相关；需水量比越大，达到相同流动性 时混凝土的单位用水量越高。 需水量比还与硅粉的掺量有关，硅粉掺量越高，需水量比也 越大（见表9）。为了规范硅粉的需水量比试验方法，国内各相关 标准基本都是参考《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T18736 规定执行，即以硅粉掺量为10%作为基准制备胶砂，用水量以试 验胶砂流动度达到（基准胶砂流动度土5mm）控制。《高强高性 能混凝土用矿物外加剂》GB/T18736、《电炉回收二氧化硅微粉》 GB/T21236和《砂浆和混凝土用硅灰》GB/T27690均要求硅粉的 需水量比不得超过125%
表9硅粉的需水量比试验结果
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表10流动度相当条件下水泥胶砂的抗压强度
本规范在参照各国标准基础上，改进了国标硅粉活性指数测 试方法，规定试验胶砂中硅粉掺量为10%、保持试验胶砂与基准 胶砂的水胶比相同，测得两者的28d抗压强度比，具体试验方法 见附录B。尽管硅粉需水量比较高，掺入10%硅粉后试验胶砂的
流动度变小，但从实际拌和效果看，胶砂仍然可以成型，且可以 消除外掺高效减水剂带来的适应性不良等问题，见表11。
表11同水胶比条件下水泥胶砂的抗压强度
对比附录B测试方法与国标采用的保持相同流动度、调整用 水量的方法可知，由于硅粉的需水量比远高于水泥，当采用相同 流动度、调整用水量时，试验胶砂的水胶比通常大于基准胶砂水 胶比（0.50），按照硅粉的需水量比为120%计算，试验胶砂实际 水胶比可能在0.60左右（见表10）。从操作简便性考虑，相同流 动度、调整用水量的方法不易于操作和成型。此外，通常水工混
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凝土掺用硅粉是用于配制高强抗冲耐磨混凝土，混凝土的配制强 度较高、水胶比相对较低，根据我国水电工程抗冲耐磨部位混凝 土采用掺硅粉技术方案的推荐施工配合比统计结果，混凝土的水 胶比普遍小于0.40。从工程应用考虑，附录B列出的方法更贴近 于工程实际。因此，本规范给出了相同水胶比的硅粉的活性指数 检测方法。
3.1.2本条参照《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T1873
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表12不同品质硅粉的氯离子含量技术要求
自前我国水利水电工程开发与建设正向江河源头推进，特别 是在我国新疆、西藏等地区，受地质条件影响部分工程用骨料具 有潜在碱活性，为了充分利用工程开挖料、节约工程成本，不得 不采用该种骨料并同时采取有效的碱骨料反应预防措施，其中掺 硅粉是较为常用的一种技术方案。 为了降低混凝土发生碱骨料反应风险，不论采取何种抑制方 案，均需要严格控制混凝土的总碱量。当采用掺硅粉抑制技术方 案时，需要对水泥、粉煤灰、硅粉、骨料、外加剂等混凝土原材 料中的可溶性碱含量进行限定。 结合雅磐江中上游某水电工程开展了硅粉可溶性碱试验，具 体试验结果见表 13、表 14。
表13不同浸泡时间粉煤灰溶出的Na20和K,0含量 试验结果（80℃水溶液浸泡）
的Na0和K0含量试验结果（%）（80
从试验结果可以看出，硅粉在碱溶液浸泡下碱的可溶出率远 高于粉煤灰。 因此，当混凝土用骨料具有潜在碱活性且采用掺硅粉作为抑 制材料的技术方案时，硅粉的碱含量应由供需双方协商确定。 本条参照ASTMC618制定。
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4水工混凝土掺用硅粉的技术要求
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矿渣粉等优质矿物掺和料紧缺的西部地区，该复掺技术方案具有 广阔的应用空间。
（a）抗压强度与硅粉掺量的关系
图4水泥胶砂强度与硅粉掺量的关系
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图5胶砂流动度与硅粉掺量的关系
图6是掺硅粉与掺粉煤灰胶凝体系的水化热对比试验结果。从 试验结果可以看出，硅粉等量替代水泥后，由于硅粉强烈的火山灰 反应，胶凝系统3d和7d水化放热增加，高于掺粉煤灰水泥水化热。
图6硅粉对水泥水化热的影响
自前国内已有水利水电工程成功应用硅粉配制高强高性能混 凝土，大部分用于泄洪洞、水垫塘、船闸等易遭受冲磨部位的抗 冲耐磨混凝土，取得了良好的应用效果。已实践过的工程试验结 果均表明，掺硅粉有助于提高混凝土的早期强度，最关键的是可 以显著提升混凝土的抗冲耐磨性，特别是可以大面积提升混凝土 的抗空蚀作用。 美国陆军工程兵团水道试验站在1983年对Kinzua坝消力池 进行修补时，进行了硅粉混凝土的抗磨蚀试验，试验采用 30cm×12cm的圆板试件，放入罐内，加钢珠75个，加水开动电 机，使叶片带动钢珠转动，转速为1200r/min，模仿含沙水流流旋 涡磨蚀混凝土表面，试验莲续进行72h，结果表明石灰岩骨料的 硅粉混凝土抗磨蚀性能最好，重量损失只有2.2%，而普通钢纤维 混凝土重量损失达9.4%。硅粉混凝土的抗气蚀性能比普通混凝士 好得多。中国水利水电科学研究院的试验结果表明，硅粉混凝土 的抗气蚀能力极强，即使在加空蚀诱导器加速气蚀作用后，硅粉 混凝土的失重率也只有0.58%，仅为普通混凝土气蚀失重的13%， 挂粉混凝土能提高建筑物的抗冲击能力。用10cm×8cm×40cm的 梁式荷载进行跨中集中荷载冲击试验的结果表明，掺硅粉10%的 混凝土其抗冲击能力为普通混凝土的1.43倍；用冲击仪对 10cm×10cm×10cm的立方体试件进行冲击试验的结果表明，掺硅 粉15%的混凝土其抗冲击能力为普通混凝土的2.2倍～5.3倍。 我国部分水电工程应用硅粉技术方案的抗冲磨混凝土主要设 计指标与原材料如表15所示。 A水电站水垫塘等抗冲耐磨部位便用了复掺粉煤灰和硅粉的 技术方案配置C9050混凝土；在）家推荐掺量范围内（5%～10%） 进行硅粉掺量优选试验（见表16），在满足设计要求的前提下， 考虑到施工易裂等因素，确定硅粉掺量5%作为施工配合比推荐 掺量，混凝土拌和物与性能试验结果见表17，在实际使用中取得 了较好的效果。
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DL/T57772018(%)449t4444(ww)882088882886L5555555555(%)5555555555553333333333量sIl96000960009E00096'0E0水ALI辛三111111150
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DL/T57772018抗等8M<8M<8M<8M<级抗等09M<09M<09M09M09M09M DL/T5777 2018 DL/T 5777 2018 DL/T57772018 单位用水量：硅粉属于超细颗粒材料，比表面积是水泥的百 倍左右，其需水量比也远大于水泥。掺硅粉后为保持混凝土的和 易性，需要增加混凝土的拌和用水，即增加混凝土的单位用水量。 具体增加幅度与硅粉的品质、掺量及加入方式有关。 砂率：相同胶凝材料用量下，硅粉等量取代水泥时，由于硅 粉密度比水泥要小得多，因此掺硅粉混凝土拌和物中浆体体积相 比基准混凝土明显增加，这也导致硅粉凝土在拌和过程中黏聚性 与保水性更好。所以，在混凝土配合比设计选择合适砂率时，应 根据硅粉的品质、掺量与加入方式在基准混凝土基础上不做调整 或小幅调整。 配合比计算方法：水工混凝土配合比设计时，通常选择绝对 体积法计算混凝土中各种材料用量。硅粉由于颗粒细、密度小， 会对混凝土拌和物的容重与含气量产生一定影响，因此，推荐掺 硅粉混凝土应参照《水工混凝土配合比设计规程》DL/T5330中 的绝对体积法计算具体的材料用量。 4.0.5硅粉与水泥有较好的适应性，但硅粉由于含有少量杂质、 颗粒较细，可能对减水剂的减水率、引气剂的引气效果、混凝土 的凝结时间等产生影响，应在混凝土原材料选择阶段及时进行外 加剂与硅粉的适应性试验。 4.0.6目前水工混凝土掺用硅粉有三种方式：粉状硅粉、加密硅 粉和硅粉浆。粉状硅粉是标准硅粉，其中无定形二氧化硅含量大 于90%，密度为2200kg/m左右。加密硅粉是用机械和物理方法 使硅粉颗料产生附聚和压实作用，堆积密度是粉状硅粉的3.5倍 左右，在光学显微镜下硅粉聚合物呈球状体，且大部分粒径小于 100um。硅粉浆的制备工程：使用搅拌机将水和硅粉按重量比 （1:1）拌和若于时间直至颗料全部悬浮于水中为止，掺入一定的 稳定剂，使浆液在正常气温条件下能够稳定在72h以上。 关于硅粉的形态对混凝土，特别是高强混凝土的28d及更长 龄期的抗压强度、抗冻性能以及抗渗性能、抗氯化盐侵蚀性影响， 存在不同的认识。小浪底工程为了解决硅粉的供应问题和提高混 凝土品质，开展了加密硅粉、硅粉浆与粉状硅粉的对比论证试验 （见表24）。结果发现，这三种不同形态硅粉配制的混凝土的性能 无重大差异。 从新拌混凝土性能看，为达到与基准混凝土相同的落度 与含气量，掺入这三种形态硅粉的混凝土所需的高效减水剂和 引气剂的用量均要小幅增加，其中硅粉浆混凝土用量最高，其 次为加密硅粉混凝土，粉状硅粉混凝土的外加剂增量最小。 而且，加密硅粉在搅拌时最易控制，掺入加密硅粉的硅粉浆、 水泥浆和混凝土试件在试拌抹面处理比其他两种形态硅粉要容 易些。 表24小浪底开展的不同形态硅粉混凝土的配合比 以及部分性能试验结果 DL/T57772018 DB62／T 3143-2018 附着式升降脚手架应用技术规程DL/ T 5777 2018 DL/ T 5777 2018 混凝土收缩裂缝的主要技术措施之一。由于硅粉颗粒细、需水量 比高、早期水化快，掺硅粉混凝土的早期收缩大、水化热高，为 防止硅粉混凝土表面出现收缩与温度裂缝，混凝土浇注后宜尽早 开始表面养护，且适当延长养护时间 DL /T 5777 = 2018 T／CIS 47001-2018 船舶气象仪通用技术规范.pdf5掺硅粉混凝土的质量控制和检查 5.0.1～5.0.2《水工混凝土施工规范》DL/T5144对混凝土的质量 控制和检查作了详细明确的规定，掺硅粉的混凝土的质量控制和 检查照此执行。