硅粉的填充效應(yīng)機(jī)理
混凝土在拌制合物時(shí)，為了獲得施工要求的流動(dòng)性，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)后便留下孔隙。從而減少混凝土實(shí)際受力面積，而且在混凝土受力時(shí)，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)：要多于其他區(qū)域。
Ca(OH)：晶體生長(zhǎng)較大并有平行于骨料表面的較強(qiáng)取向性。平行于骨料表面的大Ca(OH)：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)：晶體，而成為混凝土內(nèi)部的強(qiáng)度薄弱區(qū)。混凝土中由于摻入一定量的硅灰，其強(qiáng)度與普通混凝土(不摻硅灰)相比，有明顯改善。有學(xué)者曾計(jì)算：以15％的硅粉取代水泥，則在水泥顆粒數(shù)量與硅灰顆粒數(shù)量的比例為1：2000000，即200萬個(gè)硅灰對(duì)一個(gè)水泥顆粒，因此硅灰對(duì)混凝土強(qiáng)度有很大影響。在混凝土中小于水泥顆粒直徑100倍的硅灰，填充于水泥漿體的孔隙問，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(shí)度，提高了混凝土的強(qiáng)度，這是硅灰的“填充效應(yīng)”。圖4．5．4—1為不同漿體填充結(jié)構(gòu)空隙示意圖。在混凝土中，填充于水泥漿體中的硅灰使水泥漿體孔的數(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，降低了混凝土的泌水，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(shí)度和有效減小界面過渡區(qū)的厚度。微小硅灰顆粒成為ca(OH)：的“晶種”，使Ca(OH)：晶體的尺寸更小，取向更隨機(jī)。因此，硅灰的摻人提高了混凝土中水泥凈漿與骨料的黏結(jié)強(qiáng)度，消除了混凝土中不同復(fù)合組分的“弱連接”問題，使混凝土具有復(fù)合材料的特性。骨粒顆粒在混凝土中起著增強(qiáng)作用，而不僅僅是惰性的填充物。硅灰對(duì)水泥凈漿(無骨料)的強(qiáng)度提高影響不是很大，但卻能使相同水膠比的混凝土的強(qiáng)度明顯高于其基體(凈漿)的強(qiáng)度。
