硅灰水泥混凝土性能探讨

彭 利，陈太林，林振荣，章 云

徐州空军学院机场工程系（221000）

硅灰是近20年发展起来的一种高活性掺合料。在混凝土中科学地掺入硅灰，既可提高混凝土性能,又可减少水泥的用量。同时利用了工业废料,有利于保护环境。深入研究并开发硅灰的资源,对进一步推广硅灰混凝土在工程中广泛应用具有重要意义。

1 硅灰的物理性能

硅灰外观为灰色或灰白色粉末，耐火度大于1600 ℃。密度是200～250 kg/m3。其细度和比表面积约为水泥的80～100倍,粉煤灰的50～70倍。硅灰在形成过程中,因相变的过程中受表面张力的作用,形成了非结晶相无定形圆球状颗粒,且表面较为光滑,有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大,活性很高的火山灰物质。它的主要成分是颗粒极细的无定型的氧化硅。

2 硅灰混凝土的性能

2.1 抗折抗压性能

在混凝土中掺加8%等量硅灰代替水泥可以明显提高混凝土3 d和28 d抗折强度。掺加硅灰所配制混凝土的抗折强度3 d达到8.8MPa,比未掺硅灰混凝土提高了44.3%,28 d达到了11.4MPa,比未掺硅灰混凝土提高了50%。在水灰比0.3时，当硅灰掺量小于16%，硅灰混凝土的抗压强度随着硅灰掺量的增加而增大。掺硅灰在同一水胶比情况下，硅灰用量与混凝土强度之间的关系:没有掺硅粉时,水泥用量是500 kg/m3，该用量很大，而掺入硅粉时，7 d～28 d强度有大幅增加，掺入的硅粉在碱性环境中，能迅速发生火山灰反应，生成大量C-S-H凝胶，因此早期强度提高很快，而在后期则趋于稳定。

2.2 抗冻性能

超高强混凝土水胶比极低,混凝土中掺入硅粉后,从其结构上看,虽然水泥石的空隙率与不掺时基本相同,但其粗大孔隙及毛细孔隙大量减少,而超细孔隙增加,超细孔隙对水有较大的吸附作用,使水的冰点下降,从而延缓了冻融的过程,降低了破坏应力。由于强度的提高及结构的改善,从而提高了混凝土的抗冻性。当硅粉掺量过高时,早期收缩增大,产生微裂缝,抗冻性降低。

2.3 抗化学腐蚀性能

硫酸盐、氯盐等以离子形式扩散到混凝土中，与混凝土中的Ca(OH)2水化物发生反应,形成钙矾石。在潮湿环境中钙矾石发生膨胀，使硬化混凝土发生破坏。当混凝土中掺入硅灰后，降低了SO42-和Cl-的渗透能力和混凝土中Ca(OH)2的含量,从而有效地提高了混凝土的抗盐腐蚀性。

2.4 抗渗性能

混凝土材料抗介质渗透的能力主要取决于其内部孔隙率，由于硅灰颗粒小，比水泥颗粒小20～100倍，可以充填到水泥颗粒间的空隙，使混凝土密实,同时硅灰的二次水化作用,新的生成物堵塞混凝土中的渗透通道,故硅灰混凝土的抗渗能力很强,混凝土的渗透性随水胶比的增加而增大。这是因为水灰比混凝土的密实性相对差些。

3 结束语

硅灰作为混凝土掺合料的一种，能够显著的提高混凝土的抗折性能、抗压性能、抗冻性能、抗化学腐蚀性能以及抗渗性能,同时还可以减少环境污染、节约水泥和降低成本,是一项值得深入研究和应用的项目。

[1]杨坪,彭振斌.硅粉在混凝土中的应用探讨[J].混凝土,2002,(1):11-13.

[2]韦思宁.微硅粉在抗渗性混凝土中的作用[J].广西交通科技,2003,28(5):91.

[3]李小敏.硅粉混凝土的强度和耐久性的研究进展[J].2005,32(1):47-48.

[4]丁琳,王立海.硅粉混凝土的抗压强度的试验研究[J].黑龙江大学自然科学学报,2007,24(3):336-339.

[5]崔奇文.硅粉对高性能混凝土性能的影响[J].山西建筑,2008,34(13):193-194.