硅灰高性能混凝土的抗折强度研究

赵德友 黄宝刚

摘 要：通过相关试验研究在同一强度等级下，不同水灰比、掺硅灰不同掺量对混凝土抗折强度和早期收缩开裂的影响，混凝土中加入一定比例的硅灰能够明显增加混凝土的强度。通过试验得出，3d和28d混凝土的抗折强度较不掺硅灰得基准混凝土分别可提高17.7%～39.1%和 15.6%～31.7%；并且硅灰的最佳掺量应控制在胶凝材料用量的9%～12%。

关键词：硅灰；混凝土；抗折强度

高性能混凝土的高强度和良好耐久性，保证了结构的安全可靠性和长期使用性，从另一个角度来讲，它可以从根本上节约资源和能源，减少对环境的污染。高性能混凝土的发展使得混凝土的生产和应用实现了绿色化，符合人类社会寻求自然和谐、可持续发展的趋势。

硅灰是从硅铁冶炼工业的废气中收集到的副产品，是工业“三废之一”，硅灰的加入不仅可以显著改善混凝土的性能，如提高混凝土的强度、致密性和耐久性，同时还可以减少混凝土中水泥的使用量从而节约资源和保护环境，所有这些都使得人们越来越重视硅灰在高强高性能混凝土中的应用[ 1 ]。

一、试验设计

试验用水泥用P·O 42.5山水东岳牌普通硅酸盐水泥，符合国家标准[ 2 ]；粗集料为碎石，连续级配；细集料为天然河砂，级配良好；水为自来水；硅灰是由甘肃利鑫源硅粉有限公司生产；高效减水剂采用HSC聚羧酸高性能减水剂。

用100mm×100mm×400mm的棱柱体试件进行抗折强度测定，支座间距离300mm。采用C60的混凝土，水灰比为0.28和0.32，掺硅灰试验掺量分别为0%、3%、6%、9%、12%等量替代水泥。

二、试验结果分析

由图2、图3、图4可知，水灰比为0.28的3d龄期混凝土，随硅灰掺量的增加，其抗折强度较不掺硅灰的基准混凝土都高，其中掺3%硅灰混凝土的强度较基准混凝土增长了6.7%；掺6%硅灰，混凝土的强度增长了17.7%；掺9%硅灰，强度增长了27.6%；掺12%硅灰，混凝土的强度增长了26.7%。水灰比为0.32的3d齡期混凝土，随硅灰掺量的增加，其抗折强度较不掺硅灰的基准混凝土也都高，其中掺3%硅灰强度较基准混凝土增长了17.8%；掺6%硅灰，混凝土的强度增长了22.8%；掺9%硅灰，混凝土的强度增长了39.1%；掺12%硅灰，混凝土的强度增长了34.6%。

三、试验结论

无论是3d抗折强度还是7d、28d抗折强度，随硅灰掺量的增多，混凝土的抗折强度增大，这主要是由于水泥的水化充分，硅灰掺量高，水泥的二次水化生成的水化C-S-H凝膠增多，故有效的提高了混凝土的抗折强度；但当硅灰掺量在9%～12%范围内时，抗折强度维持不变或者轻微增长，这主要是由于此时9%的硅灰掺量已足以使水泥的初次水化产物发生二次水化，多出的硅灰不再参与二次水化反应，故抗折强度增长不再明显。综上，硅灰在混凝土中的最佳掺量应控制在胶凝材料用量的9%～12%。

参考文献：

[1] 李小敏.硅灰混凝土的强度和耐久性研究进展[J].建筑技术开发，2005，32（1）：47-48.

[2] 丁琳.硅粉混凝土配合比优化的研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2007.