硅粉的填充效应机理
混凝土在拌制合物时，为了获得施工要求的流动性，常需要多加一些水(超过水泥水化所需水量)，这些多加的水不仅使水泥浆变稀，胶结力减弱，而且多余的水分残留在混凝土中形成水泡或水道，随混凝土硬化而蒸发后便留下孔隙。从而减少混凝土实际受力面积，而且在混凝土受力时，易在孔隙周围产生应力集中。在混凝土中，内部泌水受骨料颗粒的阻挡而聚集在骨料下面形成多孔界面。在骨料界面过滤区形成的ca(OH)：要多于其他区域。
Ca(OH)：晶体生长较大并有平行于骨料表面的较强取向性。平行于骨料表面的大Ca(OH)：晶体较易开裂，比水化硅酸钙凝胶(C—S—H)薄弱。水泥浆与骨料之间的界面过滤区由于多孔和有许多定向排列的大Ca(OH)：晶体，而成为混凝土内部的强度薄弱区。混凝土中由于掺入一定量的硅灰，其强度与普通混凝土(不掺硅灰)相比，有明显改善。有学者曾计算：以15％的硅粉取代水泥，则在水泥颗粒数量与硅灰颗粒数量的比例为1：2000000，即200万个硅灰对一个水泥颗粒，因此硅灰对混凝土强度有很大影响。在混凝土中小于水泥颗粒直径100倍的硅灰，填充于水泥浆体的孔隙问，其效果如同水泥颗粒填充在骨料空隙之间和细骨料填充在粗骨料空隙之间一样，从微观尺度上增加HPC的密实度，提高了混凝土的强度，这是硅灰的“填充效应”。图4．5．4—1为不同浆体填充结构空隙示意图。在混凝土中，填充于水泥浆体中的硅灰使水泥浆体孔的数量明显减少，匀质性提高，而总空隙率基本保持不变。
水泥浆与骨料界面过渡区的硅灰，降低了混凝土的泌水，防止水分在骨料下面聚集，使骨料界面过渡区与水泥净浆的显微结构相似，从而提高了界面过滤区的密实度和有效减小界面过渡区的厚度。微小硅灰颗粒成为ca(OH)：的“晶种”，使Ca(OH)：晶体的尺寸更小，取向更随机。因此，硅灰的掺人提高了混凝土中水泥净浆与骨料的黏结强度，消除了混凝土中不同复合组分的“弱连接”问题，使混凝土具有复合材料的特性。骨粒颗粒在混凝土中起着增强作用，而不仅仅是惰性的填充物。硅灰对水泥净浆(无骨料)的强度提高影响不是很大，但却能使相同水胶比的混凝土的强度明显高于其基体(净浆)的强度。
