矿物活性超细粉对透水混凝土界面的增强效应

透水混凝土中骨料和胶结料的界面过渡区与水泥石本体的结构不同，硬化的透水性混凝土结构是由水泥石、界面过渡区和集料三个重要环节组成，其中界面过渡区的性质对混凝土的性质起着决定性的作用，由于透水混凝土具有较多的宏观连通孔隙，因此界面区在其中的作用和影响远比普通混凝土中突出。混凝土的界面过渡区结构如图2所示。界面过渡区具有较大的粗糙孔隙结构，这是由于在新拌混凝土中，粗骨料碎石粗糙表面的吸水性，在其周围包裹一层水膜，相对于混凝土本体骨料表面水量较多，因此在骨料周围水泥水化生成的结晶产物晶体尺寸大，形成的孔隙多，随着胶凝材料体系水化程度加大，生成的产物水化硅酸钙凝胶体，氢氧化钙晶体和钙矾石等晶体逐渐进入由大晶体构成的界面区孔隙中。由此造成了界面过渡区的粗糙孔隙结构，降低了界面区的强度和水泥本体与骨料的粘结力，在透水混凝土中尤为突出，因此使透水混凝土力学性能降低，限制了透水混凝土的大规模应用。鉴于本实验优化胶结料体系，掺入超细粉煤灰和硅灰，使其达到紧密堆积状态，界面过渡区产物结构网进一步密实而起到强化作用，提高透水混凝土的力学性能。

分析原因矿物活性超细粉对透水混凝土强度的提高主要源于两方面:一方面增强了胶结料，第二方面改善了界面过渡层的状态。粉煤灰和硅灰的火山灰效应消耗大量的氢氧化钙，生成低碱性水化硅酸钙，低碱性水化硅酸钙具有更致密的微观结构，同时两种矿物超细粉体在胶凝材料体系水化中起到微晶核的作用，加速水化的同时增加产物凝胶体数量和均匀度。另外复合超细粉不同粒级的填充作用有利于提高水泥石的致密程度，从而提高胶结层的强度。

同时，骨料与胶结料的界面过渡层得到改善。分析原因透水混凝土的胶结料体系采用普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰和硅灰，由激光粒度分析仪测定水泥的平均粒径为34．9 μm，超细粉煤灰的平均粒径为9．62 μm，可见粉煤灰的粒径明显小于水泥的粒径，因此粉煤灰可以填充水泥颗粒形成的空隙，增加其密实程度。然而，粉煤灰中粒径小于0．5 μm的颗粒含量很少，在这样的小尺寸范围内无法实现紧密堆积，因此掺入平均粒径更小的硅灰。根据颗粒堆积的Horsfield模型［8］，如果在某颗粒体系中掺入粒径尺寸形成极差的更细的颗粒，即多粒级颗粒中粒径为上一级尺寸半径的0．225倍及更细的颗粒，这种复合粒级的引入可以填充到上一级粉体的三角孔隙和四角孔隙中，整体提高体系堆积密实度和降低结构孔隙率。