(1)进步混凝土早期强度和终极强度
国外研究证实,当硅粉对水泥的取代率为30%以内时,蒸养温度为80℃,砂浆一天的抗压强度为不掺硅粉的2倍(100MPa);若采用蒸压养护,微硅粉则几乎达3倍(150MPa);采用标准养护,砂浆的抗压强度也明显进步。加拿大专家提出,当硅粉与高效减水剂复合使用时,可使混凝土的水胶比(W/C+Si)降至0.13—0.18,水泥颗粒之间被硅粉充填密实,混凝土的抗压强度为不掺硅粉的3—5倍。目前广美国、丹麦、挪威等国已用硅粉作掺和剂配制出了强度高达1100kg/cm2的混凝土,而且工艺简单,经济效益较好,故被大量采用。
(2)增加致密度
混凝土中掺进硅粉增加了起反应的硅含量,在电镜下观察,掺硅粉混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外,硅粉颗粒很细小,均匀地充填了混凝土微孔。国外用水银注进法测定,无论哪种养护条件,掺硅粉的混凝土水泥石微空容积均明显减少。
(3)进步混凝土的抗渗性、抗化学浸蚀性和比电阻
由于硅粉的掺进进步了混凝土的密实性,大大减少了水泥石空隙,所以进步了硅粉混凝土的抗渗性能。国外研究以为,当混凝土中硅粉取代率为10—20%时,明显改善了混凝土的抗渗性、抗化学浸蚀性,而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。这是由于密实性的进步和SiO2含量增加,有效地阻止了酸离子的浸进和腐蚀作用。另外,由于硅粉比电阻很高,所以混凝土比电阻可进步1.9—16倍。
由于硅粉是生产硅铁和产业硅的副产品,其天生条件相似,所以各国硅粉的物理性质和化学成分相似。
1.颜色
硅粉呈灰白色,按含碳量多少,硅粉颜色深浅略有不同,白度40—50,硅粉与水混合后呈灰玄色,拌成混凝土后呈青灰色。
2.比重和密度
硅粉的比重约为水泥的2/3,但密度却只有水泥的1/6左右。
3.粒度
硅粉在电镜下观察呈球形,有时聚合成团絮状,硅粉颗粒尺寸均在1μm以下,均匀粒径0.1μm(普通硅酸盐水泥的均匀粒径为20—30μm),硅粉比表面积为水泥的40—100倍(表2)。
4.化学成分
硅粉中含SiO2一般在90%以上,并且尽大部分呈非晶态。非晶态SiO2愈多,硅粉火山灰活性愈大,在碱性溶液中反应能力愈强。
微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中,掺入适量的硅灰,可起到如下作用:
1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。
2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。
3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。
4、大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰,提高单次喷层厚度。
5、是高强砼的必要成份,已有C150砼的工程应用。
6、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本.提高耐久性。
7、有效防止发生砼碱骨料反应。
8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时,更易生成莫来石相,使其高温强度,抗热振性增强。