硅灰对混凝土性能影响的研究进展

2015-04-18王磊石

四川水泥 2015年2期

关键词：硅灰渗透性水胶

王磊石

(江苏中核华兴工程检测有限公司，江苏南京 210000)

一、硅灰对混凝土性能的影响分析

1、对混凝土耐久性的影响分析

（1）硅灰对其抗渗性的影响

混凝土材料的渗透性主要就是体现气体和液体对混凝土渗透的性质。混凝土具有较高的抗渗透性，那么其耐久性就会随之增高，而且在表征混凝土耐久性的时候，混凝土所具有的抗渗性是其重要指标之一。通过Song等人对硅灰影响混凝土微观结构理论的分析与计算，提出了一种新的程序方法，该方法能够可以对硅灰影响混凝土渗透性起到很好的预测作用，并且经过相应的实验对这一理论方法进行了验证。他们计算出，当水胶比例是2:5的条件下，硅灰替代比范围在8%～15%时，混凝土所具有的渗透率基本上已为零，当超过 15%的时候，就会开始增强其渗透率。在经过不同水胶比的对比，发现硅灰替代比为 12%的时候是最佳的硅灰替代比。同时硅灰的细度也会影响混凝土的渗透率，增加硅灰的细度，便会降低混凝土的渗透性。其中氯离子的渗透性就是渗透性的典型代表。

7、硅灰对其抗硫酸盐侵蚀性能的影响

硫酸盐侵蚀是对混凝土耐久性产生影响的一项重要内容，同时也是一种最大危害性、最复杂影响因素的环境水侵蚀。通常情况下，越小的水灰比，其密实度就会越大，硫酸盐容易就难以侵蚀混凝土的内部，进而增强了其抗侵蚀能力。加入硅灰后，会使得混凝土的密实性增强，进而提高了混凝土的抗侵蚀能力。但是掺量的不同会对混凝土的抗侵蚀性能产生不同程度的影响。在Sokkary等人对普通的波特兰水泥以及掺有硅灰的高铝水泥混合物所具有的抗硫酸盐侵蚀能力进行了研究，研究发现，当含有硅灰的高铝水泥量达到 15%的时候，普通的波特兰水泥含量达到85%的时候，就会增强其混凝土所具有的抗硫酸盐侵蚀性能。Sezer等人通过对混凝土硫酸盐扩散物含量进行测试，研究了添加硅灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响。以14周龄期的测试结果为例，在Na2SO4溶液里，其硅灰含量与混凝土硫酸盐含量的关系如表1及图1所示：

表1 硅灰含量与混凝土硫酸盐含量的关系

图1 硅灰含量与混凝土硫酸盐含量的关系

也就是说添加硅灰能对混凝土抗硫酸盐溶液侵蚀起到显著的促进作用。但是在MgSO4溶液中，其硅灰含量与硫酸盐扩散物含量的关系如表2及图2所示：

也就是说当增加到15%的硅灰含量时，并没有减少其硫酸盐扩散物的含量。

8、硅灰对其抗冻融性能的影响

很多水工混凝土建筑都是处在正负温交替的环境中，所以在使用过程中，混凝土通常都会受到循环冻融的作用进而引发受冻破坏的现象。尤其是当施工建筑物处在寒冷地区中，导致其结果破坏的主要原因就是混凝土的抗冻性能不强，所以提高混凝土耐久性的另一重要途径就是解决混凝土材料的抗冻性能。Cwirzen等人试验出当水胶比是3:10的时候，经过冻融循环56次后，加入硅灰的混凝土表面缩放都没有超过500g/m2，动态弹性模量超过90%，并且没有太大的差距。

表2 硅灰含量与硫酸盐扩散物含量的关系

图2 硅灰含量与硫酸盐扩散物含量的关系

2、对混凝土力学性能的影响分析

强度作为新拌混凝土硬化后的重要力学性质，也是控制混凝土质量的主要指标。掺入硅灰会对混凝土的强度产生影响，例如抗拉以及抗压等强度。以抗压强度为例，掺入硅灰虽然能够使得混凝土的劈裂抗拉强度增加，但是并不代表越高的硅灰替代比就是对其抗压强度产生影响的主要因素。在硅灰添加比自5%～25%变化的过程当中，混凝土拌合物7d以及28d条件下的抗压强度如下表3及图3所示：

图3 硅灰含量与混凝土抗压强度的关系

由此可见，提高混凝土弯曲抗拉强度效果最佳就是硅灰替代比为20%的时候。

3、复合掺料改进混凝土性能的研究展望

一种掺料具有单一的性质，如果将两种及其以上的掺料相混合，或许可以形成了具有多种性质的复合掺料，对混凝土性能的改进有可能会达到更好的效果，例如将硅灰和粉煤灰掺合在一起。硅灰是火山灰质材料，其颗粒＜1μm，而且还具有填充效应、高度分散性以及火山灰效应等。将矿物掺和料复掺合起来会形成各组分之间的物理和化学复合效应，其主要产生的效应包括微集料以及火山灰复合效应，对改善混凝土的抗裂性、过渡带结果以及渗透性等都有着良好的效果，进而改善其抗硫酸侵蚀性能。