微硅粉的性能概述
微硅粉也叫硅粉 、硅灰或凝聚硅灰,是在冶炼硅铁合金或工业硅时,形成的粉末状二氧化硅(SiO2) , 这种粉尘即为微硅粉。微硅粉的颗粒极其细微 ,其颗粒尺寸基本存1μm 以下,平均为0.1 ~0.3μm, 约为水泥 的1/100, 微硅粉是一种高效的活性掺合料, 能够显著提高混凝土的强度和耐久性。
微硅粉的作用机理
微硅粉在混凝土中的作用机理可简述为:普通混凝土内部不密实 ,水泥呈碎石状 、有棱角。由于孔隙中水表面张力作用.颗粒间不完全接触;加入减水剂后,消除水的表面张力作用,颗粒接触,孔隙率减少;加入微硅粉后,由于微硅粉颗粒小,且为球形 ,微硅粉颗粒可填充其间,并与Ca(OH)2反应,生成新物质.堵塞孔道.大孔隙减少, 生成的C— S — H 晶体强度高、稳定性好,同时,由于微硅粉混凝土泌水少,改善了过渡区的结构,因而提高了混凝土强度。
试验研究
1原材料
试验采用 P·052·5普通硅酸盐水泥,普通河砂细度模数2.5 ; 骨料采用碎石, 连续级配, 试验前进行过筛,满足最大粒径20mm连续级配要求:减水剂采用MN高效减水剂,为黄褐色粉末. 其减水率为15%~25%, 减水剂掺量为胶凝材料的1.8%,微硅粉混凝土配合比见表1 。
表1 微硅粉混凝土配合比
2试验结果及分析
静态抗压试验分别是在60吨电液伺服万能压力试验机和100吨液压万能试验机上进行的。试件尺寸为100mm×100mm×100mm的非标准立方体试件. 试验步骤如下:
1 ) 将试件放在试验机的下压板上, 调整下压板处于水平状态 .并使试件的中心与试验机的中心对准。然后缓慢调整试验机的上压板, 使其下降直至其表面和试件将要接触为止 。
2 ) 采用连续均匀地加荷,取每秒钟1.0MPa 。当试件接近破坏开始急剧变形时,停止调整试验机油门,直至破坏。然后记录破坏荷载 。
3 ) 数据的处理: 三个试件测试值的算术平均值作为该组试件的强度值 (精确至0.1MPa) ;三个测试值中的最大或是最小值中如有一个与中间值差距超 过 中间值的15 %时 ,取中间值作为该组试件的抗压强度值;如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%,则该组试件的试验结果无效。
抗压强度按下式计算(结果精确至0.1MPa)
fcc =F/A
式中:fcc为混凝土立方体抗压强度(MPa) ; F为试件破坏荷载(N) ;A为试件承压面积(mm2) 。小立方体试件实测抗压强度乘以0.95的系数换算为混凝土28d实测强度。
图1 微硅粉掺量对强度影响趋势图
从图1可以看出,掺入微硅粉能明显的提高混凝土的抗压强度,混凝土的抗压强度随着微硅粉掺量的增加而提高。水灰比0.3时,当微硅粉掺量小于16%,微硅粉混凝土的抗压强度随着微硅粉掺量 的增加而增大 ,而当微硅粉掺量超过16%后,再加入微硅粉,微硅粉混凝土的抗压强度反而下降。在同一水胶比情况下,没有掺微硅粉时,混凝土7d、28d静态抗压强度分别为48.5MPa和65.6MPa;而掺入微硅粉时,抗压强度大幅增加掺5%微硅粉时7d和28d抗压强度比不掺时分别提高22.7%和23.9%。 掺入的微硅粉在碱性环境中, 能迅速发生火山灰反应,生成大量C— S — H凝胶 ,早期强度提高很快,而在后期则趋于稳定。