作者简介：第一作者：王振振；男；汉族1990年5月；郑州大学 水利与环境学院2009级；水利水电工程专业4班 第二作者：王金军；男；汉族；郑州大学 水利与环境学院2009级；水利水电工程专业4班
摘 要：本文主要介绍硅粉特性、对混凝土性能的影响，及硅粉的作用机理和其使用范围。
关键词：硅粉；混凝土；物理性能；力学性能；作用机理；使用范围
1、硅粉的化学成分和特性
硅粉是一种非常细的粉末,颗粒极细(0?1μm~0?2μm)的无定型的二氧化硅。它的平均粒径比水泥小100倍，比表面积约为15平方/克~20平方/克白色粉末，其颜色因含铁量高低而不同，白度为40一50，硅粉与水拌合后呈浅灰到深灰，泥浆状为黑色.其容重很低，约为水泥容重的1/3。这种粉末含有85%~95%以上玻璃态的活性二氧化硅。
2、硅粉对混凝土物理性能的影响
2.1、影响混凝土用水量
硅粉颗粒可以填充相对较大的水泥颗粒的孔隙,减少孔隙的体积,但硅粉很大的比表面积对和易性的影响更大。因此,一般用水量要随硅粉掺量的增加而增加。但为了保持流动度不变,在掺入硅粉的同时,一般都要加入高效减水剂或超塑化剂。用硅粉取代水泥可以减少水化热温升。
2.2、改善和易性
在混凝土水胶比比较低的情况下,加入硅粉要增加粘聚性。为了得到与不掺硅粉的混凝土相同的和易性,一般要增加50mm坍落度,但在水泥用量低于300kg/m3情况下,加入硅粉可以改善它的粘聚性。
2.3、减少泌水量，减少离析
因为硅粉的比表面积非常高,在新鲜混凝土中的许多自由水都被硅粉粒子所约束,可以大大减少泌水量。掺入硅粉可改善混凝土的离析性能。当坍落度较大,振捣时间较长的时候,硅粉混凝土也不易离析。
2.4、塑性收缩
硅粉混凝土显著减少泌水量就增加了塑性收缩开裂的危险性,特别在蒸发速度比较高的情况(例如高风速、低湿度和高温度情况下)。塑性收缩开裂可出现在浇注抹面之后直至混凝土开始凝固,大多发生在混凝土接近初凝的时候。为了防止塑性开裂,混凝土必须覆盖以防止快速蒸发,表面可用麻袋或塑料膜或养护剂覆盖,或者用喷雾的方法来减少蒸发,一些能延缓蒸发的特种外加剂在国外也曾用来减少塑性开裂的危险。
3、硅粉对混凝土力学性能的影响
3.1、提高粘结性能
由于混凝土内部的泌水会使某些自由水积聚在钢筋和骨料下面,从而降低了水泥浆与钢筋和骨料界面的粘结,加入硅粉可以大大减少新鲜混凝土内部的泌水,从而减少界面水分的积聚,改善界面粘结性能。
3.2、增加抗压强度
由于硅粉的加入产生了火山灰反应和微填料作用,使水泥浆与骨料界面过渡区改善,并使孔结构细化都引起强度增加。但由于用水量增加要抵消一部分强度增长。因此硅粉用量太多，则造成混凝土的强度甚至反而下降,因此,掺量通常不应高于20%。
4、硅粉对混凝土耐久性的影响 从综合角度来看,硅粉对改善混凝土的耐久性效果最为显著,几乎可用于有任何耐久性要求的环境。 --!>
4.1、抗渗性
一般硅粉增加抗渗性的效果要大于强度的增加,特别是硅粉以小掺量掺入低强度混凝土时更是如此。对于普通混凝土,根据Neville的资料,当水灰比超过0?6时,混凝土的可渗透性急剧增长,而对于水灰比小于0?4的混凝土可认为是基本不渗透的。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(最小的甚至仅0?18),且有超细微粒填充,因此,掺入硅粉的高性能混凝土具有非常好的抗渗能力。
4.2、提高抵抗化学侵蚀及抗碱骨料反应的能力
加入硅粉可以明显地降低混凝土的渗透性及减少游离的Ca(OH)2,从而可以提高混凝土抗化学侵蚀的性能。加入硅粉可改善混凝土中的碱骨料反应。
4.3、防钢筋腐蚀性
混凝土高碱性给普通钢筋混凝土中的钢筋提供了形成钝化膜的条件,一旦钝化膜破坏,钢筋就会发生电化学腐蚀。加入硅粉可以改善密实性增加电阻率,所以抵抗钢筋锈蚀的性能得到很大改善,硅粉改善电阻率是随着硅粉含量的增加而增加。
4.4、抗磨蚀性
在混凝土中加入硅粉可以改善混凝土的抗磨蚀性。加入硅粉改善了混凝土的抗磨蚀性是由于改善了浆体自身的抗磨性和硬度,以及改善水泥浆骨料界面的粘结,从而使粗骨料在受到磨损作用时难以被冲蚀。掺硅粉抗磨蚀混凝土同不掺硅粉的混凝土相比,一般抗冲磨能力可提高1倍左右,抗空蚀能力可提高3倍以上。
5、硅粉特性及其作用机理降
（1）火山灰效应
水泥水化过程中，Ca(OH)2浓度不断增加，直至过饱和状态而析出Ca(OH)2晶体，在未水化的水泥颗粒及水化产物周围形成一个半稳定状态的Ca(0H)2薄层，延缓了水泥的进一步水化。硅粉的掺入，硅粉中高含量高活性的SiO2与溶液中的Ca(OH)2结合，生成C一S一H，降低溶液中Ca(OH)2浓度，加速水泥水化过程。这些来源于硅粉和Ca(0H):的C一S一H凝胶多生成于水泥水化的C一S一H凝胶孔隙中，从而大大提高了水泥石密实度。
（2）微填充效应
据测算，每个水泥颗粒周围大约可围绕着10万个硅粉粒子，使水泥浆体密实，硅粉的二次水化作用，生成新的物质堵塞毛细管通道，使大孔减少，水泥浆体更加密实。同时硅粉的掺入还将发挥矿物减水作用和增加结构粘性的双重作用，使拌和物的流动性和稳定性得到协调统一，可有效防止混凝土离析和泌水现象发生，并有助于改善混凝土的受力方式，因而混凝土的力学性能也相应得到了提高。
6、硅粉混凝土的主要用途
硅粉除了显著改善混凝土的物理力学性能外，几乎对混凝土耐久性的所有方面都有帮助，因此配制特殊环境条件下的高耐久性混凝土，使用硅粉通常是取得良好技术经济效益的有效途径。
6.1、水工抗冲耐磨混凝土
磨损冲击和空蚀破坏是水电站泄水建筑物常见的工程病害之一。尤其是当水流流速很高、水流中夹带砂石等磨损介质时，这种破坏更为严重。如水电站冲砂闸、泄水孔、溢洪道等部位的混凝土，往往承受高速水流冲刷和气蚀作用，易遭受磨蚀破坏，且修补困难。工程实践表明，在这些地方使用硅粉混凝土能够解决这一问题。
6.2、海工混凝土
长期受海水浸泡的海工钢筋混凝土，很容易遭受 Cl渗透而引起钢筋锈蚀破坏。为此，2004 年建成的主要服务于上海洋山港国际深海集装箱码头工程的东海大桥，采用掺硅粉、矿渣粉、粉煤灰等掺和料来提高混凝土的抗 Cl-渗透能力。
6.3、高强混凝土
高强混凝土多指抗压强度高于 50 MPa 的混凝土，主要用于城市高层建筑和大跨度桥梁。目前利用外掺硅粉和高效减水剂技术，可以配制 C110 高强和高流动性混凝土。 6.4、公路混凝土
利用硅粉的微填料效应和火山灰效应，在路面混凝土中适当掺加硅粉，可显著提高混凝土的路用性能，包含提高抗折强度、疲劳强度、耐磨强度等。而且，在相同设计使用年限下，硅粉混凝土路面的投资比普通混凝土路面降低 11%左右，维护费用也减少，具有明显技术经济效益和环境效益利用硅粉混凝土修复混凝土路面，还可充分发挥硅粉混凝土早期强度高的优点，缩短路面修复引起的交通中断时间。
6.5、喷射混凝土
在混凝土中掺入硅粉后，能够显著提高塑性混凝土的粘附性和凝聚性，大幅度降低混凝土的回弹量，增大喷射混凝土的一次成型厚度，缩短工期。在欧美国家，75%的喷射混凝土都掺入硅粉。 --!> （作者单位：郑州大学水利与环境学院）
参考文献：
［1］ 薛航，掺硅粉混凝土路用性能研究［J］，混凝土，2006年第9期(总第203期)41―43
［2］ 孙凌，于文勇，张春平，硅粉对混凝土性能的影响及应用［J］，黑龙江交通科技，2003年第5期，36―37
［3］ 陈吕礼，屠庆模，凌友志，硅粉混凝土的基本性能与工程应用［J］新型建筑材料