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河南理工大学学报(自然科学版)2025年第04期:硅灰掺量对泡沫充填材料性能和微观结构的影响

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张海波;孙会婷;柴虎成;胡毅康;周运通;谢佰恩;田艳超;

单位:河南理工大学材料科学与工程学院;

摘要:目的 充填材料泡沫混凝土孔隙率高,导致强度显著降低。方法 本文使用硅灰取代普通硅酸盐水泥制备高强低密泡沫混凝土(silica fume-ordinarily portland cement, SF-OPC),研究硅灰不同掺量(0%,5%,10%,15%,20%)对SF-OPC样品的流动度、凝结时间、抗压强度、干密度等宏观性能的影响,并结合低场核磁技术测试孔隙结构,纳米压痕表征硬化浆体骨架硬度,X射线衍射分析水化产物的物相,扫描电镜分析微观物相结构。结果 结果表明,随着硅灰掺量增加,浆体流动度先增加后降低,凝结时间不断减少,SF-OPC试样强度先增加后减小;硅灰掺量为5%时,流动度最大,为223.1 mm;硅灰掺量为15%时,SF-OPC试样强度最高,3,7,28 d龄期强度分别为3.8,4.2,4.9 MPa,与对照组相比分别提高123.5%,100.0%,75.0%,宏观孔比例降低75.8%,纳米孔比例增加208.4%。结论 掺入硅灰可以促进低钙型C-S-H凝胶的形成,有效改善SF-OPC的孔隙结构分布,提高浆体骨架结构硬度,微观结构更加致密。相同发泡倍数下,硅灰可显著提高SF-OPC强度,适于制备煤矿高冒区高强低密泡沫充填材料,同时为煤矿采空区充填防火材料研究提供借鉴。

关键词:充填材料;;泡沫混凝土;;硅灰;;孔隙结构;;火山灰效应

基金资助:国家自然科学基金资助项目(U1905216);; 国家重点研发计划项目(2017YFC0603004)