李金波， 馮道德， 莊惠平

1空軍工程第一總隊（100089） 2徐州空軍學(xué)院機場工程系（221000）

1 硅粉的性能概述

硅粉也叫微硅粉、硅灰或凝聚硅灰，是在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時，形成的粉末狀二氧化硅（SiO2），這種粉塵即為硅粉。硅粉的顆粒極其細微，其顆粒尺寸基本在1μm以下，平均為0.1～0.3μm，約為水泥的1/100，硅粉是一種高效的活性摻合料，能夠顯著提高混凝土的強度和耐久性。

2 硅粉的作用機理

硅粉在混凝土中的作用機理可簡述為:普通混凝土內(nèi)部不密實，水泥呈碎石狀、有棱角。由于孔隙中水表面張力作用，顆粒間不完全接觸；加入減水劑后，消除水的表面張力作用，顆粒接觸，孔隙率減少；加入硅粉后，由于硅粉顆粒小，且為球形，硅粉顆?？商畛淦溟g，并與Ca(OH)2反應(yīng)，生成新物質(zhì)，堵塞孔道，大孔隙減少,生成的C-S-H晶體強度高、穩(wěn)定性好，同時，由于硅粉混凝土泌水少，改善了過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，因而提高了混凝土強度。

3 試驗研究

3.1 原材料

試驗采用P·O52.5普通硅酸鹽水泥，普通河砂細度模數(shù)2.5；骨料采用碎石，連續(xù)級配，試驗前進行過篩，滿足最大粒徑20mm連續(xù)級配要求；減水劑采用MN高效減水劑，為黃褐色粉末，其減水率為15%～25%，減水劑摻量為膠凝材料的1.8%。硅粉混凝土配合比見表1。

表1 硅粉混凝土配合比

3.2 試驗結(jié)果及分析

靜態(tài)抗壓試驗分別是在60噸電液伺服萬能壓力試驗機和100噸液壓萬能試驗機上進行的,試件尺寸為100mm×100mm×100mm的非標準立方體試件，試驗步驟如下:

1）將試件放在試驗機的下壓板上，調(diào)整下壓板處于水平狀態(tài)，并使試件的中心與試驗機的中心對準。然后緩慢調(diào)整試驗機的上壓板,使其下降直至其表面和試件將要接觸為止。

2）采用連續(xù)均勻地加荷，取每秒鐘1.0 MPa。當試件接近破壞開始急劇變形時，停止調(diào)整試驗機油門，直至破壞。然后記錄破壞荷載。

3）數(shù)據(jù)的處理:三個試件測試值的算術(shù)平均值作為該組試件的強度值（精確至0.1 MPa）；三個測試值中的最大或是最小值中如有一個與中間值差距超過中間值的15%時，取中間值作為該組試件的抗壓強度值;如最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%,則該組試件的試驗結(jié)果無效?？箟簭姸劝聪率接嬎?結(jié)果精確至0.1MPa):

式中:fcc為混凝土立方體抗壓強度（MPa）；F為試件破壞荷載（N）；A 為試件承壓面積（mm2）。

小立方體試件實測抗壓強度乘以0.95的系數(shù)換算為混凝土28 d實測強度。

從圖1可以看出，摻入硅粉能明顯的提高混凝土的抗壓強度，混凝土的抗壓強度隨著硅粉摻量的增加而提高。水灰比0.3時，當硅粉摻量小于16%，硅粉混凝土的抗壓強度隨著硅粉摻量的增加而增大，而當硅粉摻量超過16%后，再加入硅粉，硅粉混凝土的抗壓強度反而下降。在同一水膠比情況下，沒有摻硅粉時，混凝土7 d、28 d靜態(tài)抗壓強度分別為48.5 MPa和65.6 MPa；而摻入硅粉時，抗壓強度大幅增加，摻5%硅粉時7 d和28 d抗壓強度比不摻時分別提高22.7%和23.9%。摻入的硅粉在堿性環(huán)境中，能迅速發(fā)生火山灰反應(yīng)，生成大量C-S-H凝膠，早期強度提高很快，而在后期則趨于穩(wěn)定。

[1]丁雁飛,孫景進.硅粉混凝土抗凍性研究[J].混凝土,1991(3):41－45

[2]泰倫斯·C·赫蘭.關(guān)于硅灰和高性能混凝土的一些思考[J].混凝土,2007(6):10－13

[3]劉曉華,蓋國勝.微硅粉在國內(nèi)外應(yīng)用概述[J].鐵合金,2007(5):41－44