彭 利，陳太林，林振榮，章 云

徐州空軍學(xué)院機(jī)場工程系（221000）

硅灰是近20年發(fā)展起來的一種高活性摻合料。在混凝土中科學(xué)地?fù)饺牍杌?，既可提高混凝土性?又可減少水泥的用量。同時(shí)利用了工業(yè)廢料,有利于保護(hù)環(huán)境。深入研究并開發(fā)硅灰的資源,對進(jìn)一步推廣硅灰混凝土在工程中廣泛應(yīng)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(xì)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(jié)晶相無定形圓球狀顆粒,且表面較為光滑,有些則是多個(gè)圓球顆粒粘在一起的團(tuán)聚體。它是一種比表面積很大,活性很高的火山灰物質(zhì)。它的主要成分是顆粒極細(xì)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(qiáng)度。摻加硅灰所配制混凝土的抗折強(qiáng)度3 d達(dá)到8.8MPa,比未摻硅灰混凝土提高了44.3%,28 d達(dá)到了11.4MPa,比未摻硅灰混凝土提高了50%。在水灰比0.3時(shí)，當(dāng)硅灰摻量小于16%，硅灰混凝土的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度之間的關(guān)系:沒有摻硅粉時(shí),水泥用量是500 kg/m3，該用量很大，而摻入硅粉時(shí)，7 d～28 d強(qiáng)度有大幅增加，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，因此早期強(qiáng)度提高很快，而在后期則趨于穩(wěn)定。

2.2 抗凍性能

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

2.3 抗化學(xué)腐蝕性能

硫酸鹽、氯鹽等以離子形式擴(kuò)散到混凝土中，與混凝土中的Ca(OH)2水化物發(fā)生反應(yīng),形成鈣礬石。在潮濕環(huán)境中鈣礬石發(fā)生膨脹，使硬化混凝土發(fā)生破壞。當(dāng)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?jié)B性能

混凝土材料抗介質(zhì)滲透的能力主要取決于其內(nèi)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(shí),同時(shí)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?jié)B能力很強(qiáng),混凝土的滲透性隨水膠比的增加而增大。這是因?yàn)樗冶然炷恋拿軐?shí)性相對差些。

3 結(jié)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(xué)腐蝕性能以及抗?jié)B性能,同時(shí)還可以減少環(huán)境污染、節(jié)約水泥和降低成本,是一項(xiàng)值得深入研究和應(yīng)用的項(xiàng)目。

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