微硅粉（硅灰/硅粉）對混凝土耐久性的影響

摘要：硅粉是硅合金與硅鐵合金制造過程中高純石英、焦炭和木屑還原產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是從電弧爐煙氣中收集到的無定型二氧化硅含量很高的微細球形顆粒。硅粉一般含有90%以上的SiO2，且大部分為無定型二氧化硅。硅粉用于提高新拌混凝土及硬化后混凝土的性能，具有火山灰活性的硅灰對混凝土的耐久性有明顯的改善作用。

關(guān)鍵字：硅灰微硅粉混凝土耐久性

自北歐國家冰島、挪威和瑞典1976年開始在工程上應(yīng)用硅粉以來,人們開始對硅粉進行了不斷的研究。由于硅粉具有與硅酸鹽水泥獨特的互補性能,現(xiàn)在已被確定為一種新型的輔助膠結(jié)材料而被許多國家廣泛研究和應(yīng)用。隨著結(jié)構(gòu)超高和復(fù)雜程度的增大,人們對結(jié)構(gòu)材料的工作性能提出了更高的要求,除了高工作度外,在實際應(yīng)用中還希望高性能混凝土具有高的強度和耐久性。有些摻和料，如硅粉、高爐礦渣及粉煤灰已被用于提高新拌混凝土及硬化后混凝土的性能。本文主要介紹了具有火山灰活性的硅灰對混凝土耐久性的影響?！　?/p>

1、硅灰的特性

1.1物理特性

硅灰顏色在淺灰色與深灰色之間,密度2. 2g/cm3左右，比水泥(3.1g/cm3)要輕，與粉煤灰相似，堆積密度一般在200～350kg/m3。硅灰顆粒非常微小，大多數(shù)顆粒的粒徑小于1μｍ,平均粒徑0.1μm左右，僅是水泥顆粒平均直徑的1/ 100。硅灰的比表面積介于15000～25000m2/kg(采用氮吸附法即BET法測定)。硅灰的物理性質(zhì)決定了硅灰的微小顆粒具有高度的分散性，可以充分地填充在水泥顆粒之間，提高漿體硬化后的密實度。

1.2化學(xué)特性

硅粉是硅合金與硅鐵合金制造過程中高純石英、焦炭和木屑還原產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是從電弧爐煙氣中收集到的無定型二氧化硅含量很高的微細球形顆粒。硅粉一般含有90%以上的SiO2，且大部分為無定型二氧化硅，其成分則根據(jù)合金品種不同而有變化。我國西寧、唐山、遵義等地硅粉的化學(xué)成分見表1：

表1　我國部分地區(qū)硅粉的化學(xué)成分

成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO C R2O 燒失量％
　　遵義 92.40 0.80 1.10 0.50 1.10 1.0 0.30 2.2
　　西寧 90.09 0.99 2.01 0.81 1.17 1.0 0.45 2.95
　　唐山 92.16 0.44 0.27 0.94 1.37 1.0 0.99 1.63

由表1可知，硅灰的主要化學(xué)成分為非晶態(tài)的無定型二氧化硅(SiO2)，一般占90%以上。高細度的無定型SiO2具有較高的火山灰活性，即在水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣(Ca(OH)2)的堿性激發(fā)下，SiO2能迅速與Ca(OH)2反應(yīng)，生成水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)，提高混凝土強度并改善混凝土性能。

硅粉之所以可以作為一種輔助性膠凝材料改善硬化水泥漿體的微結(jié)構(gòu)，首先是因為硅粉具有很高的火山灰活性。雖然硅粉本身基本上與水不發(fā)生水化作用，但它能夠在水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2及其它一些化合物的激發(fā)作用下發(fā)生二次水化反應(yīng)生成具有膠凝性的產(chǎn)物；其次是因為硅粉的微集料特性，它不僅自身可以填充硬化水泥漿體中的有害孔，其二次水化產(chǎn)物也可以填充硬化水泥漿體中的有害孔，從而改善硬化水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)。