超细活性硅粉对混凝土的物理力学性能影响研究

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发布时间：2021-09-08

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超细活性硅粉对混凝土的物理力学性能影响研究
陈友治，许闽，宋正林，李儒光，林家超
(武汉理大学硅酸盐材料L=程教育部重点实验室，湖北武汉430070)
摘要：介绍r一种新型高火山灰活性的超细矿物掺合料一超细活性硅粉。首先，用胶砂强度法测定』，陔矿物掺合料的火山灰活性。随后，
进行了一系列不同掺合料、不同掺量的混凝土对比试验，并用XRD等测试手段定性比较了上述混凝土试件水泥石中的氧氧化钙含量。试验
结果表明：超细活性硅粉具有较高的火山灰活性一在适合掺量的条件F，能大幅提高混凝土拌合物的工作性能及混凝土材料的力学性能。
在混凝土中以等量取代的方式适量取代水泥，能明降低混凝土中水泥石基体的氢氧化钙含量。
关键词：超细活性硅粉；掺量水化产物组成；徽填充效应
中图分类号： TU528 041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)05—0105—04
Efect of super—fine active silica powder on the concrete properties of physical and mechanical behavior
CHEN You—zhi．XUM in，SONGZheng-lin，LIRu-guang，LINJia—chao
(Key Laboratory of Silicate Materials Science and Engineering，Minstary of Education，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China)
Abstract： A ncwtype ofconcretemineral admixture：Super—fine active silicapowder(SSP)was studied．First．thepozzolanic activityofSSPwas
determinded by the method ofmotar strength．Subsequently，a series ofdifferent mineral admixture and content concrete experiments were been testedFinally，
the contentofCHinthe diferenttypesofconcretewascomparedbythemethodofXRD．Test result showsthat：SSP has a veryhighpozzolanic
activity；con djtions in the appropriate mixing amount，SSP can significantly improve the workability offlesh concrete mixture and the mc—
chanical behaviorofconcrete；the contentofCH inthe concrete canbe siginificant reduced by adding appropriatemixing amountofSSP．
Key words： super—fine active silica powder；mixing amount；hydration composition；micro—packing efect
() 引言
自180年前波特兰水泥问世以来，混凝土b芟为了人类世界
使用最大宗的人造材料。2009年世界水泥产量约为28亿t，而
我国2009年的水泥产量为16．3亿t，占世界水泥产量的1／2以
上，约可制混凝土65．2亿m 。冈此，导致了混凝土建筑物质量
大、原材料用量大、能耗高及运输量大等一系列问题，进而增加
工程成本。另外，混凝土材料的耐久性问题也不容忽视。目前，
一般混凝土工程的使用年限为50～100年。闪此，正常使用期后
的维修丁程量及费用是极其巨大的Ⅲ。为克服普通混凝土存在的
诸多缺陷和不足，混凝土需要向着高强及超高强、高耐久和超
高耐久的方向发展[2_。
高性能化的混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅
度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用
优质原材料，在妥善的质量控制下制成的。除采用优质水泥、集
料和水外，必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效
外加剂。
在混凝土中，掺人活性矿物掺料。单纯地掺入高效减水剂虽
能大幅度降低混凝土硬化后的孑L隙率，但是不能改善水泥浆体
硬化后水化产物的组成，不能提高水化胶凝物质的质量。掺入活
性矿物掺料，即可达到这一目标，进一步提高混凝土的强度【3l。
本试验所讨论的活性矿物掺合料(暂称超细活性硅粉，简
收稿日期：201O-1l一】9
基金项目：国家人防工程项目【200929ZX01)
称ssP)是一种原产于安徽省庐江县的由火山灰沉积作用所生
成的硅质岩石，经简单粉磨和超细分级处理而得到的超细粉末
制品(平均粒径d=1．53 txm)。具有原矿易开采、粉料加工能耗低、
综合成本较低等特点。前期原材料分析表明，SSP原矿为具硅
藻土性质的结晶程度较低的二氧化硅矿物，有颗粒结构细微均匀、
含少量蛋白石及次孑L洞发育等特征。
SSP的低结晶程度及次孔洞发育等特征，可推断它应具有
一定潜在的火山灰活性。为验证SSP的潜在火山灰活性，本试验
采用胶砂强度法，给出了SSP火山灰活性的量化指标。并进一
步进行了一系列不同掺合料、不同掺量混凝土的对比试验，以
检验SSP对混凝土拌合物丁作性能、硬化混凝土试件力学性能的
影响。并用XRD等测试手段分析了超细活性硅粉对混凝土性
能产生影响的机理。
1 试验
1．1 原材料
水泥【C)：试验采用亚东洋房牌P·O 42．5级水泥，比表面
积352 m2／kg，平均粒径13．13 m，表观密度3．11 g／cm ，化学成
分见表1；SSP：安徽庐江产天然硅质材料，平均粒径1．53 uITI，
表观密度2．66 g／cm ，化学成分列于表1，粒径分布见表2及图1：
硅灰(SF)：艾肯94级硅灰，比表面积30 000 m：／kg，平均粒径
0．2 Ixm，表观密度2．23 g／cm ，化学成分见表1；水：饮用水；粗集料：