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微硅粉即硅灰,硅灰能夠在很大程度上改善硬化水泥漿體和混凝土的性能,主要是由于混凝土微硅粉具有較強的火山灰活性及其較小的粒徑和較大的比表面積。

首先,硅灰具有很強的火山灰活性。雖然硅灰直接加到水中時并不與水發生水化反應,但將硅灰與水泥同時加入到水中,當水泥發生水化反應時,硅灰立即與水泥水化產物之一Ca(OH)2發生二次水化反應(即火山灰反應),生成C-S-H凝膠體,這樣既消耗了水化水泥漿體里的Ca(OH)2,又使C-S-H凝膠體(火山灰反應的生成物)增多,且硅灰還能與水化水泥漿體中另一種水化產物C-S-H凝膠體(又稱傳統C-S-H凝膠體)反應,生成低Ca/Si比的新C-S-H凝膠體(又稱火山灰C-S-H凝膠體)。火山灰C-S-H凝膠體與傳統C-S-H凝膠體的組成和性質均不相同,它能與氫氧根離子、鋁離子等聚合,而且聚合后相當穩定。新生成的C-S-H凝膠體不會在酸性溶液中分解,這便是使用混凝土微硅粉配制的硬化水泥漿體對酸性介質有一定的抵抗能力,對滲析、鹽霜、碳化有較強抵抗能力的原因。

另外,混凝土的界面過渡區內Ca(OH)2及鈣礬石具有取向性,且界面過渡區的晶體比硬化水泥漿體中的晶體粗大,具有更多的孔隙,且水泥漿體相對來說泌水性大,在水泥漿體中的水分向上遷移的過程中會在骨料下面形成水膜,削弱界面的粘結,形成界面過渡區的微裂縫。而在凝膠土中摻加混凝土微硅粉后,由于反應消耗了絕大部分的Ca(OH)2,并使傳統C-S-H混凝體轉變為火山灰C-S-H凝膠體,與此同時,由于硅灰比表面積極大,可吸附大量自由水而減少泌水,減少自由水在集料界面上的聚集,使界面區結構密實,同時Ca(OH)2晶體的生長也受到***,晶粒得到細化,排列的取向度降低,從而使界面過渡區的微結構改善。

其次,由于微硅粉粒徑較小,平均粒徑約為0.1μm,約為硅酸鹽水泥顆粒粒徑的1/100,同時硅灰的比表面積非常大,用氮氣吸附法測定的硅灰比表面積達20m2/g,所以硅灰非常容易成團,故在水泥水化時可以作為水泥水化所需要的晶核,從而加速水泥水化。同時,由于混凝土微硅粉顆粒細小,它可以填充硬化水泥漿體中的細小孔隙,從而減小水泥漿體的孔隙率,進而使硬化水泥漿體和混凝土更密實、強度更高,同時增強硬化水泥漿體和混凝土抵抗外力變形的性能,從而使硬化水泥漿體和混凝土的徐變和干縮減少。

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