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硅灰改善硬化水泥浆体微观结构的机理
河南华融硅粉材料有限公司   2012-03-19 14:16:28 作者:sifume 来源:

 硅灰(微硅粉)能够在很大程度上改善硬化水泥浆体和混凝土的性能,主要是由于硅灰(微硅粉)具有较强的火山灰活性及其较小的粒径和较大的比表面积。

 首先,硅灰(微硅粉)具有很强的火山灰活性。虽然硅粉直接加到水中时并不与水发生水化反应,但将硅灰(微硅粉)与水泥同时加入到水中,

  当水泥发生水化反应时,硅灰(微硅粉)立即与水泥水化产物之一Ca(OH)2发生二次水化反应(即火山灰反应),生成C-S-H凝胶体,这样既消耗了水化水泥浆体里的Ca(OH)2,又使C-S-H凝胶体(火山灰反应的生成物)增多,且硅粉还能与水化水泥浆体中另一种水化产物C-S-H凝胶体(又称传统C-S-H凝胶体)反应,生成低Ca/Si比的新C-S-H凝胶体(又称火山灰C-S-H凝胶体)。火山灰C-S-H凝胶体与传统C-S-H凝胶体的组成和性质均不相同,它能与氢氧根离子、铝离子等聚合,而且聚合后相当稳定。新生成的C-S-H凝胶体不会在酸性溶液中分解,这便是使用硅粉配制的硬化水泥浆体对酸性介质有一定的抵抗能力,对渗析、盐霜、碳化有较强抵抗能力的原因。

 另外,混凝土的界面过渡区内Ca(OH)2及钙矾石具有取向性,且界面过渡区的晶体比硬化水泥浆体中的晶体粗大,具有更多的孔隙,且水泥浆体相对来说泌水性大,在水泥浆体中的水分向上迁移的过程中会在骨料下面形成水膜,削弱界面的粘结,形成界面过渡区的微裂缝。而在凝胶土中掺加硅粉后,由于反应消耗了绝大部分的Ca(OH)2,并使传统C-S-H混凝体转变为火山灰C-S-H凝胶体,与此同时,由于硅粉比表面积极大,可吸附大量自由水而减少泌水,减少自由水在集料界面上的聚集,使界面区结构密实,同时Ca(OH)2晶体的生长也受到限制,晶粒得到细化,排列的取向度降低,从而使界面过渡区的微结构改善。其次,由于硅粉粒径较小,平均粒径约为0.1μm,约为硅酸盐水泥颗粒粒径的1/100,同时硅粉的比表面积非常大,用氮气吸附法测定的硅粉比表面积达20m2/g,所以硅粉非常容易成团,故在水泥水化时可以作为水泥水化所需要的晶核,从而加速水泥水化。同时,由于硅粉颗粒细小,它可以填充硬化水泥浆体中的细小孔隙,从而减小水泥浆体的孔隙率,进而使硬化水泥浆体和混凝土更密实、强度更高,同时增强硬化水泥浆体和混凝土抵抗外力变形的性能,从而使硬化水泥浆体和混凝土的徐变和干缩减少。

 硅灰(微硅粉)对硬化水泥浆体微结构的影响机理主要体现在以下几个方面:

 (1)提高水泥水化度,并与Ca(OH)2发生二次水化反应,增加硬化水泥浆体中的C-S-H凝胶体的数量,且改善了传统C-S-H凝胶体的性能,从而提高硬化水泥浆体的性能。

 (2)硅灰(微硅粉)及其二次水化产物填充硬化水泥浆体中的有害孔,水泥石中宏观大孔和毛细孔孔隙率降低,同时增加了凝胶孔和过渡孔,使孔径分布发生很大变化,大孔减少,小孔增多,且分布均匀,从而改变硬化水泥浆体的孔结构。

 (3)硅灰(微硅粉)的掺入可以消耗水泥浆体中的Ca(OH)2,改善混凝土中硬化水泥浆体与骨料的界面性能。

 由于以上原因,使得硬化水泥浆体及混凝土中掺入硅粉后的性能,特别是其耐久性得到很大改善。当然硅粉对硬化水泥浆体微结构的影响的机理也还没有完全弄清楚,如硅粉对混凝土碱硅酸反应的抑制就有2种截然相反的观点。因此,这方面还有许多工作需要做。


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