硅灰對混凝土性能的影響分析

陳洪令

（四川三和混凝土外加劑有限公司，四川 眉山 620860）

1 控制離析和泌水

對于新拌合的混凝土往往會因為振搗、骨料級配、水泥質(zhì)量、水灰比等原因而產(chǎn)生離析及泌水現(xiàn)象，使混凝土硬化后出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象，對混凝土各方面的性能產(chǎn)生不利影響。當在混凝土中摻入硅灰后，由于硅灰是一種比表面積很大的超微細材料，一方面，拌合物中的自由水會被硅灰粒子所約束，大大減少了泌水量；另一方面，使得混凝土的顆粒級配更為合理，拌合物的凝聚性更好，改善了混凝土的離析現(xiàn)象。但是摻加硅灰后，混凝土的粘滯性也會提高，塌落度損失較大。有試驗表明，當混凝土中硅灰摻量為10%時，其單位用水量將增加8%左右，而且硅灰摻入的越多用水量越大。為了改善硅灰混凝土的流動性可增加水的用量，但加水就會增大水膠比，雖然能改善混凝土流動性，但是也給混凝土其它方面的性能造成影響，所以，一般通過采用高性能減水劑的方式來改善混凝土的和易性。

2 抑制堿骨料反應(yīng)

堿骨料反應(yīng)是引起混凝土開裂的重要原因，對工程造成的破壞非常嚴重。發(fā)生堿骨料反應(yīng)必須要具備一定的條件，首先要有參與反應(yīng)的物質(zhì)，即水泥或其它外加劑中要有一定數(shù)量的可溶性堿以及粗骨料中要有足夠的活性物質(zhì)；其次，要有合適的外部環(huán)境，堿同活性物質(zhì)反應(yīng)的生成物堿—硅酸凝膠只有吸收了一定的水分體積才能夠膨脹，所以要有水分或濕空氣供應(yīng)。這兩個因素只要有一個破壞就能阻止堿骨料反應(yīng)。硅灰可減少混凝土的堿骨料反應(yīng)，因為硅灰的分散度較大，增大了SiO2的溶解度，SiO2與水泥水化生成的Ca (OH)2反應(yīng)，減少了混凝土中的Ca (OH)2含量，也使得水泥漿體中的的氫氧根離子濃度相對減少，降低了KOH 和NaOH 的濃度，從而抑制了混凝土中骨料的堿活性反應(yīng)。硅灰還具有填充效應(yīng)和界面效應(yīng)，加入硅灰后的混凝土會變得更加密實，使水分在混凝土中的遷移速度減慢，堿—硅酸凝膠不能夠獲取足夠的水分，在一定程度上也減少了堿骨料發(fā)生的幾率。另外，在有硅灰摻入時能夠降低水泥水化產(chǎn)生的水化硅酸鈣的鈣硅比值，鈣硅比值低的水化硅酸鈣具有較好的穩(wěn)定性對抑制堿骨料反應(yīng)也有一定的作用。有研究表明：在混凝土中添加5%～10%的硅灰，混凝土的膨脹量可減少10%～20%。一般添加10%的硅灰，即可充分控制堿骨料反應(yīng)。

3 提高混凝土的強度

硅灰對混凝土強度的提高可從三個方面解釋，首先，硅灰的加入使得材料的顆粒級配更加合理，可以增大混凝土的密實性提高了混凝土強度；其次，硅灰可以改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，使過渡區(qū)的薄弱環(huán)節(jié)減少甚至消失，減少了混凝土在過渡區(qū)域破壞的幾率提高了強度；再次，硅灰的加入使得水化后膠凝體中強度較弱的Ca (OH)2含量減少，較高強度的低堿性硅酸鈣增多，提高了混凝土強度。

4 改善混凝土的耐久性

隨著時代的發(fā)展混凝土工程應(yīng)用的環(huán)境也越來越復(fù)雜、惡劣，例如在我國沿海地區(qū)的混凝工程要面臨海風、海水的侵蝕，在東北地區(qū)要面對較低的溫度下的凍害，很多工程因為混凝土耐久性的不足在使用期內(nèi)不得不進行拆除，給社會帶來了巨大的經(jīng)濟損失。研究發(fā)現(xiàn)，摻入硅灰后混凝土的抗?jié)B性能、抗凍性能、抗蝕性能、抗鋼筋銹蝕能力、抗沖磨能力等一系列耐久性能都有一定程度的提高。

4.1 提高混凝土的抗?jié)B性

混凝土的抗?jié)B透性能取決于其本身的界面性能及孔隙結(jié)構(gòu)(包括孔徑分布、總孔隙率)，混凝土有害大孔占總孔隙的體積越大，有害介質(zhì)越容易滲入混凝土造成侵蝕與破壞作用，占總孔隙的體積越小越有利于提高混凝土的抗?jié)B透性；總的孔隙率越小，混凝土越密實，抗?jié)B透性也越好。硅灰可以改善混凝土界面性能和孔隙結(jié)構(gòu)。硅灰顆粒中80%以上的都是粒徑不大于0.1μm 的顆粒，而普通的水泥粒子粒徑很少低于10μm 的，絕大多數(shù)粒徑都在20～30μm 之間，硅灰顆粒可以填充在水泥顆粒之間，硬化后的混凝土密實性得到增加，而且由于硅灰的火山灰效應(yīng)，新的生成物會把混凝土的滲透通道堵塞，因而硅灰可以提高混凝土的抗?jié)B透能力。

4.2 提高混凝土的抗凍性

我國眾多混凝土工程都建造在北方地區(qū)，由于冬季天氣寒冷，這些工程較易受到凍害的影響，這就對混凝土的抗凍性能提出了較高的要求，對于普通混凝土來說很難滿足這一要求，隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)摻入硅灰后的混凝土，其抗凍融性能可以得到很大的提高。混凝土材料的組織結(jié)構(gòu)及其含水狀況決定了混凝土抗凍融能力的大小。其破壞作用主要有：冰脹壓力作用，水壓力作用及顯微析水作用。

4.3 提高混凝土的抗蝕性

由于硅灰的填充作用和二次水化作用增加了混凝土密的實性，使混凝土的抗弱酸腐蝕能力得到提高，但是硅灰并不能提高混凝土對高濃度的弱酸或強酸的抗腐蝕能力，這是因為因為水泥石中主要成分CSH (水化硅酸鈣) 會在高濃度弱酸或強酸中分解。

5 結(jié)語

綜上所述，硅灰的摻入對提高混凝土的強度，改善混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，增強混凝土的長效耐久性，改良新拌混凝土的施工性能等諸多方面作用效果明顯。因此，在混凝土中的應(yīng)用實踐中，硅灰的應(yīng)用推廣將是一個重要方向。