超細粉體在復合材料中的功能作用及加工技術(shù)

超細粉體一般指小于10um的顆粒集合體，是某些天然礦物和人造礦物的主要利用形式。礦物超細粉體作為復合材料的組成部分，具有明顯改善材料各種性能的功能作用，同時還使材料的加工成本降低，價值提高，加工過程易于進行。多年來,隨著粉體工程和礦物加工技術(shù)的日益進步，各類復合材料用的功能性礦物粉體不斷研制成功和投入生產(chǎn)使用，為高新技術(shù)和新功能材料的發(fā)展起到了不可替代的作用。另外，礦物超細粉體的使用，還提高了礦產(chǎn)資源和工業(yè)廢料的綜合利用價值。

　　超細粉體在復合材料中的作用，即使用功能既取決于礦物的自身性質(zhì)，也取決于礦物原料加工后的改進。除超細粉碎外，表面處理和原料間的復合也往往是其產(chǎn)生功能作用的重要途徑。

　　礦物超細粉體在各類復合材料中的作用可簡單表述為降低成本、改進功能和改善制品加工工藝三大作用。不過,由于不同復合材料間性質(zhì)的差異,礦物超細粉體的作用無疑也具有明顯差異與不同側(cè)重，因而，對其質(zhì)量要求和相應的加工手段也往往有所差別。

　　超細粉體的功能作用及產(chǎn)生原因

　　高性能混凝土（HPC）是具有高強度、高抗?jié)B性、高工作性和體積穩(wěn)定性的優(yōu)異混凝土，它是混凝土技術(shù)進入高科技時代的產(chǎn)物。其中，作為活性礦物摻合料的超細粉與降低混凝土水灰比的高性能減水劑一起被認為是混凝土達到高性能的最重要的技術(shù)手段。

　　根據(jù)HPC的理論研究，混凝土為了達到高強度與高耐久性，必須具有足夠的抗?jié)B性，必須改善水泥石與骨料之間的界面結(jié)構(gòu)以達到整體增強。礦物超細粉的加入，正是通過達到這些目的而起到功能作用的。

　　礦物超細粉在HPC中的功能作用可表述為活性效應和微顆粒效應兩種機理?；钚孕侵赋毞蹍⑴c和促進HPC增強反應所體現(xiàn)出的作用；微顆粒效應則指借助顆粒的物理性質(zhì)改善HPC的某些結(jié)構(gòu)或改善反應環(huán)境而起到的增強作用。

　　礦物超細粉的活性效應首先表現(xiàn)為火山灰效應，即礦物超細粉體與水泥水化釋放的Ca（OH）2反應，生成水合硅酸鈣，提高水泥石強度。超細粉體的火山灰效應及其程度取決于組成粉體的礦物組分與化學成分，以活性SiO2為主要成分的硅灰、粉煤灰以及爐渣和天然沸石等，均具有顯著的火山灰效應；礦物超細粉的活性效應還表現(xiàn)為它在粉碎等加工過程中因產(chǎn)生機械力化學效應而體現(xiàn)出的對反應的促進。礦物在粉碎，特別是超細粉碎條件下，伴隨著顆粒的細化，還通過產(chǎn)晶格缺陷在礦物表面貯存能量生成活性點，因此提高相間反應的機會與程度。

　　礦物超細粉在HPC中的微顆粒效應表現(xiàn)為填充作用、級配調(diào)節(jié)作用和調(diào)節(jié)

　　水化產(chǎn)物分布的“晶核作用”。填充作用是由于微細顆粒的粒徑遠小于水泥粒子，所以前者可填充在后者的空隙中提高水泥石的密實度，降低用水量。調(diào)節(jié)級配作用是指超細粉體與HPC中其它固體組分存在粒徑上的差異，可改善膠凝材料系統(tǒng)的顆粒粒徑分布，導致系統(tǒng)的顆粒堆積更緊密，更合理。晶核作用是指微顆粒在系統(tǒng)中均勻分散，在水泥水化中起到類似“晶核效應”的作用，提高凝膠體形成數(shù)量并使水化產(chǎn)物在整個界面過渡層內(nèi)分布趨于均勻。研究表明，在HPC中加入超細沸石粉可提高過濾層中SiO 2/CaO比例和C—S—H相，因而界面結(jié)構(gòu)得到改善，力學性能得以明顯提高。

　　礦物超細粉在HPC中的功能作用還包括抵抗硫酸鹽和各種離子侵蝕的耐久性作用。某些粉體（水淬礦渣和磷渣等）還具有減水效應。