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硅灰在喷射混凝土凝土中使用的意义
硅灰在喷射混凝土凝土中使用的意义:
硅灰又称为微硅粉,它是在硅铁合金或工业硅冶炼时收集得到的粉体材料,主要成分为无定形SiO2、且含量一般为85%~92%。硅灰可大幅降低喷射混凝土的电通量,改善其抗渗性,性能通常优于粉煤灰。如Paik等[24]在喷射混凝土中掺入5%和10%硅灰,就将电通量分别降低了77%和91%。Park等[28]所得到硅灰对抗渗性的影响趋势与Paik等相同,并且指出,在喷射混凝土中加入7%硅灰后,电通量降低了60%。硅灰之所以能够改善抗渗性主要体现在三个方面,第一,硅灰颗粒尺寸较小,比表面积为常规水泥颗粒的50倍左右,具有较强的微集料效应;第二,硅灰的主要成分为无定形SiO2,胶凝活性较高,可促进大量钙矾石等晶体生成,具有较强的矿物填充作用;第三,硅灰可增加喷射混凝土的内聚力,提高射流过程中的流体密度,减少流体传输过程中裹挟的气体量。张俊儒等通过孔结构分析验证了硅灰对密实度的贡献,并指出8%硅灰可将喷射混凝土80%的孔径都降低至80nm以内。
硅灰虽可改善喷射混凝土的抗渗性,但其合理掺量仍不清楚,Choi等就曾基于抗渗性开展了硅灰的掺量优选研究,发现5%、9%和15%等硅灰掺量下电通量分别降低了73%、90%和94%。由上述文献可知[24,28,35],5%~15%硅灰掺量范围内,抗渗性随硅灰掺量的增加而提高。但当硅灰掺量达到9%以上时,继续提高硅灰掺量对抗渗性的改善增幅减小,例如9%、10%[24]、15%硅灰掺量下的电通量降低幅度分别为90%,91%和94%,极差仅为4%。又考虑到硅灰会降低喷射混凝土的工作性,增加施工过程中的流动阻力和堵管概率,且掺量越高、影响越明显。因此,在以抗渗性作为主要研究对象、并兼顾工作性的前提下,建议喷射混凝土中的硅灰掺量不宜超过10%。硅灰的掺入还会显著降低喷射混凝土的抗裂性,增加初始缺陷形成的机率,不利于混凝土的抗渗性,而如何兼顾抗裂性与抗渗性正是未来的努力方向。
此外,硅灰的加密程度(未加密硅灰、半加密硅灰和全加密硅灰)也会对喷射混凝土的抗渗性产生显著影响,Wolsiefer等的研究结果表明,硅灰的加密程度越低,喷射混凝土的电通量越小,电阻率越大,抗渗性越好。加密程度差异主要改变了硅灰的分散性,同掺量硅灰的分散均匀性越好,对密实性的改善作用越强。可见,为提高硅灰的分散均匀性,应加强加密程度减弱和表面改性等相关研究。(金石耐材 http://www.zzjsnc.com )