【学员问题】硅灰改善硬化水泥浆体微观结构的机理条件？

【解答】硅灰（微硅粉）能够在很大程度上改善硬化水泥浆体和混凝土的性能，主要是由于硅灰（微硅粉）具有较强的火山灰活性及其较小的粒径和较大的比表面积。

首先，硅灰（微硅粉）具有很强的火山灰活性。虽然硅粉直接加到水中时并不与水发生水化反应，但将硅灰（微硅粉）与水泥同时加入到水中，当水泥发生水化反应时，硅灰（微硅粉）立即与水泥水化产物之一Ca（OH）2发生二次水化反应（即火山灰反应），生成C-S-H凝胶体，这样既消耗了水化水泥浆体里的Ca（OH）2，又使C-S-H凝胶体（火山灰反应的生成物）增多，且硅粉还能与水化水泥浆体中另一种水化产物C-S-H凝胶体（又称传统C-S-H凝胶体）反应，生成低Ca/Si比的新C-S-H凝胶体（又称火山灰C-S-H凝胶体）。火山灰C-S-H凝胶体与传统C-S-H凝胶体的组成和性质均不相同，它能与氢氧根离子、铝离子等聚合，而且聚合后相当稳定。新生成的C-S-H凝胶体不会在酸性溶液中分解，这便是使用硅粉配制的硬化水泥浆体对酸性介质有一定的抵抗能力，对渗析、盐霜、碳化有较强抵抗能力的原因。

另外，混凝土的界面过渡区内Ca（OH）2及钙矾石具有取向性，且界面过渡区的晶体比硬化水泥浆体中的晶体粗大，具有更多的孔隙，且水泥浆体相对来说泌水性大，在水泥浆体中的水分向上迁移的过程中会在骨料下面形成水膜，削弱界面的粘结，形成界面过渡区的微裂缝。而在凝胶土中掺加硅粉后，由于反应消耗了绝大部分的Ca（OH）2，并使传统C-S-H混凝体转变为火山灰C-S-H凝胶体，与此同时，由于硅粉比表面积极大，可吸附大量自由水而减少泌水，减少自由水在集料界面上的聚集，使界面区结构密实，同时Ca（OH）2晶体的生长也受到限制，晶粒得到细化，排列的取向度降低，从而使界面过渡区的微结构改善。其次，由于硅粉粒径较小，平均粒径约为0.1μm，约为硅酸盐水泥颗粒粒径的1/100，同时硅粉的比表面积非常大，用氮气吸附法测定的硅粉比表面积达20㎡/g，所以硅粉非常容易成团，故在水泥水化时可以作为水泥水化所需要的晶核，从而加速水泥水化。同时，由于硅粉颗粒细小，它可以填充硬化水泥浆体中的细小孔隙，从而减小水泥浆体的孔隙率，进而使硬化水泥浆体和混凝土更密实、强度更高，同时增强硬化水泥浆体和混凝土抵抗外力变形的性能，从而使硬化水泥浆体和混凝土的徐变和干缩减少。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。