硅灰高性能混凝土的抗折強度研究

趙德友 黃寶剛

摘 要：通過相關試驗研究在同一強度等級下，不同水灰比、摻硅灰不同摻量對混凝土抗折強度和早期收縮開裂的影響，混凝土中加入一定比例的硅灰能夠明顯增加混凝土的強度。通過試驗得出，3d和28d混凝土的抗折強度較不摻硅灰得基準混凝土分別可提高17.7%～39.1%和 15.6%～31.7%；并且硅灰的最佳摻量應控制在膠凝材料用量的9%～12%。

關鍵詞：硅灰；混凝土；抗折強度

高性能混凝土的高強度和良好耐久性，保證了結構的安全可靠性和長期使用性，從另一個角度來講，它可以從根本上節約資源和能源，減少對環境的污染。高性能混凝土的發展使得混凝土的生產和應用實現了綠色化，符合人類社會尋求自然和諧、可持續發展的趨勢。

硅灰是從硅鐵冶煉工業的廢氣中收集到的副產品，是工業“三廢之一”，硅灰的加入不僅可以顯著改善混凝土的性能，如提高混凝土的強度、致密性和耐久性，同時還可以減少混凝土中水泥的使用量從而節約資源和保護環境，所有這些都使得人們越來越重視硅灰在高強高性能混凝土中的應用[ 1 ]。

一、試驗設計

試驗用水泥用P·O 42.5山水東岳牌普通硅酸鹽水泥，符合國家標準[ 2 ]；粗集料為碎石，連續級配；細集料為天然河砂，級配良好；水為自來水；硅灰是由甘肅利鑫源硅粉有限公司生產；高效減水劑采用HSC聚羧酸高性能減水劑。

用100mm×100mm×400mm的棱柱體試件進行抗折強度測定，支座間距離300mm。采用C60的混凝土，水灰比為0.28和0.32，摻硅灰試驗摻量分別為0%、3%、6%、9%、12%等量替代水泥。

二、試驗結果分析

由圖2、圖3、圖4可知，水灰比為0.28的3d齡期混凝土，隨硅灰摻量的增加，其抗折強度較不摻硅灰的基準混凝土都高，其中摻3%硅灰混凝土的強度較基準混凝土增長了6.7%；摻6%硅灰，混凝土的強度增長了17.7%；摻9%硅灰，強度增長了27.6%；摻12%硅灰，混凝土的強度增長了26.7%。水灰比為0.32的3d齡期混凝土，隨硅灰摻量的增加，其抗折強度較不摻硅灰的基準混凝土也都高，其中摻3%硅灰強度較基準混凝土增長了17.8%；摻6%硅灰，混凝土的強度增長了22.8%；摻9%硅灰，混凝土的強度增長了39.1%；摻12%硅灰，混凝土的強度增長了34.6%。

三、試驗結論

無論是3d抗折強度還是7d、28d抗折強度，隨硅灰摻量的增多，混凝土的抗折強度增大，這主要是由于水泥的水化充分，硅灰摻量高，水泥的二次水化生成的水化C-S-H凝膠增多，故有效的提高了混凝土的抗折強度；但當硅灰摻量在9%～12%范圍內時，抗折強度維持不變或者輕微增長，這主要是由于此時9%的硅灰摻量已足以使水泥的初次水化產物發生二次水化，多出的硅灰不再參與二次水化反應，故抗折強度增長不再明顯。綜上，硅灰在混凝土中的最佳摻量應控制在膠凝材料用量的9%～12%。

參考文獻：

[1] 李小敏.硅灰混凝土的強度和耐久性研究進展[J].建筑技術開發，2005，32（1）：47-48.

[2] 丁琳.硅粉混凝土配合比優化的研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2007.