辅助胶凝材料在混凝土的作用

目前,我国各种辅助胶凝材料的产量很大,已有20亿吨粉煤灰、400多万吨矿渣及大量的硅灰。这些掺和料都具有形态效应、微集料效应及水化活性,对混凝土的早期及后期性能均有较好的改善作用。

粉煤灰和其他混凝土原材料,在行为上,各司其职,在作用上,能相辅相成。在新拌混凝土中粉煤灰微粒,既有独特的“滚珠轴承”和“解絮”的行为,又能与水泥和细砂共同发挥混凝土颗粒级配中的微集料作用。清华大学冯乃谦、赵铁军所做的试验表明:与不掺粉煤灰的混凝土相比,掺粉煤灰混凝土的渗透性都明显降低。30天龄期时混凝土的渗透性能减少了49.3%,70天时减少了77.7%。磨细矿渣除了具有微集料效应和火山灰活性外,还含有大量的无定型的SiO2和AI2O3成分。硅灰颗粒较细,有效地填充在混凝土的水泥颗粒之间,起着微观集料的作用,使混凝土的颗粒级配更连续,混凝土更加密实;同时由于硅灰具有较强的火山灰活性,在混凝土的水化后期进一步二次水化,减少了氢氧化钙的含量,减少了晶体尺寸,细化孔结构,减少总孔隙率和大孔含量,减少界面过渡区此外,吸附在骨料表层的硅灰颗粒可以为水泥水化提供核化点,从而防止氢氧化钙在界面定项成长,减少氢氧化钙的趋向度。

另外,与单掺辅助胶凝材料相比,复掺辅助胶凝材料能够进一步提高混凝土的性能。

总体来讲,辅助胶凝材料对混凝土的改善程度主要取决于以下几个方面:①辅助胶凝材料的颗粒形状和尺寸;②辅助胶凝材料的化学成分;③掺辅助胶凝材料在混凝土中的掺量。混凝土是由C-S-H凝胶、晶体、未水化的水泥颗粒、集料及孔隙组成。其中,孔隙率为25%~30%。硅灰的粒径较小,比表面积较大,SiO2含量较大,具有超强的火山灰活性。因此一般来讲,硅灰对混凝土某些性能的改善作用较为明显。

由图可知,普通混凝土水泥石内部有大量微裂纹,显微结构不致密。而掺加辅助胶凝材料的混凝土中水泥石内部裂纹很少,活性掺和料颗粒的二次水化产物与水泥水化产物间相互搭接、交织连锁而成网状结构,形成的显微结构比较均匀、致密。

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