硅灰在混凝土中的作用

工业硅及硅铁在高温熔炼的过程中，随着废气逸出的粉尘为硅灰或硅粉，其主要成分是活性SiO2（含量约占90%，其中所含游离态SiO2约占10%）。颗粒非常小，是水泥粒径的百分之一，容量小、比表面积大，固有微硅粉之称，它能直接通过呼吸进入人体肺泡，对人身体健康危害极大。微硅粉广泛用于建筑、化工、冶金等行业。在混凝凝土中主要用于活性掺合料，用于改善水泥或混凝土的性能，配制具有超高强、耐磨、耐冲刷耐腐蚀、抗渗透抗冻、早强的特种混凝土，可用于大型水电、海港码头、铁路桥梁、高速公路、飞机场跑道、隧道及城市高层建筑等工程。

由于硅粉颗粒细小、比面积大、活性SiO2纯度高与强火山灰活性等物理化学特点，把硅粉作为掺合料加入混凝土中改善了混凝土多方面性能。

1.提高混凝土早期强度和最终强度

国内研究表面，当硅粉对水泥的取代率为30%以内时，蒸养温度为80℃，砂浆一天的抗压强度为不掺硅粉的2倍，若采用蒸压养护，则几乎达3倍；采用标准养护，砂浆的抗压强度也明显提高。

2.增加密实度

混凝土中掺入硅粉增加了起反应的硅含量，在电子显微镜下观察，掺硅粉混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外，硅粉颗粒很细小，均匀地填充了混凝土微孔，微集料填充效应明显。

3.改善混凝土离析和泌水性能

浇灌混凝土之后，往往产生水从混凝土中分离出来的现象，即在表层形成水膜，也称之为浮浆，使上层混凝土分布不均匀，影响建筑质量。国外研究证明，硅粉掺入量即取代率Si/(Si+C)愈多，混凝土材料愈难以离析和泌水。当取代率达15%时，混凝土坍落度即使达15~20cm也几乎不产生离析和泌水。当取代率达到20%~30%时，将该混凝土直接放入水中也不易产生离析。由于硅粉对混凝土离析和泌水性能的改善，使掺硅粉混凝土可以用于港口、隧道等水下工程。

4.提高混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性和比电阻

微硅粉用于混凝土中，一方面填充在水泥颗粒的周围，使浆体更为致密；另一方面，它与水泥水化生成的氢氧化钙结合生成水化硅酸钙凝胶，这些凝胶堵塞在毛细管中，使毛细孔变小而且不连续，大大提高了混凝土的密实性，有效的提高了抗氯离子渗入能力，大大增强其抗锈蚀性能。国外研究证明，当混凝土中硅粉取代率为10%~20%时，显著改善了混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性，而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。这是因为密实性的提高和SiO2含量增加，有效地阻止了酸离子的侵入和腐蚀作用。另外，由于硅粉比电阻很高，所以混凝土比电阻可提高1倍以上。

5.微硅粉混凝土可以提高工程的抗磨蚀能力，传统的抗磨蚀材料多用环氧砂浆等高分子材料。这类材料抗磨蚀能力虽好，但由于它本身线膨胀系数数倍基于底普通混凝土，又与基底混凝土温度适应不好，在自然气候条件下容易开裂脱落。且施工复杂，有毒性，成本昂贵，不能大面积推广应用。微硅粉作为抗磨蚀材料掺入混凝土中，其抗冲磨能力可提高一倍左右。

6.微硅粉混凝土可以提高工程的抗裂性能，硅灰混凝土抗裂性的提高得益于其混凝土密实性的高度增加，但硅灰混凝土的抗裂性必须注意因硅灰掺入后造成混凝土收缩增加的不利因素，在实际使用过程中把握掺量的选择。