硅灰水泥混凝土性能探討

彭 利，陳太林，林振榮，章 云

徐州空軍學院機場工程系（221000）

硅灰是近20年發展起來的一種高活性摻合料。在混凝土中科學地摻入硅灰，既可提高混凝土性能,又可減少水泥的用量。同時利用了工業廢料,有利于保護環境。深入研究并開發硅灰的資源,對進一步推廣硅灰混凝土在工程中廣泛應用具有重要意義。

1 硅灰的物理性能

硅灰外觀為灰色或灰白色粉末，耐火度大于1600 ℃。密度是200～250 kg/m3。其細度和比表面積約為水泥的80～100倍,粉煤灰的50～70倍。硅灰在形成過程中,因相變的過程中受表面張力的作用,形成了非結晶相無定形圓球狀顆粒,且表面較為光滑,有些則是多個圓球顆粒粘在一起的團聚體。它是一種比表面積很大,活性很高的火山灰物質。它的主要成分是顆粒極細的無定型的氧化硅。

2 硅灰混凝土的性能

2.1 抗折抗壓性能

在混凝土中摻加8%等量硅灰代替水泥可以明顯提高混凝土3 d和28 d抗折強度。摻加硅灰所配制混凝土的抗折強度3 d達到8.8MPa,比未摻硅灰混凝土提高了44.3%,28 d達到了11.4MPa,比未摻硅灰混凝土提高了50%。在水灰比0.3時，當硅灰摻量小于16%，硅灰混凝土的抗壓強度隨著硅灰摻量的增加而增大。摻硅灰在同一水膠比情況下，硅灰用量與混凝土強度之間的關系:沒有摻硅粉時,水泥用量是500 kg/m3，該用量很大，而摻入硅粉時，7 d～28 d強度有大幅增加，摻入的硅粉在堿性環境中，能迅速發生火山灰反應，生成大量C-S-H凝膠，因此早期強度提高很快，而在后期則趨于穩定。

2.2 抗凍性能

超高強混凝土水膠比極低,混凝土中摻入硅粉后,從其結構上看,雖然水泥石的空隙率與不摻時基本相同,但其粗大孔隙及毛細孔隙大量減少,而超細孔隙增加,超細孔隙對水有較大的吸附作用,使水的冰點下降,從而延緩了凍融的過程,降低了破壞應力。由于強度的提高及結構的改善,從而提高了混凝土的抗凍性。當硅粉摻量過高時,早期收縮增大,產生微裂縫,抗凍性降低。

2.3 抗化學腐蝕性能

硫酸鹽、氯鹽等以離子形式擴散到混凝土中，與混凝土中的Ca(OH)2水化物發生反應,形成鈣礬石。在潮濕環境中鈣礬石發生膨脹，使硬化混凝土發生破壞。當混凝土中摻入硅灰后，降低了SO42-和Cl-的滲透能力和混凝土中Ca(OH)2的含量,從而有效地提高了混凝土的抗鹽腐蝕性。

2.4 抗滲性能

混凝土材料抗介質滲透的能力主要取決于其內部孔隙率，由于硅灰顆粒小，比水泥顆粒小20～100倍，可以充填到水泥顆粒間的空隙，使混凝土密實,同時硅灰的二次水化作用,新的生成物堵塞混凝土中的滲透通道,故硅灰混凝土的抗滲能力很強,混凝土的滲透性隨水膠比的增加而增大。這是因為水灰比混凝土的密實性相對差些。

3 結束語

硅灰作為混凝土摻合料的一種，能夠顯著的提高混凝土的抗折性能、抗壓性能、抗凍性能、抗化學腐蝕性能以及抗滲性能,同時還可以減少環境污染、節約水泥和降低成本,是一項值得深入研究和應用的項目。

[1]楊坪,彭振斌.硅粉在混凝土中的應用探討[J].混凝土,2002,(1):11-13.

[2]韋思寧.微硅粉在抗滲性混凝土中的作用[J].廣西交通科技,2003,28(5):91.

[3]李小敏.硅粉混凝土的強度和耐久性的研究進展[J].2005,32(1):47-48.

[4]丁琳,王立海.硅粉混凝土的抗壓強度的試驗研究[J].黑龍江大學自然科學學報,2007,24(3):336-339.

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