德興矽灰對水泥性能的影響

矽灰（huī）對水泥性能的影響
本（běn）文研究了矽灰對水泥淨漿性能的影響，並對28d水（shuǐ）泥淨漿進行了SEM分析。
1　試驗材料及方法
　　采用的（de）矽（guī）灰來自上海鐵合金廠:粒徑（jìng）為0.5～1μm的占（zhàn）81.09%，SiO2含量為94.50%；水泥:32.5級普通矽酸（suān）鹽水泥（ní），大連山水泥廠回轉窯生產，安定性合格。原材料化學成分見表1。
表1 原材料的化學成分 %


原材料 SiO2 MgO Fe2O3 CaO Al2O3 SiO2 Loss fCaO
水泥 21.30 1.43 4.71 63.02 4.96 1.70 0.40 2.48
矽灰 94.50 0.97 0.83 0.54 0.27
1.90
　　水泥（ní）淨漿強度試驗使用:2cm×2cm×2cm淨漿（jiāng）試（shì）體，固定用水量為27%。
2　試驗結果
　　
2.1　矽（guī）灰對水（shuǐ）泥淨漿性能的影響
　　矽灰對水泥（ní）淨漿抗壓強度和凝結時間的影響見（jiàn）表2。從表2可見，摻（chān）矽灰的水泥淨漿3d抗壓強度隨矽灰摻量的增加逐漸下降，且低於對比水泥淨漿；28d、90d抗壓強度都接近甚至超過對比水泥淨漿的強度，且隨（suí）矽（guī）灰摻量的增（zēng）加逐漸增大。矽灰的摻入使（shǐ）得凝結（jié）時間稍有增加。
表（biǎo）2 矽灰對水泥淨漿抗（kàng）壓強度和凝結時間的（de）影響


矽灰摻（chān）量/% 抗壓強（qiáng）度/MPa 初凝（níng）時間/(h:min) 終（zhōng）凝（níng）時間/(h:min)
3d 28d 90d
0 47.29 83.22 90.70 3:10 4:56
2.5 46.49 82.79 89.98 3:20 5:18
5 45.33 92.73 93.12 3:12 5:06
10 43.43 95.08 98.01 3:20 5:09
　　早（zǎo）期強度隨摻量增加而降低，是由於矽灰替代水泥，使水泥礦物的相對數量減少；但是，由（yóu）於矽灰其微細，具有高火山灰活性（xìng），能吸收（shōu）水泥水化（huà）產物（wù）Ca(OH)2，生成C-S-H凝膠，使（shǐ）Ca(OH)2晶體生（shēng）長受到限製，晶粒細化，而且（qiě）矽灰水化產物填（tián）充在界麵，孔結構，使28d強度能（néng）趕上或（huò）超過對比（bǐ）水泥淨漿的強度。但是，28d到3個月強度的增長幅度，摻有矽（guī）灰的不（bú）如對比水泥淨漿大，這主要由於矽灰的活性高，28d時（shí）基本反應，或被水化（huà）凝膠產物包裹，故後期對強度增長幾乎沒有貢獻，而水（shuǐ）泥（ní）礦物28d後仍然能夠（gòu）繼續水化。
　　矽灰對水泥淨漿抗硫酸鹽、幹縮率、抗（kàng）碳化能力、抗凍性能的（de）影（yǐng）響分別（bié）見表3～表（biǎo）6。
表3 水（shuǐ）泥淨漿經硫酸鹽侵（qīn）蝕的抗壓強度 Mpa


矽灰（huī）摻量/% 淡水 3%Na2SO4溶液 3%MgSO4溶液 模擬海水
0 54.88 46.24 41.90 36.38
2.5 60.03 48.39 48.08 42.96
5 62.22 55.00 50.86 44.71


注：模擬海水的組成為：2.7%NaCl+0.32%MgCl2+0.22%MgSO4+0.13%K2SO4，其餘為水。
表4 水泥淨漿幹（gàn）縮率度驗結果 %


矽灰摻量 7d 14d 21d 28d
0 0.13 0.25 0.27 0.28
2.5 0.11 0.23 0.25 0.27
5 0.11 0.22 0.24 0.25
表5 水泥淨漿抗碳化性能


矽灰摻量/% 碳化抗壓強度/MPa 水中養護抗壓強度/MPa 抗碳化強度比/%
0 42.20 47.92 88.1
2.5 45.07 49.60 90.9
5 46.18 50.12 92.1
表6 水泥淨（jìng）漿抗凍性能


矽灰摻量/% 凍融循環(50次)抗壓強度/MPa 水中養（yǎng）護抗壓強度/MPa 抗壓（yā）強度比（bǐ）/%
0 47.32 56.09 84.4
2.5 50.54 59.90 84.3
5 53.40 62.30 85.7
　　從表3～表（biǎo）6可（kě）以明顯看到（dào）:矽灰的（de）摻（chān）入對水泥抗硫酸鹽侵蝕、抗幹縮、抗碳化、抗凍等（děng）性能都有幅度的提高，提高的幅度一般能夠達到10%～15%；而（ér）且矽灰的摻量越多，對水泥各種耐久性能的就越（yuè）明顯。
2.2　微觀分析
　　水泥中摻入5%矽（guī）灰，對比不摻矽灰（huī）的水泥淨漿，水化（huà）28d，通過SEM進行水化產物形貌的觀察和分析，結果分別見圖1和圖（tú）2。
　　
　　圖1顯示，對（duì）比水泥淨漿水化28d後，水化產物結構疏鬆，還存在沒有水化的水（shuǐ）泥（ní）顆粒，而且出現大量生長較（jiào）大、規則（zé）排列的Ca(OH)2晶體；而在（zài）摻矽灰5%的水泥漿體(見圖2)中，水化產物呈凝（níng）膠狀，幾乎找不到結晶完（wán）整粗大鈣礬石和Ca(OH)2晶（jīng）體；水化（huà）產物沒有固定的規則外形，尺寸其（qí）細小；硬化體呈現整體化結構，凝膠（jiāo）狀的（de）水化產物並不獨立分散分布。
3　結論
　　1)在水泥中摻入2.5%、5%和10%的矽灰（huī），其後期強度能趕上並超過對比水泥淨漿，摻量越大，增長越明顯。
　　2)摻入2.5%、5%的矽（guī）灰對水泥淨漿抗化學侵蝕（shí）性能、抗幹縮、抗碳化、抗凍性能等都（dōu）有幅度的提高，而（ér）且矽灰摻量越大，對水泥的（de）性能越明（míng）顯。
　　3)與對比（bǐ）水泥淨漿相比，摻入5%矽灰的水泥水（shuǐ）化28d淨漿結構致（zhì）密（mì），孔隙少，看不到大（dà）量明顯的晶體（tǐ）。