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硅灰的填充效应原理是什么?

混凝土在搅拌合物时,为了更好地得到 工程施工标准的流通性,常要加多一点水(超出混凝土水化所用水量),这种加多的水不但使水泥砂浆变稀,胶结力变弱,并且多出的水残留在混凝土中造成水泡或水道,随混凝土固化而蒸发后便留有缝隙。进而降低混凝土具体承受力总面积,并且在混凝土承受力时,易在缝隙周边造成应力集中。

在混凝土中,內部泌水受石料颗粒物的阻拦而集聚在石料下边造成多孔结构界面。在石料界面过滤区造成的Ca(OH)2要超过别的区域。Ca(OH)2晶体生长非常大并有平行于石料表层的极强取向性。平行于石料表层的大Ca(OH)2结晶更易裂开,比水化硅酸钙凝胶(C-S-H)较弱。

水泥砂浆与石料之间的界面过滤区因为多孔结构和有很多定位排列的大Ca(OH)2结晶,而变成混凝土內部的硬度较弱区。HPC中因为掺加足量的硅灰,其硬度与水泥混凝土(不掺硅灰)对比,有大大提高。有专家学者曾估算:以15%的硅灰替代混凝土,则在混凝土颗粒物总数与硅灰颗粒物总数的比例为1∶2000000,即两百万个硅灰对一个混凝土颗粒物,因而硅灰对HPC硬度有非常大影响。

在HPC中低于混凝土颗粒物直径一百倍的硅灰,添充于水泥砂浆体的缝隙间,添充于混凝土颗粒物的间隙间,其实际效果如同混凝土颗粒物添充在石料间隙之间和细石料添充在粗骨料间隙之间相同,从微观尺度上增多HPC的密实度,提升了HPC的硬度,这就是硅灰的“添充效应”。在HPC中,添充于水泥砂浆体中的硅灰使水泥砂浆体孔的总数显著降低,均质性提升,而总空隙率基本上维持一致。

水泥砂浆与石料界面过渡区的硅灰,降低了HPC的泌水,避免水在石料下边集聚,使石料界面过渡区与水泥净浆的显微结构相似,进而提升了界面过滤区的密实度和有效减小界面过渡区的厚度。微小硅灰颗粒物变成Ca(OH)2的“晶种”,使Ca(OH)2结晶的尺寸更小,取向更随机。因而,硅灰的掺加提升了HPC中水泥净浆与石料的粘结硬度,消除了混凝土中不同复合组分的“弱连接”问题,使HPC具有复合材料的特性。骨粒颗粒物在HPC中起着增强作用,而不仅仅是惰性的填充物。硅灰对水泥净浆(无石料)的硬度提升影响不是非常大,但却能使相同水胶比的混凝土的硬度显著高于其基体(净浆)的硬度。

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