本文研究了硅灰對水泥凈漿性能的影響，并對28d水泥凈漿進(jìn)行了SEM分析。

1 試驗材料及方法

  采用的硅灰來自上海鐵合金廠:粒徑為0.5～1μm的占81.09%，SiO2含量為94.50%；水泥:32.5級普通硅酸鹽水泥，大連山水泥廠回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，安定性合格。原材料化學(xué)成分見表1。
表1 原材料的化學(xué)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
硅灰	94.50	0.97	0.83	0.54	0.27		1.90

  水泥凈漿強(qiáng)度試驗使用:2cm×2cm×2cm凈漿試體，固定用水量為27%。

2 試驗結(jié)果
  
2.1 硅灰對水泥凈漿性能的影響
  硅灰對水泥凈漿抗壓強(qiáng)度和凝結(jié)時間的影響見表2。從表2可見，摻硅灰的水泥凈漿3d抗壓強(qiáng)度隨硅灰摻量的增加逐漸下降，且低于對比水泥凈漿；28d、90d抗壓強(qiáng)度都接近甚至超過對比水泥凈漿的強(qiáng)度，且隨硅灰摻量的增加逐漸增大。硅灰的摻入使得凝結(jié)時間稍有增加。
表2 硅灰對水泥凈漿抗壓強(qiáng)度和凝結(jié)時間的影響

硅灰摻量/%	抗壓強(qiáng)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(qiáng)度隨摻量增加而降低，是由于硅灰替代水泥，使水泥礦物的相對數(shù)量減少；但是，由于硅灰極其微細(xì)，具有高火山灰活性，能吸收水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2，生成C-S-H凝膠，使Ca(OH)2晶體生長受到限制，晶粒細(xì)化，而且硅灰水化產(chǎn)物填充在界面，改善孔結(jié)構(gòu)，使28d強(qiáng)度能趕上或超過對比水泥凈漿的強(qiáng)度。但是，28d到3個月強(qiáng)度的增長幅度，摻有硅灰的不如對比水泥凈漿大，這主要由于硅灰的活性高，28d時基本反應(yīng)完全，或被水化凝膠產(chǎn)物包裹，故后期對強(qiáng)度增長幾乎沒有貢獻(xiàn)，而水泥礦物28d后仍然能夠繼續(xù)水化。
  硅灰對水泥凈漿抗硫酸鹽、干縮率、抗碳化能力、抗凍性能的影響分別見表3～表6。
表3 水泥凈漿經(jīng)硫酸鹽侵蝕的抗壓強(qiáng)度 Mpa

硅灰摻量/%	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：模擬海水的組成為：2.7%NaCl+0.32%MgCl2+0.22%MgSO4+0.13%K2SO4，其余為水。
表4 水泥凈漿干縮率度驗結(jié)果 %

硅灰摻量	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 水泥凈漿抗碳化性能

硅灰摻量/%	碳化抗壓強(qiáng)度/MPa	水中養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度/MPa	抗碳化強(qiáng)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 水泥凈漿抗凍性能

硅灰摻量/%	凍融循環(huán)(50次)抗壓強(qiáng)度/MPa	水中養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度/MPa	抗壓強(qiáng)度比/%
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:硅灰的摻入對水泥抗硫酸鹽侵蝕、抗干縮、抗碳化、抗凍等性能都有一定幅度的提高，提高的幅度一般能夠達(dá)到10%～15%；而且硅灰的摻量越多，對水泥各種耐久性能的改善就越明顯。
2.2 微觀分析
  水泥中摻入5%硅灰，對比不摻硅灰的水泥凈漿，水化28d，通過SEM進(jìn)行水化產(chǎn)物形貌的觀察和分析，結(jié)果分別見圖1和圖2。
  

  圖1顯示，對比水泥凈漿水化28d后，水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)疏松，還存在沒有水化的水泥顆粒，而且出現(xiàn)大量生長較大、規(guī)則排列的Ca(OH)2晶體；而在摻硅灰5%的水泥漿體(見圖2)中，水化產(chǎn)物呈凝膠狀，幾乎找不到結(jié)晶完整粗大鈣礬石和Ca(OH)2晶體；水化產(chǎn)物沒有固定的規(guī)則外形，尺寸極其細(xì)小；硬化體呈現(xiàn)整體化結(jié)構(gòu)，凝膠狀的水化產(chǎn)物并不獨立分散分布。

3 結(jié)論
  1)在水泥中摻入2.5%、5%和10%的硅灰，其后期強(qiáng)度能趕上并超過對比水泥凈漿，摻量越大，增長越明顯。
  2)摻入2.5%、5%的硅灰對水泥凈漿抗化學(xué)侵蝕性能、抗干縮、抗碳化、抗凍性能等都有一定幅度的提高，而且硅灰摻量越大，對水泥的性能改善越明顯。
  3)與對比水泥凈漿相比，摻入5%硅灰的水泥水化28d凈漿結(jié)構(gòu)致密，孔隙少，看不到大量明顯的晶體。