硅粉混凝土力学性能试验研究

李金波， 冯道德， 庄惠平

1空军工程第一总队（100089） 2徐州空军学院机场工程系（221000）

1 硅粉的性能概述

硅粉也叫微硅粉、硅灰或凝聚硅灰，是在冶炼硅铁合金或工业硅时，形成的粉末状二氧化硅（SiO2），这种粉尘即为硅粉。硅粉的颗粒极其细微，其颗粒尺寸基本在1μm以下，平均为0.1～0.3μm，约为水泥的1/100，硅粉是一种高效的活性掺合料，能够显著提高混凝土的强度和耐久性。

2 硅粉的作用机理

硅粉在混凝土中的作用机理可简述为:普通混凝土内部不密实，水泥呈碎石状、有棱角。由于孔隙中水表面张力作用，颗粒间不完全接触；加入减水剂后，消除水的表面张力作用，颗粒接触，孔隙率减少；加入硅粉后，由于硅粉颗粒小，且为球形，硅粉颗粒可填充其间，并与Ca(OH)2反应，生成新物质，堵塞孔道，大孔隙减少,生成的C-S-H晶体强度高、稳定性好，同时，由于硅粉混凝土泌水少，改善了过渡区的结构，因而提高了混凝土强度。

3 试验研究

3.1 原材料

试验采用P·O52.5普通硅酸盐水泥，普通河砂细度模数2.5；骨料采用碎石，连续级配，试验前进行过筛，满足最大粒径20mm连续级配要求；减水剂采用MN高效减水剂，为黄褐色粉末，其减水率为15%～25%，减水剂掺量为胶凝材料的1.8%。硅粉混凝土配合比见表1。

表1 硅粉混凝土配合比

3.2 试验结果及分析

静态抗压试验分别是在60吨电液伺服万能压力试验机和100吨液压万能试验机上进行的,试件尺寸为100mm×100mm×100mm的非标准立方体试件，试验步骤如下:

1）将试件放在试验机的下压板上，调整下压板处于水平状态，并使试件的中心与试验机的中心对准。然后缓慢调整试验机的上压板,使其下降直至其表面和试件将要接触为止。

2）采用连续均匀地加荷，取每秒钟1.0 MPa。当试件接近破坏开始急剧变形时，停止调整试验机油门，直至破坏。然后记录破坏荷载。

3）数据的处理:三个试件测试值的算术平均值作为该组试件的强度值（精确至0.1 MPa）；三个测试值中的最大或是最小值中如有一个与中间值差距超过中间值的15%时，取中间值作为该组试件的抗压强度值;如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%,则该组试件的试验结果无效。抗压强度按下式计算(结果精确至0.1MPa):

式中:fcc为混凝土立方体抗压强度（MPa）；F为试件破坏荷载（N）；A 为试件承压面积（mm2）。

小立方体试件实测抗压强度乘以0.95的系数换算为混凝土28 d实测强度。

从图1可以看出，掺入硅粉能明显的提高混凝土的抗压强度，混凝土的抗压强度随着硅粉掺量的增加而提高。水灰比0.3时，当硅粉掺量小于16%，硅粉混凝土的抗压强度随着硅粉掺量的增加而增大，而当硅粉掺量超过16%后，再加入硅粉，硅粉混凝土的抗压强度反而下降。在同一水胶比情况下，没有掺硅粉时，混凝土7 d、28 d静态抗压强度分别为48.5 MPa和65.6 MPa；而掺入硅粉时，抗压强度大幅增加，掺5%硅粉时7 d和28 d抗压强度比不掺时分别提高22.7%和23.9%。掺入的硅粉在碱性环境中，能迅速发生火山灰反应，生成大量C-S-H凝胶，早期强度提高很快，而在后期则趋于稳定。

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[3]刘晓华,盖国胜.微硅粉在国内外应用概述[J].铁合金,2007(5):41－44