淺談硅灰在高強(qiáng)度等級(jí)混凝土中的應(yīng)用

張津翔

摘要：本文對(duì)硅灰簡(jiǎn)要概述，探討硅灰在混凝土的應(yīng)用原理，并論述硅灰在提升混凝土強(qiáng)度及耐久性、抗凍性等方面的作用。

關(guān)鍵詞：硅灰;混凝土;應(yīng)用

我國社會(huì)高速發(fā)展背景下，建筑事業(yè)發(fā)展速度進(jìn)一步提升，建筑行業(yè)對(duì)提升我國人民生活質(zhì)量具有重要影響，有利于滿足人們對(duì)性能的追求。硅灰在高強(qiáng)度等級(jí)混凝土中應(yīng)用，有利于使建筑耐久性進(jìn)一步提升。因此在本次研究，將對(duì)硅灰在高強(qiáng)度等級(jí)混凝土中的應(yīng)用展開探討，以下為詳細(xì)分析。

一、硅灰

硅灰是冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時(shí)的副產(chǎn)品，通過煙道排出的硅蒸汽使其氧化并冷收塵而得。硅灰主要成分不同，與冶煉時(shí)影響因素存在聯(lián)系，硅灰主要成分中包括SIO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O，含量占比為92%、80%、30%、40%、30%、20%、90%，在硅灰主要成分中可以發(fā)現(xiàn)，成分中占比最大的非晶態(tài)二氧化硅，能占據(jù)其中的90%以上。SIO2性質(zhì)中與活火山的特性較為類似，硅灰在與混凝土混合后容易產(chǎn)生劇烈反應(yīng)。硅灰為肉眼可見的白色顆粒物體，碳含量的差異使得硅灰顏色產(chǎn)生變化，顆粒具有細(xì)致特點(diǎn)，許多顆粒直徑在1μm以下，經(jīng)過相關(guān)研究顯示，平均粒徑在0.1μm左右，不足水泥粒徑的幾百分之一，硅灰密度則是在2200g/cm3左右。

硅灰比表面積為13000-23000左右，能夠反映其彌散性較大，摻入混凝土中后，可利用有效產(chǎn)生彌散反應(yīng)。見表1.

二、硅灰在混凝土中的應(yīng)用原理

硅灰自身具有化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)，摻入混凝土中后，會(huì)產(chǎn)生良好的填充效應(yīng)，從而使混凝土強(qiáng)度得以提升。水泥混凝土在攪拌過程中，需要加入適量的水，從而保障良好的施工流動(dòng)性。若水分較多則容易降低水泥粘稠度，使其中的膠力減弱。且在混凝土中產(chǎn)生水泡，水泡容易導(dǎo)致混凝土凝結(jié)后出現(xiàn)孔隙，從而使混凝土力學(xué)性能減弱。

硅灰在填充至水泥中，需要進(jìn)入水泥顆?？p隙，硅灰在水泥顆粒中作為水泥縫隙的補(bǔ)充。硅灰顆粒直徑較大，所體現(xiàn)的填充效果更加顯著。硅灰有利于防止混凝土泌水，有利于控制水分在其中集聚，使水泥漿與骨料膠著使其密實(shí)度提升，將區(qū)域范圍厚度縮減。硅灰能夠提升水泥及骨料的密實(shí)度，發(fā)揮的作用優(yōu)于普通填充物。

硅灰接觸拌合水后，首先形成富硅的凝膠，并吸收水分，凝膠在尚未水化的水泥顆粒間聚集，逐漸包裹水泥顆粒，水化產(chǎn)物Ca（OH）2與上述硅凝膠的表面反應(yīng)生成C-S-H凝膠，該水化物凝膠強(qiáng)度高于Ca（OH）2晶體。C-S-H凝膠的產(chǎn)生多處于水泥水化的C-S-H凝膠孔隙中，大大提高了混凝土的結(jié)構(gòu)密度，因此具有優(yōu)異的火山灰效應(yīng)和填充效應(yīng)。

硅灰與混凝土混合后，會(huì)產(chǎn)生空隙溶液化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)使水化產(chǎn)物中的硅酸鈣含量縮減，隨著堿金屬離子濃度降低，空隙溶液PH值隨之下降，使得堿性反應(yīng)減少。

三、硅灰在高強(qiáng)度等級(jí)混凝土中的作用

（一）提升混凝土強(qiáng)度

硅灰摻入混凝土中后，混凝土早期強(qiáng)度及最終強(qiáng)度得以改善，相關(guān)報(bào)道顯示，硅灰摻量在10%以下的情況下，混合硅灰混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度是常規(guī)混凝土的2倍以上。采取蒸壓養(yǎng)護(hù)方式，混合硅灰混凝土抗壓能力則是常規(guī)混凝土的3倍以上，利用普通混凝土養(yǎng)護(hù)方法，混凝土強(qiáng)度會(huì)得到進(jìn)一步提升，但硅灰摻量與混凝土強(qiáng)度具有直接關(guān)聯(lián)，從而說明混凝土中的硅灰含量越大，混凝土強(qiáng)度會(huì)不斷改善，但最大摻量不宜超過10%。

個(gè)別國家在混凝土中摻入硅灰已經(jīng)實(shí)現(xiàn)C100高強(qiáng)度混凝土，且制作工藝較為簡(jiǎn)單，成本比較節(jié)省。

（二）調(diào)整混凝土和易性

混凝土中摻入硅灰，混凝土的需水量會(huì)有提升，在實(shí)際生產(chǎn)拌合過程中，需要足夠的水量，導(dǎo)致混凝土坍落度下降，混凝土中硅灰摻量在5%情況下，硅灰會(huì)使混凝土用水量保持正常，但硅灰的量不斷提升，混凝土中需要加入更多的用水，但最大用水量在130%左右。需加入高效減水劑來控制，使得水分調(diào)節(jié)變得更加可控，高效減水劑及硅灰為制作高強(qiáng)度混凝土提供了可能?；炷脸霈F(xiàn)浮漿問題情況下，混凝土在澆筑后，容易出現(xiàn)滲水問題，使得混凝土表面浮現(xiàn)一層水膜。

浮漿問題的出現(xiàn)，表示混凝土表層出現(xiàn)不規(guī)則分布，使得混凝土性能受到影響。發(fā)達(dá)國家表示，硅灰摻入量增加，混凝土離析及沁水概率變低。硅灰摻量在10%左右時(shí)，混凝土坍落度為15-20cm，混凝土中基本不會(huì)產(chǎn)生離析及沁水現(xiàn)象。硅灰摻量為5-8%，一般不良反應(yīng)都不會(huì)產(chǎn)生。

（三）提升混凝土耐久性及抗凍性

硅灰中與混凝土結(jié)合后，使得混凝土中的內(nèi)部微小空隙變得狹窄，從而改善混凝土密實(shí)度，硅灰加入混凝土后，使得結(jié)構(gòu)的抗?jié)B透能力改善，且加入硅灰使得外部溶液不會(huì)進(jìn)入結(jié)構(gòu)中，從而控制化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。相關(guān)報(bào)道中顯示，硅灰攝入量在10%情況下，使得混凝土抗?jié)B透及抗化學(xué)反應(yīng)能力得以改善，使得混凝土結(jié)構(gòu)中對(duì)鋼的腐蝕性減輕。硅灰具有較高的比電阻，在混凝土攪拌過程中，容易改善混凝土比電阻。

研究人員利用多種混凝土與硅灰的混合實(shí)驗(yàn)，觀察硅灰對(duì)混凝土抗凍能力的影響，但影響并非正比關(guān)系。硅灰摻量的不斷提升，混凝土抗凍能力存在一定程度的下降。硅灰摻量的不斷提升，混凝土抗凍能力從而減弱。硅灰含量在10%以下的情況下，硅灰與混凝土混合使得抗凍能力改善。若硅灰含量在15%左右時(shí)，硅灰的融入使得混凝土抗凍能力不會(huì)產(chǎn)生較大變化，但超出20%則會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)抗凍能力減弱。

四、結(jié)語：

建筑工程是我國城市化進(jìn)程推動(dòng)力，建筑工程中必備的原料為混凝土。提升混凝土強(qiáng)度有利于改善建筑性能，提升建筑的耐久性及抗凍性，改善工程質(zhì)量，滿足人們對(duì)建筑工程的要求。因此在混凝土中加入一定量的硅灰，有利于改善工程質(zhì)量，提升混凝土強(qiáng)度，耐久性及密實(shí)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙帥.硅灰摻加方式對(duì)混凝土阻尼性能影響[J/OL].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2018（05）：20-24+28[2018-12-19].

[2]張江泳.硅灰在超高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用[J].國外建材科技，2008（02）：12-15.