掺入硅灰对水泥混凝土性能的影响探析
掺入硅灰对水泥混凝土性能的影响探析
摘要：为研究硅灰对水泥胶砂力学性能、干缩性能的影响，在不同水
胶比下研究了不同掺量硅灰对水泥胶砂的流动性、抗压强度、抗折强
度和干缩率的影响。试验结果表明，2种水胶比下水泥胶砂的跳桌流动
度呈现相同变化趋势，均随着硅灰掺量提高而降低；硅灰的掺入对不
同水胶比的水泥胶砂强度均有提升，0.40 水胶比下，10%硅灰掺量 28
d抗压和抗折强度较基准组分别提升 17.7%、11.0%,0.45 水胶比
下，10%硅灰掺量 28 d 抗压和抗折强度较基准组分别提升 21%和
12%;硅灰的掺入会提升 2种水胶比胶砂的干缩率，均随着掺量的增加
而增大，水胶比为 0.40 时干缩率更大，水胶比为 0.45 时60 d 干缩率
较基准组提升更明显。
关键词：硅灰;水泥胶砂;力学性能;干燥收缩;
作者简介：梁荣创(1997—),男，硕士研究生，主要从事水工材料的研究。E-
mail:739605077@qq.com;*孙海燕(1979—),女，副教授，主要从事水工材料的研究。E-
mail:shy0474@163.com;
基金：云南省教育厅科学研究基金项目(2020J0241);云南农业大学科技创新创业行动基金
项目(2021ZKY316);
Abstract：To study the effects of silica fume on the mechanical properties and drying shrinkage
properties of cement mortar, we investigated the effects of silica fume content on the fluidity,
compressive strength, flexural strength, and drying shrinkage rate of cement mortar under different
water-binder ratios.The test results show that the jumping table fluidity of cement mortar under the
two water-binder ratios follows the same change trend, that is, to decrease as the silica fume content
increases.The incorporation of silica fume improves the strength of cement mortar of different water-
binder ratios.Under a water-binder ratio of 0.40,a 10% silica fume increases the compressive and
flexural strengths of cement mortar at 28 d by 17.7% and 11.0% respectively compared with those of
the benchmark group.When the water-binder ratio is 0.45,the corresponding values are 21% and 12%
respectively.The incorporation of silica fume also increases the drying shrinkage rate of the mortar in
both cases, and the rate grows with the silica fume content.The drying shrinkage rate is larger when
the water-binder ratio is 0.40.When the water-binder ratio is 0.45,the improvement of the drying
shrinkage rate at 60 d is more obvious compared with that of the benchmark group.
Keyword：silica fume; cement mortar; mechanical properties; drying shrinkage;
硅灰因具有极高的火山灰活性，在实际的工程运用中发挥着良好的经济效益和环境效益。目前
中国对硅灰的应用主要集中在混凝土和建材领域，然而因其应用起步晚，总体利用水平仍处于
中低阶段[1],这成为限制硅灰产业化发展的重要因素。近年来，业界学者就硅灰对水泥混凝土
性能的影响开展较多的研究。
李晓琴等[2]研究结果表明掺加硅灰可改善高水灰比 ECC 的工作性能，最优掺量为 10%～
15%。何鼎辉等[3]研究了矿物掺合料对水泥砂浆性能的影响，发现在 4%～10%掺量内，随着
硅灰掺量的增加能够改善砂浆的流动性能。对此，陈超等[4]则认为，硅灰掺量大于 8%时，水
泥浆体的流动性能会变差且无法搅拌均匀。丁向群等[5]通过对硅酸盐胶凝材料掺加硅灰并研究
其早期抗压强度得出，0%～15%的硅灰掺量在水泥 28 d 龄期前对抗压强度都有提升，这与文
献[3]所示的硅灰掺量提高对水泥 7d 力学性能有负面影响不一致。祝苗苗等[6]试验结果显示，
在短龄期内，硅灰具有提升混凝土抗压强度的作用，相对低掺量的试验组，最高能提升
30.4%。姚源等[7]研究显示，随着硅灰掺量的增加，混凝土的干缩值呈增加趋势，且较基准组
的干缩值增加更为显着。相比之下，张�m榴等[8]研究表明硅灰对水泥砂浆的干燥收缩具有双
重效应，低掺量能改善收缩，高掺量会提高收缩。
由此可见，有关硅灰对水泥混凝土性能的影响目前尚存有不同的观点：①硅灰的掺入是否能改
善水泥浆体流动性；②硅灰的掺入是否能提升水泥基材料早龄期的强度；③硅灰的掺入对水泥
基材料的干燥收缩起着怎样的作用。在上述问题基础上，对于不同水胶比，硅灰对水泥胶砂性
能影响还鲜有报道。本文在 2种水胶比(0.40、0.45)下，研究掺入不同掺量的硅灰
(0%、5%、8%、10%、15%)对水泥胶砂流动性、力学性能和干缩性能的影响，以期为硅灰在
水泥混凝土更广泛应用提供一定的依据。
1、试验
1.1 原材料
a) “ ”胶凝材料。水泥采用云南华新东骏水泥有限公司生产的 石林牌 P·O42.5 普通硅酸盐水泥，水
泥细度为 1.02%,3 d 实测抗压强度为 23.28 MPa, 抗折强度为 4.78 MPa; 28 d 实测抗压强度为 45
MPa, 抗折强度为 7.91 MPa, 比表面积为347 m2/kg。硅灰采用云南石晶硅业有限公司生产的硅
灰，比表面积为21 000 m2/kg。硅灰的主要化学组成见表 1。细骨料采用料场堆放人工砂，细
度模数 2.7,含水率0.12%,松散堆积密度1 690 kg/m3,紧密堆积密度1 934 kg/m3。
b)外加剂。采用高性能聚羧酸减水剂，液体呈黄褐色且无沉淀。
c)拌和水。试验拌和用水为自来水。
表1 硅灰化学组成
1.2 试验配比
试验分别设计 0.40(组别编号为A)与0.45(组别编号为B)2 种水胶比，固定胶砂比为 1.0 2.5,∶硅
灰掺量分别为0%、5%、8%、10%和15%,试验共设计 10 组，具体配合比见表 2。
表2 水泥胶砂试验配合比
1.3 试验方案
根据 GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行水泥胶砂跳桌流动度的测试。根据
GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)》,采用40 mm×40 mm×160 mm 的三联模成
型试件，在标准条件下养护至 7、28、60 d 后测定试件的抗压强度和抗折强度。
根据 JC/T 603—2004《水泥胶砂干缩试验方法》,采用40 mm×40 mm×160 mm 的三联模成型试
件。采用比长仪分别测定水泥胶砂 1～7、14、28、60 d 的干缩率。
2、试验结果与讨论
2.1 硅灰掺量对水泥胶砂流动度的影响
2种水胶比下不同硅灰掺量对水泥胶砂流动度影响的试验结果见图1。
摘要：
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掺入硅灰对水泥混凝土性能的影响探析摘要：为研究硅灰对水泥胶砂力学性能、干缩性能的影响，在不同水胶比下研究了不同掺量硅灰对水泥胶砂的流动性、抗压强度、抗折强度和干缩率的影响。试验结果表明，2种水胶比下水泥胶砂的跳桌流动度呈现相同变化趋势，均随着硅灰掺量提高而降低；硅灰的掺入对不同水胶比的水泥胶砂强度均有提升，0.40水胶比下，10%硅灰掺量28d抗压和抗折强度较基准组分别提升17.7%、11.0%,0.45水胶比下，10%硅灰掺量28d抗压和抗折强度较基准组分别提升21%和12%;硅灰的掺入会提升2种水胶比胶砂的干缩率，均随着掺量的增加而增大，水胶比为0.40时干缩率更大，水胶比为0.45时60...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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时间：2023-05-06
