硅灰對混凝土性能影響的研究進(jìn)展

王磊石

(江蘇中核華興工程檢測有限公司，江蘇 南京 210000)

一、硅灰對混凝土性能的影響分析

1、對混凝土耐久性的影響分析

（1）硅灰對其抗?jié)B性的影響

混凝土材料的滲透性主要就是體現(xiàn)氣體和液體對混凝土滲透的性質(zhì)。混凝土具有較高的抗?jié)B透性，那么其耐久性就會隨之增高，而且在表征混凝土耐久性的時候，混凝土所具有的抗?jié)B性是其重要指標(biāo)之一。通過Song等人對硅灰影響混凝土微觀結(jié)構(gòu)理論的分析與計算，提出了一種新的程序方法，該方法能夠可以對硅灰影響混凝土滲透性起到很好的預(yù)測作用，并且經(jīng)過相應(yīng)的實驗對這一理論方法進(jìn)行了驗證。他們計算出，當(dāng)水膠比例是2:5的條件下，硅灰替代比范圍在8%～15%時，混凝土所具有的滲透率基本上已為零，當(dāng)超過 15%的時候，就會開始增強(qiáng)其滲透率。在經(jīng)過不同水膠比的對比，發(fā)現(xiàn)硅灰替代比為 12%的時候是最佳的硅灰替代比。同時硅灰的細(xì)度也會影響混凝土的滲透率，增加硅灰的細(xì)度，便會降低混凝土的滲透性。其中氯離子的滲透性就是滲透性的典型代表。

7、硅灰對其抗硫酸鹽侵蝕性能的影響

硫酸鹽侵蝕是對混凝土耐久性產(chǎn)生影響的一項重要內(nèi)容，同時也是一種最大危害性、最復(fù)雜影響因素的環(huán)境水侵蝕。通常情況下，越小的水灰比，其密實度就會越大，硫酸鹽容易就難以侵蝕混凝土的內(nèi)部，進(jìn)而增強(qiáng)了其抗侵蝕能力。加入硅灰后，會使得混凝土的密實性增強(qiáng)，進(jìn)而提高了混凝土的抗侵蝕能力。但是摻量的不同會對混凝土的抗侵蝕性能產(chǎn)生不同程度的影響。在Sokkary等人對普通的波特蘭水泥以及摻有硅灰的高鋁水泥混合物所具有的抗硫酸鹽侵蝕能力進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含有硅灰的高鋁水泥量達(dá)到 15%的時候，普通的波特蘭水泥含量達(dá)到85%的時候，就會增強(qiáng)其混凝土所具有的抗硫酸鹽侵蝕性能。Sezer等人通過對混凝土硫酸鹽擴(kuò)散物含量進(jìn)行測試，研究了添加硅灰對混凝土抗硫酸鹽侵蝕的影響。以14周齡期的測試結(jié)果為例，在Na2SO4溶液里，其硅灰含量與混凝土硫酸鹽含量的關(guān)系如表1及圖1所示：

表1 硅灰含量與混凝土硫酸鹽含量的關(guān)系

圖1 硅灰含量與混凝土硫酸鹽含量的關(guān)系

也就是說添加硅灰能對混凝土抗硫酸鹽溶液侵蝕起到顯著的促進(jìn)作用。但是在MgSO4溶液中，其硅灰含量與硫酸鹽擴(kuò)散物含量的關(guān)系如表2及圖2所示：

也就是說當(dāng)增加到15%的硅灰含量時，并沒有減少其硫酸鹽擴(kuò)散物的含量。

8、硅灰對其抗凍融性能的影響

很多水工混凝土建筑都是處在正負(fù)溫交替的環(huán)境中，所以在使用過程中，混凝土通常都會受到循環(huán)凍融的作用進(jìn)而引發(fā)受凍破壞的現(xiàn)象。尤其是當(dāng)施工建筑物處在寒冷地區(qū)中，導(dǎo)致其結(jié)果破壞的主要原因就是混凝土的抗凍性能不強(qiáng)，所以提高混凝土耐久性的另一重要途徑就是解決混凝土材料的抗凍性能。Cwirzen等人試驗出當(dāng)水膠比是3:10的時候，經(jīng)過凍融循環(huán)56次后，加入硅灰的混凝土表面縮放都沒有超過500g/m2，動態(tài)彈性模量超過90%，并且沒有太大的差距。

表2 硅灰含量與硫酸鹽擴(kuò)散物含量的關(guān)系

圖2 硅灰含量與硫酸鹽擴(kuò)散物含量的關(guān)系

2、對混凝土力學(xué)性能的影響分析

強(qiáng)度作為新拌混凝土硬化后的重要力學(xué)性質(zhì)，也是控制混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)。摻入硅灰會對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，例如抗拉以及抗壓等強(qiáng)度。以抗壓強(qiáng)度為例，摻入硅灰雖然能夠使得混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度增加，但是并不代表越高的硅灰替代比就是對其抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生影響的主要因素。在硅灰添加比自5%～25%變化的過程當(dāng)中，混凝土拌合物7d以及28d條件下的抗壓強(qiáng)度如下表3及圖3所示：

圖3 硅灰含量與混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

由此可見，提高混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度效果最佳就是硅灰替代比為20%的時候。

3、復(fù)合摻料改進(jìn)混凝土性能的研究展望

一種摻料具有單一的性質(zhì)，如果將兩種及其以上的摻料相混合，或許可以形成了具有多種性質(zhì)的復(fù)合摻料，對混凝土性能的改進(jìn)有可能會達(dá)到更好的效果，例如將硅灰和粉煤灰摻合在一起。硅灰是火山灰質(zhì)材料，其顆粒＜1μm，而且還具有填充效應(yīng)、高度分散性以及火山灰效應(yīng)等。將礦物摻和料復(fù)摻合起來會形成各組分之間的物理和化學(xué)復(fù)合效應(yīng)，其主要產(chǎn)生的效應(yīng)包括微集料以及火山灰復(fù)合效應(yīng)，對改善混凝土的抗裂性、過渡帶結(jié)果以及滲透性等都有著良好的效果，進(jìn)而改善其抗硫酸侵蝕性能。

結(jié)束語

因為硅灰自身的良好活性，對混凝土性能有著顯著的改進(jìn)效果，但是混凝土性能會受到影響的因素較為復(fù)雜，想要確定最佳改進(jìn)混凝土綜合性能的硅灰替代比是比較難的，因此需要通過多元回歸分析方法進(jìn)行硅灰對混凝土綜合性能影響的研究，促進(jìn)硅灰改進(jìn)混凝土綜合性能的研究發(fā)展。