[12-11 16:58:43] 来源：http://www.tmgc8.com 试验检测 阅读：3529次
水泥浆与骨料界面过渡区的硅灰，降低了HPC的泌水，防止水分在骨料下面聚集，使骨料界面过渡区与水泥净浆的显微结构相似，从而提高了界面过滤区的密实度和有效减小界面过渡区的厚度。微小硅灰颗粒成为Ca(OH)2的“晶种”，使Ca(OH)2晶体的尺寸更小，取向更随机。因此，硅灰的掺入提高了HPC中水泥净浆与骨料的粘结强度，消除了混凝土中不同复合组分的“弱连接”问题，使ＨＰＣ具有复合材料的特性。骨粒颗粒在HPC中起着增强作用，而不仅仅是惰性的填充物。硅灰对水泥净浆(无骨料)的强度提高影响不是很大，但却能使相同水胶比的混凝土的强度明显高于其基体(净浆)的强度。
4.2火山灰效应
在硅酸盐水泥水化过程中，水泥水化反应生成水化硅钙凝胶(C-S-H)、氢氧化钙(Ca(OH)2)和钙矾石等水化产物。其中Ca(OH)2对强度有不利影响。硅灰中高度分散的SiO2组分能与Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶，即所谓火山灰效应：
Ca(OH)2+SiO2+H2O→C-S-H
许多研究表明：在有硅灰存在的情况下，水泥水化早期的水化产物中有大量Ca(OH)2，随着龄期的延长，Ca(OH)2的量越来越少，甚至完全测不到。Grutzeck等人对硅灰的火山灰效应提出解释：硅灰接触拌合水后首先形成富硅的凝胶，并吸收水分；凝胶在未水化水泥颗粒之间聚集，逐渐包裹水泥颗粒；Ca(OH)2与该富硅凝胶的表面反应产生C-S-H凝胶，这些来源于硅灰和Ca(OH)2的C-S-H凝胶多生成于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙之中，大大提高了结构密实度。也就是说：硅灰的火山灰效应能将对强度不利的Ca(OH)2转化成C-S-H凝胶，并填充在水泥水化产物之间，有力地促进了HPC强度的增长。同时，硅灰与Ca(OH)2反应，Ca(OH)2不断被消耗，会加快水泥的水化速率，提高HPC的早期强度。
4.3孔隙溶液化学效应
在水泥－硅灰水化体系中，硅灰与水泥的比率增加则水化产物的Ca/Si比降低。Ca/Si比低，相应的C-S-H凝胶就会结合较多的其它离子，如铝和碱金属离子等。这样就会使孔隙溶液的碱金属离子浓度大幅度降低。这就所谓孔隙溶液化学效应。增加硅灰取代水泥的比率，则孔隙溶液的pH值降低。这是由于碱金属离子和Ca(OH)2与硅灰反应而消耗引起的。对于含有碱活性骨料的HPC，硅灰这种降低孔隙碱金属离子（Ｋa+、Ｎa+）浓度的作用非常重要,因为能够有效地削弱甚至消除发生碱－硅酸反应(ASR)的危害。硅灰还可提高HPC的电阻率和大幅度降低Cl－的渗透速率，防止钢筋锈蚀，提高HPC的强度和耐久性。www.tmgc8.com
5、硅粉对高性能混凝土的耐久性的影响
混凝土的耐久性包括了混凝土的抗冻性、抗渗性、抗化学侵蚀性、抗钢筋锈蚀能力和抗冲磨性能。
5.1抗冻性
当硅粉掺量少时，硅粉混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同，当硅粉掺量超过15%时，它的抗冻性较差。通过大量的试验，这种观点基本上被证实了，主要原因是当硅粉超过15%时，混凝土膨胀量增大，相对动弹性模数降低，抗压强度急剧下降，从混凝土内部方面特征看，比表面积小，间距系数大。
5.2抗渗性
混凝土是一种透水材料，它的渗透性与它的孔隙率、孔隙分布及孔隙连通性有关。振捣密实的混凝土水灰比愈小，养护龄期愈长，则渗透性愈小。在混凝土中掺入引气剂也可降低渗透性。一般地水灰比小于0.50的混凝土，它的渗透系数可以达到1×10-11m/s。在海水中的混凝土它的渗透性是决定混凝土工程耐久性的最重要的因素，渗透性高的混凝土在海水中很易遭破坏。由于硅粉颗粒小，比水泥颗粒小20～100倍，可以充填到水泥颗粒中间的空隙中,使混凝土密实，同时硅粉的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中渗透通道，故硅粉混凝土的抗渗能力很强，混凝土的渗透性随水胶比的增加而增大，这是因为水灰比混凝土的密实性相对差些。
5.3抗化学侵蚀性
一般硅粉减少渗透性的效果要大于强度的增加，特别在硅粉以小掺量掺入低强混凝土时更是如此。对于掺入一定量的硅粉的高性能混凝土，水胶比通常小于0.4，且有超细微粒填充，因此，掺入硅粉的高性能混凝土具有非常好的抗渗能力。因为加入硅粉可以明显地降低混凝土渗透性及减少游离的Ca(OH)2，从而提高了混凝土抗化学侵蚀能力。在混凝土中掺入硅粉，能减少Ca(OH)2含量，增加混凝土密实性，有效提高弱酸腐蚀能力，但在强酸或高深度的弱酸中不行，因混凝土中的C-S-H在酸中分解，另外，它还能抗盐类腐蚀，尤其是对氯盐及硫酸盐类，它之所以能抗酸盐侵蚀，原因是硅粉混凝土较密实，孔结构得到改善，从而减少了有害离子传递速度及减少了可溶性的Ca(OH)2和钙矾石的生成，而增加水化硅酸钙晶体的结果。
5.4抗碱集料反应
碱集料反应必须具备3个条件：(1)混凝土中的集料具有活性；(2)混凝土中含有一定量可溶性碱；(3)有一定的湿度。排除这三个条件中的任何一个都可达到控制碱集料反应的目的。混凝土中加入硅粉，因为硅粉粒子提高水泥胶结材料的密实性，减少了水分通过浆体的运动速度，使得碱集料膨胀反应所需的水分减少，也由于减少水泥浆孔隙液中碱离子的浓度，因此，减少了碱集料反应的危险。
5.5抗钢筋锈蚀的能力
混凝土高碱性给普通钢筋混凝土中的钢筋提供了形成钝化膜的条件，一旦钝化膜破坏，钢筋就会发生电化学腐蚀，腐蚀速度取决于水分以及氧气进入混凝土的速度。加入硅粉可以改善密实性增加电阻率，所以，抵抗钢筋锈蚀的性能得到很大改善，硅粉改善电阻率是随着硅粉含量的增加而增加。
5.6抗磨蚀性
水工结构中的高速水流泄水建筑物护面材料具有高抗冲磨与抗空蚀要求。在混凝土中加入硅粉可以改善混凝土的抗磨蚀性。加入硅粉改善了混凝土的抗磨蚀性是由于改善了浆体自身的抗磨性和硬度，以及改善水泥浆骨料界面的粘结，从而使粗骨料在受到磨损作用时难以被冲蚀。
6、结语
硅灰是HPC活性矿物掺合材料中活性最高的一种，其主要成分为活性SiO2。硅灰颗粒很小(<1μm)，具有高度分散性。硅灰对HPC强度的作用机理为：填充效应、火山灰效应、孔隙溶液化学效应。硅灰掺入HPC中，增加了HPC基体的密实度，提高了水泥浆体与骨料之间的粘结强度，减少了Ca(OH)2对HPC强度的不利影响，削弱了ASR对HPC的危害。HPC中硅灰一般掺量为5％～15％，最佳掺量10%左右。
硅粉作为一种辅助胶凝材料掺加到水泥浆体和混凝土中，不仅能够提高水泥水化度，并与Ca(OH)2发生二次水化反应，且硅粉及其二次水化产物填充硬化水泥浆体中的有害孔，并改善混凝土中硬化水泥浆体与骨料的界面性能，对硬化水泥浆体和混凝土微结构将产生积极的影响，从而对其宏观力学性能特别是对它们的耐久性产生十分有利的影响，而这正是水泥与混凝土材料科学的几个基本任务之一，而且利用硅粉还可以减少其对环境的污染，减轻它对环境所造成的压力。但同时也应该看到，硅粉对硬化水泥浆体和混凝土微结构的改善与许多因素有关，因此必须加强这方面的研究，包括其它火山灰材料对硬化水泥浆体和混凝土微结构的影响的研究。www.tmgc8.com
