微硅粉對混凝土的填充作用

攪拌混凝土時，為了獲得施工所需的流動性，往往需要加入更多的水(超過水泥水化所需的水量)，這不僅使水泥漿變稀，還削弱了膠結力，多余的水留在混凝土中形成水泡或水道，隨著混凝土硬化，蒸發后留下孔隙。從而減小混凝土的實際受力面積，當混凝土受力時，容易在孔隙周圍產生應力集中。在混凝土中，內部滲出被骨料顆粒堵塞，并聚集在骨料下形成多孔界面。骨料界面過濾區形成的氫氧化鈣比其他區域多。Ca(OH)2晶體生長速度快，具有很強的平行于團聚體表面的取向。平行于骨料表面的大的Ca(OH)2晶體比水合硅酸鈣凝膠(C-S-H)更容易開裂和弱化。水泥漿與骨料界面處的濾失區是多孔的，有許多定向排列的大Ca(OH)2晶體，使其成為混凝土中的弱強度區。與普通混凝土(不摻微硅粉)相比，摻入一定量的微硅粉后，高性能混凝土的強度明顯提高。有學者計算過，當水泥被15%的硅粉替代時，水泥顆粒與硅粉顆粒的比例為1  2，000，000，即200萬硅粉為一個水泥顆粒，因此硅粉對高性能混凝土強度影響較大。在高性能混凝土中，小于水泥顆粒直徑100倍的硅粉填充了水泥漿的孔隙和水泥顆粒的空隙。其效果與水泥顆粒填充骨料空隙和細骨料填充粗骨料空隙的效果相同。它在微觀尺度上增加了高性能混凝土的密實度和強度，這就是硅粉的“填充效應”。在高性能混凝土中，微硅粉填充水泥漿體可以明顯減少孔的數量，提高水泥漿體的均勻性，而總孔隙率基本保持不變。