微硅粉會被廣泛應(yīng)用的原因解析
2020-06-24
混凝土在攪拌沙石時，為了獲得混凝土施工要求的流動性，經(jīng)常需要多加一些水(超過水泥水化所需水量)，這些多加的水不僅使水泥漿變稀，膠結(jié)力減弱，而且多余的水分殘留在混凝土中形成水泡或水道，隨混凝土硬化而蒸發(fā)后便留下大量的氣孔，從而減少混凝土實際受力面積，而且在混凝土受力時，易在孔隙周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中。
在混凝土中，內(nèi)部泌水受骨料顆粒的阻擋而聚集在骨料下面形成多孔界面，在骨料界面過濾區(qū)形成的Ca(OH)2要多于其它區(qū)域。Ca(OH)2晶體生長較大并有平行于骨料表面的較強取向性，平行于骨料表面的大Ca(OH)2晶體較易開裂,比水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)薄弱。水泥漿與骨料之間的界面過濾區(qū)由于多孔和有許多定向排列的大Ca(OH)2晶體，而成為混凝土內(nèi)部的強度薄弱區(qū)。HPC中由于摻入一定量的微硅粉，其強度與普通混凝土(不摻硅粉)相比，有明顯改善。
我們通過實驗得到大量的詳細(xì)數(shù)據(jù)：以15%的微硅粉取代水泥，則在水泥顆粒數(shù)量與微硅粉顆粒數(shù)量的比例為1∶2000000，即二百萬個微硅粉顆粒對一個水泥顆粒，因此微硅粉對HPC強度有很大影響。在HPC中小于水泥顆粒直徑100倍的微硅粉，填充于水泥漿體的孔隙間，填充于水泥顆粒的空隙間，其效果如同水泥顆粒填充在骨料空隙之間和細(xì)骨料填充在粗骨料空隙之間一樣，從微觀尺度上增加HPC的密實度，提高了HPC的強度，這就是微硅粉的“填充效應(yīng)”。在HPC中，填充于水泥漿體中的微硅粉使水泥漿體孔的數(shù)量明顯減少，勻質(zhì)性提高，而總空隙率基本保持不變。
水泥漿與骨料界面過渡區(qū)的硅灰，降低了HPC的泌水，防止水分在骨料下面聚集，使骨料界面過渡區(qū)與水泥凈漿的顯微結(jié)構(gòu)相似，從而提高了界面過濾區(qū)的密實度和有效減小界面過渡區(qū)的厚度。微硅粉顆粒成為Ca(OH)2的“晶種”，使Ca(OH)2晶體的尺寸更小，取向更隨機。因此，微硅粉的加入不僅提高了HPC中水泥凈漿與骨料的粘結(jié)強度，又消除了混凝土中不同復(fù)合組分的“弱連接”問題，使HPC具有復(fù)合材料的特性。顆粒在HPC中起著增強作用，而不僅僅是惰性的填充物，微硅粉對水泥凈漿(無骨料)的強度提高影響不是很大，但卻能使相同水膠比的混凝土的強度明顯高于其基體(凈漿)的強度。
如果非要把原因提煉概括為一句話那就是：微硅粉具有無可比擬的良好填充效應(yīng)。那么在建筑混凝土中被廣泛應(yīng)用，也就不難理解了?；炷廖⒐璺墼诂F(xiàn)代的建筑混凝土行業(yè)已經(jīng)是必不可少的新材料。
