微硅粉即硅灰,硅灰能够在很大程度上改善硬化水泥浆体和混凝土的性能,主要是由于混凝土微硅粉具有较强的火山灰活性及其较小的粒径和较大的比表面积。

首先,硅灰具有很强的火山灰活性。虽然硅灰直接加到水中时并不与水发生水化反应,但将硅灰与水泥同时加入到水中,当水泥发生水化反应时,硅灰立即与水泥水化产物之一Ca(OH)2发生二次水化反应(即火山灰反应),生成C-S-H凝胶体,这样既消耗了水化水泥浆体里的Ca(OH)2,又使C-S-H凝胶体(火山灰反应的生成物)增多,且硅灰还能与水化水泥浆体中另一种水化产物C-S-H凝胶体(又称传统C-S-H凝胶体)反应,生成低Ca/Si比的新C-S-H凝胶体(又称火山灰C-S-H凝胶体)。火山灰C-S-H凝胶体与传统C-S-H凝胶体的组成和性质均不相同,它能与氢氧根离子、铝离子等聚合,而且聚合后相当稳定。新生成的C-S-H凝胶体不会在酸性溶液中分解,这便是使用混凝土微硅粉配制的硬化水泥浆体对酸性介质有一定的抵抗能力,对渗析、盐霜、碳化有较强抵抗能力的原因。

另外,混凝土的界面过渡区内Ca(OH)2及钙矾石具有取向性,且界面过渡区的晶体比硬化水泥浆体中的晶体粗大,具有更多的孔隙,且水泥浆体相对来说泌水性大,在水泥浆体中的水分向上迁移的过程中会在骨料下面形成水膜,削弱界面的粘结,形成界面过渡区的微裂缝。而在凝胶土中掺加混凝土微硅粉后,由于反应消耗了绝大部分的Ca(OH)2,并使传统C-S-H混凝体转变为火山灰C-S-H凝胶体,与此同时,由于硅灰比表面积极大,可吸附大量自由水而减少泌水,减少自由水在集料界面上的聚集,使界面区结构密实,同时Ca(OH)2晶体的生长也受到***,晶粒得到细化,排列的取向度降低,从而使界面过渡区的微结构改善。

其次,由于微硅粉粒径较小,平均粒径约为0.1μm,约为硅酸盐水泥颗粒粒径的1/100,同时硅灰的比表面积非常大,用氮气吸附法测定的硅灰比表面积达20m2/g,所以硅灰非常容易成团,故在水泥水化时可以作为水泥水化所需要的晶核,从而加速水泥水化。同时,由于混凝土微硅粉颗粒细小,它可以填充硬化水泥浆体中的细小孔隙,从而减小水泥浆体的孔隙率,进而使硬化水泥浆体和混凝土更密实、强度更高,同时增强硬化水泥浆体和混凝土抵抗外力变形的性能,从而使硬化水泥浆体和混凝土的徐变和干缩减少。

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