硅灰对混凝土的耐久性的影响

硅灰对混凝土的耐久性的影响

混凝土的耐久性包括了混凝土的抗冻性、抗渗性、抗化学侵蚀性、抗钢筋锈蚀能力和抗冲磨性能。

抗冻性

当硅灰掺量少时，硅灰混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同，当硅灰掺量超过15%时，它的抗冻性较差。通过大量的试验，这种观点基本上被证实了，主要原因是当硅灰超过15%时，混凝土膨胀量增大，相对弹性模数降低，抗压强度急剧下降，从混凝土内部方面特征看，比表面积小，间距系数大。

抗渗性

混凝土是一种透水材料，它的渗透性与它的孔隙率、孔隙分布及孔隙连通性有关。振捣密实的混凝土水灰比愈小，养护龄期愈长，则渗透性愈小。在混凝土中掺入引气剂也可降低渗透性。一般地水灰比小于0.50的混凝土，它的渗透系数可以达到1×10-11m/s。在海水中的混凝土它的渗透性是决定混凝土工程耐久性的最重要的因素，渗透性高的混凝土在海水中很易遭破坏。由于硅灰颗粒小，比水泥颗粒小20～100倍，可以充填到水泥颗粒中间的空隙中，使混凝土密实，同时硅灰的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中渗透通道，故硅灰混凝土的抗渗能力很强，混凝土的渗透性随水胶比的增加而增大，这是因为水灰比混凝土的密实性相对差些。

抗化学侵蚀性

一般硅灰减少渗透性的效果要大于强度的增加，特别硅灰以小掺量掺入低强混凝土。对于掺入一定量硅灰的高性能混凝土，水胶比通常小于0.4，且有超细微粒填充，因此，掺入硅灰的高性能混凝土具有非常好的抗渗能力。因为加入硅灰可以明显地降低混凝土渗透性及减少游离的Ca(OH)2，从而提高了混凝土抗化学侵蚀能力。在混凝土中掺入硅灰，能减少

Ca(OH)2含量，增加混凝土密实性，有效提高弱酸腐蚀能力，但在强酸或高深度的弱酸中不行，因混凝土中的C-S-H在酸中分解。另外，它还能抗盐类腐蚀，尤其是对氯盐及硫酸盐类。它之所以能抗酸盐侵蚀，原因是硅灰混凝土较密实，孔结构得到改善，从而减少了有害离子传递速度及减少了可溶性的Ca(OH)2和钙矾石的生成，而增加水化硅酸钙晶体的结果。

抗碱集料反应

碱集料反应必须具备3个条件：混凝土中的集料具有活性、混凝土中含有一定量可溶性碱、有一定的湿度。排除这三个条件中的任何一个都可达到控制碱集料反应的目的。混凝土中加入硅灰，因为硅灰粒子提高水泥胶结材料的密实性，减少了水分通过浆体的运动速度，使得碱集料膨胀反应所需的水分减少，也由于减少水泥浆孔隙液中碱离子的浓度，因此，减少了碱集料反应的危险。

抗钢筋锈蚀的能力

混凝土高碱性给普通钢筋混凝土中的钢筋提供了形成钝化膜的条件，一旦钝化膜破坏，钢筋就会发生电化学腐蚀，腐蚀速度取决于水分以及氧气进入混凝土的速度。加入硅灰可以改善密实性增加电阻率，所以，抵抗钢筋锈蚀的性能得到很大改善，硅灰改善电阻率是随着硅灰含量的增加而增加。

抗磨蚀性

水工结构中的高速水流泄水建筑物护面材料具有高抗冲磨与抗空蚀要求。在混凝土中加入硅灰可以改善混凝土的抗磨蚀性。加入硅灰改善了混凝土的抗磨蚀性是由于改善了浆体自身的抗磨性和硬度，以及改善水泥浆骨料界面的粘结，从而使粗骨料在受到磨损作用时难以被冲蚀。

在需要特殊高强度混凝土的场合，硅灰作为掺和料配制高强混凝土，其强度等级可以达到100 MPa。国外许多重要的高层建筑物，如美国南瓦克大厦和德国法兰克福BfG大厦都是

采用了硅灰做混凝土的增强掺和剂。在发达国家的一些重要混凝土水利水电工程中如海洋石油钻井平台、大跨度桥梁、隧洞等工程掺加硅灰可以改善防渗、抗冲磨、防腐等性能，如挪威北海石油钻井平台，挪威Stolma跨海桥（301m跨径LC60轻骨料混凝土建造），丹麦大贝尔特海峡大桥，连接丹麦与瑞典的厄勒（ORESUND）海峡大桥，美国Kinzua大坝防渗混凝土面板、进水闸、遂洞、主厂房下部结构等。硅灰混凝土用于公路路面和飞机跑道中，可以大大提高混凝土早期强度和耐磨性能，在公路路面的维护和抢修中，可以提前通车时间，增加经济效益，如欧洲E-6和E－18高速公路（瑞典），以及伦敦非金属处理厂高耐磨地面处理。

硅灰自1942年问世以来，只到19世纪70年代才被国外广泛应用，而国内对硅灰的使用也正处在发展阶段，近几年，由于国家对环保的重视，逐步加强了对污染企业的管理，特别是国内对高强混凝土需求的增加，许多铁合金生产企业配备了收尘设备，并开发、引进了加密技术。我国硅灰产品发展很迅速，在该领域与国外的差距正在缩小。高强度混凝土、硅灰喷射混凝土、复合增强密度剂、硅灰砂浆、低水泥浇注料等科研成果都已通过了部级或省、市级技术鉴定，并已在许多工程中应用，技术经济效果显著。