硅粉对水泥浆及水泥浆一集料界面的作用同济大学陈志源沈里林江摘要本文主要研究硅粉对水泥浆及对水泥浆与集料界面的作用。研究表明硅粉可作为活性的超细均匀粒子掺入水泥浆中,并在水泥水化初期即与氢氧化钙反应生成一一凝胶,使氢氧钙石数量减少、最可儿孔径减少,从而使浆体密实性增加、浆体强度随之提高。硅粉的最大掺量以为宜。如欲增大掺量宜与减水剂和磨细生石灰共用,这样,可进一步提高强度,并可免除因碱度降低而引起的不利影响。硅粉掺量适当时可使界面氢氧化钙取向度降低、数量减少、晶粒变细,从而使界面过渡区弱谷变浅,有利于界面粘结以及水泥浆一集料界面处劈裂强度的提高。前年在伦敦英国皇家学会举行了水泥科学技术发展的讨论会。会议指出,以改革水泥浆体孔结构所得的新一代水泥基材料是发展方向。孔结构一般以孔隙率和孔径分布表征。关于强度和孔隙率的关系已为人们所熟知,并已在陶瓷和水泥浆体中应用了数十年。目前,改变水泥浆体孔隙率有二种不同方法,并导致形成二种不同的材料一种为水泥,即无宏观缺陷的水泥另一种为材料,意即掺均布超细粒所形成的致密水泥浆。近年来,国际上在水泥混凝土中掺入硅粉即属于后一种,最近在国内对此也有研究和应用,但未见文章发表。硅粉系生产硅或硅铁合金时从烟气中聚集而得的一种飞灰,其组成中以上为无定形,比表面积约为米“克以上,活性很高,加入水泥浆和混凝土中可改善其性能。国外的文献大都偏重于掺那硅粉后抗压强度的变化,而对其内部结构的变化,尤其对水泥浆一集料界面结构的影响研究甚少。本文将着重于对后者的研究,以期探讨其改性的机理,藉以进一步改善混凝土的性能。一、原材料的性能硅粉是上海铁合金厂生产单晶硅过程中收集得的冷凝硅粉,其化学成分见表。硅粉呈极细的玻璃珠状。小珠直径变动于微米,其中小于微米的约占。细度以孔筛余计为,比重为,容重约为克厘米“,压实容重可增至克厘米“。经射线衍射分析表明,硅粉主要是由无定形组成的非晶质材料如图所示,呈高度分散状,洲、、一,、一洲讨、、、‘·甲峨、声曰护卜,、今,,呼,·、日卜几‘’,一卜】‘图硅粉的射线衍射图态,故具有巨大的比表面积。当以法用吸附测定时,其表面积达米“克。从硅粉在水介质中的溶解热可证实,硅粉吸水放热极快,极易吸收水分变成二氧化硅凝胶。硅粉不仅与水作用快,与饱和放热反应亦非常快,并在分钟内基本结束,放热曲线形状与图相似,但其放热量液固比为仅为卡克。由于硅粉有以上的物理化学性质,故其活性较之粉煤灰要大得多。硅粉与所用号普硅水泥化学成分见表。硅粉和水泥的化学成分表,烧失重水泥。。。。。。匀硅扮,,。。。。。注硅粉的含全为助。一一©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net二、硅粉对水泥浆体的影晌混凝土的性能在很大程度上取决于水泥浆体的性能。由于硅粉绝大部分为无定形,粒子极细,比表面积非常大,故将其掺入水泥浆体必然会造成水泥浆结构与性能的显著改变,从而改变所配成混凝土的性能。为了全面了解掺入硅粉对混凝土的影响,有必要先研究其对水泥浆体的影响。对水泥水化的影响加。此项结呆与用差热分沂所得结果相一致。用失重分析法比较简零︶帽巾︵工︶佗冷仆勺乒一几水化时川大鑫图掺硅粉后水泥浆体中含量的变化一水泥一侈硅粉一掺硅扮八廿卜几。一笼‘户州图掺不同量硅粉水泥的水化放热曲线图表明,随着硅粉掺量的增加水泥的水化放热速率减慢,不论是快速水化期还是加速期其水化放热速率都减慢,而且其水化诱导期延长。出现这种情况的原因是首先,掺入硅粉会使水泥的相对含量减少,亦即和含量减少,而前者水化造成第一峰,后者水化主要造成第二峰其次,硅粉的活性低,在水化初期硅粉无法与钙离子作用以消除包围在未水化颗粒上的半固定过饱和钙离子而使继续水化。如果硅粉的活性与高活性二氧化硅的一样高,则情况就不同,就可以缩短诱导期了。的活性比硅粉的活性大,但硅粉的活性比粉煤灰的还是大。对硬化水泥浆体性质的影响掺加硅粉对硬化水泥浆体性质的影响可以用硬化水泥浆体中的含量、比表面积及孔径分布等的变化来表征。硬化水泥浆体中的含量用失重分析法所得结果示于图。由图...
