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硅灰对混凝土开裂敏感性的影响 　　摘 要：在高强混凝土中掺入适量的硅灰，对提高混凝土的劈裂抗拉强度有非常明显的效果，也可在一定程度上增强混凝土的抗压强度和抗折强度。掺量低于或高于适量范围，对提高混凝土的强度作用很小。 　　关键词：混凝土； 硅灰； 影响；敏感性 　　0、前言 　　硅灰又称硅粉，是在冶炼工业硅或含硅合金时由高纯度的石英与焦炭在高温电弧炉中发生还原反应而产生的工业尘埃。它是利用收尘装置回收烟道排放的高温废气并通过专门处理而得，其颗粒超细，比表面积大，具有很高的火山灰活性。硅灰用于混凝土的研究始于20世纪50年代的挪威、丹麦等国，在美国、日本、法国等国得到了普遍的应用。在我国，通常将硅灰作为掺合料用于混凝土工业中，一方面可节约水泥熟料，降低混凝土的生产成本，有效减少环境污染，保护环境；另一方面，改善混凝土的性能，延长结构的安全使用期，增加工程的使用寿命。[1]但是，对于硅灰混凝土的应用，工程界存在两种不同的看法。一方面认为混凝土中掺入硅灰后，大大降低了水泥浆体中的孔隙尺寸，改善了孔隙尺寸分布，提高了早期强度和混凝土的致密性、抗氯离子渗透性，由此可以提高混凝土耐久性。一方面认为，虽提高了混凝土的早强和抗渗性，但由于硅灰的高活性，也是的混凝土的水化热和收缩增加，弹性模量也随之有更大的增长，在相同收缩应变性，内部产生更大的拉应力，由此可能造成早期开裂敏感性的增加。因此，开发研究硅粉在混凝土中的应用，对解决硅灰活性带来的敏感性增加应得到重视。具有比普通混凝土更耐久优点的硅灰混凝土的发展对促进节能减排、废弃物的资源化利用和保护环境、发展循环经济，其技术、经济、社会效益显著，应用前景广阔。 　　1、硅灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响 　　混凝土的抗氯离子渗透性能取决于其本身的孔隙结构及界面性能，混凝土总的孔隙率越小，混凝土越密实，抗氯离子渗透性越好；有害大孔占总孔隙的体积越大对抗氯离子渗透性越不利。混凝土掺入硅灰，可以改善混凝土微观结构和界面性能。硅粉粒径0.1μm以下的颗粒占80%以上，对水泥颗粒的孔隙起到填充作用，减少孔隙体积，增加了密实性。在试验[2]中研究人员进行了28d龄期和56d龄期的混凝土及砂浆抗氯离子渗透性试验，试验中，以掺加硅灰后混凝土电通量与未掺硅灰混凝土电通量之比作为评价指标，可以得出以在抗氯离子渗透性上，硅灰对砂浆的影响要大于对混凝土的影响，而对于掺入硅灰的砂浆和混凝土来说，龄期对混凝土的影响要大于砂浆。所以硅灰的掺入大大降低了抗氯离子渗透性。 　　硅灰对碱骨料反应有较好的抑制作用，硅灰粒子可以改善水泥胶结材料的密封性，减少了水份通过浆体的运动速度，使得碱膨胀反应所需的水分减少；硅灰也可减少水泥浆孔隙液中碱离子的浓度，另外，在有硅粉时所形成的C-S-H有一较低的钙硅比，可以增加晶体容纳外来离子的能力，从而减少了还原成硅和石灰凝胶的危险性。 　　2、硅灰改变混凝土性质的化学原理 　　当混凝土中掺入硅灰后，在水泥的凝结、硬化过程中，硅灰能与Ca（OH）2，进行反应并生成水化硅酸钙（CSH）；如采用波特兰水泥配制混凝土，当硅灰掺量为30%左右时，则可使水泥浆体中的Ca（OH）2含量降低到零。这种反应就能有效地消除易于受化学腐蚀的组分，代之以产生能抗腐蚀的组分。水化硅酸钙的钙硅比较低，聚合作用较强，它易于与外部的碱、铝等离子聚集，因此相当稳定，不太可能在低pH值的酸性溶液中分解成石灰和硅胶。从而使混凝土对渗溶作用、碳化和稀酸都有较高的抵抗能力。[3]但是，在强酸且高浓度情况下，水化钙酸钙仍会产生分解。因此，混凝土中掺加硅灰对提高抗强酸的化学腐蚀能力是有限的。 　　3、硅灰对混凝土断裂性能的影响 　　根据实验[4]可得到以下结论：10%的硅灰掺量提高了混凝土的弹性模量、抗压强度和抗拉强度。MSC-sP的劈拉强度比MSC提高了29.8%。而抗压强度和弹性棋量仅提高2.5%和0.8%。这表明在水胶比为0.40的混凝土中。硅灰对抗拉强度的提高较为明显，而对杭压强度和弹性模量的提高较小。掺加硅灰提高了混凝土的弹性模量、抗压强度、抗拉强度和临界应力强度因子；硅灰对抗拉强度的提高最为明显。 　　当二氧化硅（硅灰和石英粉总量）和水泥之比固定并且混凝土拌合物流动度一定时，随着硅灰掺量的增加，浆体的用水量先减小到某一值，然后再增加，即相对于最小水胶比，存在一个最佳硅灰掺量，同时RPC可获得最大密度。 　　产生上述现象的原因是硅灰具有微填充效应，即硅灰是一种超细的球状矿物活性材料，活性SiO2含量达90%以上，平均粒径011Lm，其超细颗粒有助于填充水泥颗粒之间的空隙，使胶凝材料具有良好的级配，降低其标准稠度下的用水量，而其球状性质能极大地促进最紧密堆积，提高水泥石的相对密度.当SF/C低于0.125时