混凝土在拌制合物時,為了獲得施工要求的流動性,常需要多加一些水(超過水泥(材料:粉狀水硬性無機膠凝材料)水化所需水量),這些多加的水不僅使水泥漿變稀,膠結力減弱,而且多余的水分殘留在混凝土中形成水泡或水道,隨混凝土硬化而蒸發后便留下孔隙。
微硅粉是大工業冶煉中的副產物,整個過程需要用除塵環保設備進行回收,因為密度較小,還需要用加密設備進行加密。微硅粉也叫硅灰或稱凝聚硅灰,是鐵合金在冶煉硅鐵和工業硅(金屬硅)時,礦熱電爐內產生出大量揮發性很強的SiO2和Si氣體,氣體排放后與空氣迅速氧化冷凝沉淀而成。從而減少混凝土實際受力面積,而且在混凝土受力時,易在孔隙周圍產生應力集中。
在混凝土中,內部泌水受骨料顆粒的阻擋而聚集在骨料下面形成多孔界面。在骨料界面過濾區形成的Ca(OH)2要多于其它區域。Ca(OH)2晶體生長較大并有平行于骨料表面的較強取向性。平行于骨料表面的大Ca(OH)2晶體較易開裂,比水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)薄弱(解釋:單薄而不堅強)。水泥漿與骨料之間的界面過濾區由于多孔和有許多定向排列的大Ca(OH)2晶體,而成為混凝土內部的強度(strength)薄弱區。HPC中由于摻入一定量的硅灰,其強度與普通混凝土(不摻硅灰)相比,有明顯改善。
有學者曾計算):以15%的硅灰取代水泥,則在水泥顆粒數量與硅灰顆粒數量的比例為1∶2000000,即二百萬個硅灰對一個水泥顆粒,因此硅灰對HPC強度有很大影響。在HPC中小于水泥顆粒直徑100倍的硅灰,填充于水泥漿體的孔隙間,填充于水泥顆粒的空隙間,其效果(effect)如同水泥顆粒填充在骨料空隙之間和細骨料填充在粗骨料空隙之間一樣,從微觀尺度上增加HPC的密實度,提高了HPC的強度,這就是硅灰的“填充效應”。在HPC中,填充于水泥漿體中的硅灰使水泥漿體孔的數量明顯減少,勻質性提高,而總空隙率基本保持不變。
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