税晓红 15982860145
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一、SF微硅粉在我国水工混凝土行业的应用
微硅粉的独特***性能应用在水工混凝土高层建筑物、海港码头、水库大坝、水利、涵闸、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、机场跑道、砼路面以及煤矿巷道锚喷加固等行业已经得到充分的应用和推广。
二、SF微硅粉对水工混凝土的促进作用
1、SF微硅粉对硬化水泥浆体微结构的影响机理主要体现在以下几个方面：
1.1、提高水泥水化度，并与Ca(OH)2发生二次水化反应，增加硬化水泥浆体中的C-S-H凝胶体的数量，且改善了传统C-S-H凝胶体的性能从而提高硬化水泥浆体的性能。
1.2、微硅粉及其二次水化产物填充硬化水泥浆体中的***孔，水泥石中宏观大孔和毛细孔孔隙率降低，同时增加了凝胶孔和过渡孔，使孔径分布发生很大变化，大孔减少，小孔增多，且分布均匀，从而改变硬化水泥浆体的孔结构。
1.3、微硅粉的掺入可以消耗水泥浆体中的Ca(OH)2，改善混凝土中硬化水泥浆体与骨料的界面性能。
由于以上原因，使得硬化水泥浆体及混凝土中掺入硅粉后的性能，特别是其耐久性得到很大改善。
2、SF微硅粉对高性能混凝土强度的作用机理
2.1、填充效应: 混凝土在拌制合物时，为了获得施工要求的流动性，常需要多加一些水(超过水泥水化所需水量)，这些多加的水不仅使水泥浆变稀，胶结力减弱，而且多余的水分残留在混凝土中形成水泡或水道，随混凝土硬化而蒸发后便留下孔隙。从而减少混凝土实际受力面积，而且在混凝土受力时，易在孔隙周围产生应力集中。在混凝土中，内部泌水受骨料颗粒的阻挡而聚集在骨料下面形成多孔界面。在骨料界面过滤区形成的Ca(OH)2要多于其它区域。Ca(OH)2晶体较大并有平行于骨料表面的较强取向性。
平行于骨料表面的大Ca(OH)2晶体较易开裂,比水化硅酸钙凝胶(C-S-H)薄弱。水泥浆与骨料之间的界面过滤区由于多孔和有许多定向排列的大Ca(OH)2晶体，而成为混凝土内部的强度薄弱区。高性能混凝土中由于掺入一定量的微硅粉，其强度与普通混凝土(不掺微硅粉)相比，有明显改善。有学者计算：以15%的微硅粉取代水泥，则在水泥颗粒数量与微硅粉颗粒数量的比例为1∶2000000，即二百万个微硅粉对一个水泥颗粒，因此微硅粉对高性能混凝土强度有很大影响。在高性能混凝土中小于水泥颗粒直径100倍的微硅粉，填充于水泥浆体的孔隙间，填充于水泥颗粒的空隙间，其效果如同水泥颗粒填充在骨料空隙之间和细骨料填充在粗骨料空隙之间一样，从微观尺度上增加高性能混凝土的密实度，提高了高性能混凝土的强度，这就是微硅粉的“填充效应”。在高性能混凝土中，填充于水泥浆体中的微硅粉使水泥浆体孔的数量明显减少，匀质性提高，而总空隙率基本保持不变。
水泥浆与骨料界面过渡区的微硅粉，降低了高性能混凝土的泌水，防止水分在骨料下面聚集，使骨料界面过渡区与水泥净浆的显微结构相似，从而提高了界面过滤区的密实度和有效减小界面过渡区的厚度。微小微硅粉颗粒成为Ca(OH)2的“晶种”，使Ca(OH)2晶体的尺寸更小，取向更随机。因此，微硅粉的掺入提高了高性能混凝土中水泥净浆与骨料的粘结强度，消除了混凝土中不同复合组分的“弱连接”问题，使高性能混凝土具有复合材料的特性。骨粒颗粒在HPC中起着增强作用，而不仅仅是惰性的填充物。微硅粉对水泥净浆(无骨料)的强度提高影响不是很大，但却能使相同水胶比的混凝土的强度明显高于其基体(净浆)的强度。
2.2、火山灰效应: 在硅酸盐水泥水化过程中，水泥水化反应生成水化硅钙凝胶(C-S-H)、氢氧化钙Ca(OH)2和钙矾石等水化产物。其中Ca(OH)2对强度有不利影响。微硅粉中高度分散的SiO2组分能与Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶，即所谓火山灰效应：
Ca(OH)2+SiO2+H2O→C-S-H
许多研究表明：在有微硅粉存在的情况下，水泥水化早期的水化产物中有大量Ca(OH)2，随着龄期的延长，Ca(OH)2的量越来越少，甚至完全测不到。Grutzeck等人对微硅粉的火山灰效应提出解释：微硅粉接触拌合水后首先形成富硅的凝胶，并吸收水分；凝胶在未水化水泥颗粒之间聚集，逐渐包裹水泥颗粒；Ca(OH)2与该富硅凝胶的表面反应产生C-S-H凝胶，这些来源于微硅粉和Ca(OH)2的C-S-H凝胶多生成于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙之中，大大提高了结构密实度。也就是说：微硅粉的火山灰效应能将对强度不利的Ca(OH)2转化成C-S-H凝胶，并填充在水泥水化产物之间，有力地促进了HPC强度的增长。同时，微硅粉与Ca(OH)2反应，Ca(OH)2不断被消耗，会加快水泥的水化速率，提高高性能混凝土的早期强度。
2.3、孔隙溶液化学效应: 在水泥微硅粉水化体系中，微硅粉与水泥的比率增加则水化产物的Ca/Si比降低。Ca/Si比低，相应的C-S-H凝胶就会结合较多的其它离子，如铝和碱金属离子等。这样就会使孔隙溶液的碱金属离子浓度大幅度降低。这就所谓孔隙溶液化学效应。增加微硅粉取代水泥的比率，则孔隙溶液的pH值降低。这是由于碱金属离子和Ca(OH)2与微硅粉反应而消耗引起的。对于含有碱性骨料的高性能混凝土，微硅粉这种降低孔隙碱金属离子（Ｋa+、Ｎa+）浓度的作用非常重要,因为能够有效地削弱甚至消除发生碱－硅酸反应(ASR)的危害。微硅粉还可提高高性能混凝土的电阻率和大幅度降低Cl－的渗透速率，防止钢筋锈蚀，提高高性能混凝土的强度和耐久性。
3、SF微硅粉对高性能混凝土的耐久性影响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。
3.1、抗冻性: 当微硅粉（硅粉）掺量少时，硅粉混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同，建议硅粉掺量不超过15%，当硅粉掺量超过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，主要原因是当硅粉超过15%时，混凝土膨胀量增大，相对动弹性模数降低，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。
3.2、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。一般的水灰比小于0.50的混凝土，它的渗透系数可以达到1×10-11m/s。在海水中混凝土的渗透性是决定混凝土工程耐久性的***重要的因素，渗透性高的混凝土在海水中很易遭***。由于硅粉颗粒小，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，同时硅粉的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中渗透通道，故微硅粉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。
3.3、抗化学侵蚀性: 一般硅粉减少渗透性的效果要大于强度的增加，特别在硅粉以小掺量掺入低强混凝土时更是如此。对于掺入一定量的硅粉的高性能混凝土，水胶比通常小于0.4，且有超细微粒填充，因此，掺入微硅粉的高性能混凝土具有非常好的抗渗能力。因为加入硅粉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。在混凝土中掺入微硅粉，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