江西矽灰對水泥性能的影響

矽灰對（duì）水泥性能的影響
本（běn）文研究了矽灰對水泥淨漿性能的（de）影響，並對28d水（shuǐ）泥淨漿進行了SEM分（fèn）析。
1　試（shì）驗材料及方法
　　采用的矽灰來自（zì）上海鐵合金廠:粒徑為0.5～1μm的占81.09%，SiO2含量為94.50%；水（shuǐ）泥:32.5級普通矽酸鹽水泥，大連（lián）山水泥廠（chǎng）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（huà）學成分 %


原（yuán）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
　　水泥淨漿強度試驗（yàn）使用:2cm×2cm×2cm淨漿試體，固定用水量為27%。
2　試（shì）驗結果
　　
2.1　矽灰（huī）對水泥淨漿性能的（de）影響
　　矽灰對（duì）水泥淨漿抗壓強度和凝（níng）結時間的影響見表2。從表（biǎo）2可見，摻矽灰的水泥淨漿3d抗壓強度隨矽灰摻（chān）量的增加逐漸下降（jiàng），且低於對比水泥淨漿；28d、90d抗壓強度都接近甚至超（chāo）過對比水泥淨漿的強（qiáng）度，且隨矽灰摻（chān）量的增加逐漸增大。矽（guī）灰的摻入使得凝結時（shí）間稍有（yǒu）增加。
表2 矽灰對水泥淨漿抗壓強度和凝結時間的影響


矽灰摻量/% 抗壓強度/MPa 初凝時間/(h:min) 終凝時間/(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
　　早期強度隨摻量增加而降低，是由於矽（guī）灰替代（dài）水泥，使（shǐ）水泥礦物的相對數量減少（shǎo）；但是，由於矽（guī）灰其微細，具有（yǒu）高火山灰活性，能吸收水泥水化產物Ca(OH)2，生成C-S-H凝膠，使Ca(OH)2晶體生長受到限製，晶粒細化，而且矽灰水化產物填充在界麵（miàn），孔結構，使28d強（qiáng）度能趕（gǎn）上或（huò）超過對比水泥淨（jìng）漿的強度。但（dàn）是，28d到3個月強度的增（zēng）長幅（fú）度，摻有矽灰的不如對比水泥淨漿大，這主要由於矽灰的活性高，28d時基本反應，或被水化凝膠（jiāo）產物包（bāo）裹，故後（hòu）期對強度（dù）增長（zhǎng）幾乎沒有貢獻，而水泥礦物28d後仍然能夠繼續水化。
　　矽（guī）灰（huī）對水泥淨漿抗硫酸（suān）鹽、幹（gàn）縮率、抗碳（tàn）化能（néng）力、抗凍性能的影響分別見表3～表6。
表3 水泥淨漿經硫酸鹽侵蝕的抗壓強度 Mpa


矽灰摻量/% 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（nǐ）海水的組（zǔ）成為：2.7%NaCl+0.32%MgCl2+0.22%MgSO4+0.13%K2SO4，其餘為水（shuǐ）。
表4 水泥淨漿幹縮率度驗（yàn）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（jiāng）抗碳化性能


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


矽灰摻量/% 凍融循（xún）環(50次（cì）)抗壓強度（dù）/MPa 水（shuǐ）中養護抗壓強度（dù）/MPa 抗壓強（qiáng）度（dù）比/%
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6可以明顯看到:矽灰的摻入對水泥抗硫酸鹽侵蝕、抗幹（gàn）縮、抗碳化、抗凍等性能都有幅度的提高，提高的幅度一（yī）般能夠達到10%～15%；而且矽灰的摻量越多，對水泥各種耐久性能的就越明顯。
2.2　微觀分析
　　水（shuǐ）泥中摻入5%矽灰，對比不摻矽灰的水泥淨漿（jiāng），水化（huà）28d，通過SEM進行水化產物形貌（mào）的觀察和分析，結果分別見圖1和圖2。
　　
　　圖1顯示，對比水泥淨漿水（shuǐ）化28d後，水（shuǐ）化產（chǎn）物結構疏鬆，還存（cún）在沒有水（shuǐ）化的水泥顆粒，而且出（chū）現（xiàn）大量生長較大、規則排列的Ca(OH)2晶體；而在摻矽灰（huī）5%的水泥漿體(見圖2)中，水化產物呈凝膠（jiāo）狀，幾乎找不到結晶完整粗大鈣礬石和Ca(OH)2晶（jīng）體；水化產物沒有固定的規則外形，尺寸其細小；硬化體呈現整體化結構，凝膠狀的水化產物並不獨（dú）立分散分布。
3　結論
　　1)在水泥中摻入（rù）2.5%、5%和10%的矽灰，其後期強度能趕上並（bìng）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（duì）水（shuǐ）泥淨漿抗（kàng）化學侵蝕性能、抗幹縮、抗碳化、抗凍性（xìng）能等都有幅度的提高，而且矽灰（huī）摻量越大，對水（shuǐ）泥的性能越明顯。
　　3)與對比水泥淨漿相比，摻（chān）入5%矽灰的（de）水泥水化28d淨漿結構致密，孔隙少，看不到大量明（míng）顯的晶（jīng）體。