UHPC เป็นตัวย่อของคอนกรีตสมรรถนะสูงพิเศษที่มีความแข็งแรงสูง, มีความเหนียวสูงและทนทานเป็นเลิศ, ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในสะพาน, การอนุรักษ์น้ำ, โครงการทางทะเลและวิศวกรรมอื่น ๆ. ซิลิกาฟูม, เป็นส่วนผสมของแร่ธาตุที่มีปฏิกิริยาสูง, เป็นวัสดุสำคัญในการเตรียม UHPC และปรับปรุงการใช้งานและความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิห้อง. HSA ได้รวบรวมผลกระทบของสารผสมและประเภทของซิลิกาฟูมที่แตกต่างกันที่มีต่อประสิทธิภาพของเมทริกซ์ UHPC ภายใต้สภาวะการบ่มที่อุณหภูมิห้องเพื่อใช้อ้างอิง.

ผลกระทบของการเติมซิลิกาฟูมต่อประสิทธิภาพของเมทริกซ์ UHPC

1.ผลของการใช้สารโด๊ปซิลิกาฟูมต่อการไหล

ซิลิกาฟูมยาสลบจาก 15% ถึง 30%, ประสิทธิภาพโดยรวมของการไหลของเมทริกซ์ UHPC ค่อยๆมีแนวโน้มลดลง. โดยเฉพาะจาก 15% ถึง 25%, อัตราการไหลลดลงอย่างมาก. เนื่องจากอนุภาคซิลิกาฟูมมีขนาดเล็กกว่าอนุภาคซีเมนต์เกือบสองเท่า, ความละเอียดและพื้นที่ผิวจำเพาะมีขนาดใหญ่กว่ามาก, ดังนั้นความต้องการน้ำของเมทริกซ์จึงเพิ่มขึ้นตามปริมาณซิลิกาฟูมที่เพิ่มขึ้น. หลังจากปริมาณยาสลบมีมากกว่า 25%, ผลกระทบต่ออัตราการไหลไม่ชัดเจน, และแม้แต่บางกลุ่มก็ปรากฏเพิ่มขึ้นเล็กน้อย. เพราะอนุภาคซิลิกาฟูมนอกจากจะเติมเต็มรูขุมขนที่ใหญ่ขึ้นแล้ว, ด้วยปริมาณยาสลบที่เพิ่มขึ้นอีก, อนุภาคซิลิกาฟูมยังมีอยู่ในอนุภาคซีเมนต์ที่ค่อนข้างใหญ่ระหว่างบทบาทของการหล่อลื่น, จึงช่วยปรับปรุงความลื่นไหลของเมทริกซ์.

2.ผลของส่วนผสมซิลิกาฟูมต่อความแข็งแรง

ผลกระทบของซิลิกาฟูมต่อความแข็งแรงของ UHPC แสดงให้เห็นในสองด้านหลักๆ:

• เอฟเฟกต์ไมโครฟิลลิ่งเนื่องจากตัวอนุภาคละเอียดเอง, อนุภาคซิลิกาฟูมจะเติมเต็มในรูขุมขนและระหว่างอนุภาคซีเมนต์ที่มีขนาดใหญ่กว่า, ลดจำนวนรูขุมขนขนาดใหญ่ในเมทริกซ์, เพิ่มประสิทธิภาพการไล่ระดับวัสดุประสานและเสริมสร้างความกะทัดรัดของระบบ;
• ผลของเถ้าภูเขาไฟจากซิลิกาฟูมเปลี่ยนกระบวนการให้ความชุ่มชื้นของส่วนประกอบที่เป็นซีเมนต์ UHPC, ลด Ca(โอ้)2, ซึ่งมีกำลังอ่อนแรง, และเพิ่มเนื้อหาของสารเจล C-S-H ที่สร้างขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ.

กำลังรับแรงอัดของเมทริกซ์ถึงเมื่อมีส่วนผสมของซิลิกาฟูม 15%, หลังจากนั้นกำลังรับแรงอัดมีแนวโน้มโดยรวมลดลงตามการเพิ่มขึ้นของส่วนผสมซิลิกาฟูม. เนื่องจากปฏิกิริยาเถ้าภูเขาไฟของซิลิกาฟูมจะอ่อนมากภายใต้สภาวะอุณหภูมิห้อง, ซิลิกาฟูมส่วนใหญ่ไม่ทำปฏิกิริยาและไม่สามารถออกแรงเพิ่มความแข็งแกร่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ. เมื่อเปรียบเทียบกับสารละลายสุทธิของ 52.5 ซีเมนต์ซิลิเกตเกรด, กำลังรับแรงอัดที่ 0.16 ถึง 0.22 อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์อยู่ระหว่างกัน 112 และ 114 MPa, ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากำลังรับแรงอัดของเมทริกซ์ UHPC เพิ่มขึ้นทั้งหมดเมื่อเทียบกับสารละลายสุทธิหลังจากการรวมตัวของซิลิกาฟูม.

ปริมาณการจ่ายซิลิกาฟูมสำหรับเมทริกซ์ UHPC ที่เตรียมโดยซีเมนต์เกรดต่างๆ

เนื่องจากประสิทธิภาพโดยรวมของเมทริกซ์ UHPC มีความสัมพันธ์ที่มากกว่ากับสายพันธุ์ซีเมนต์, และความแตกต่างระหว่าง 52.5 เกรดซิลิเกตซีเมนต์และ 45.5 ซีเมนต์เกรดความร้อนปานกลาง, สำหรับซีเมนต์ทั้งสองชนิดที่แตกต่างกัน, การผลิตซิลิกาฟูมในการเตรียมเมทริกซ์ UHPC ก็มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันเช่นกัน.

1. ปริมาณซิลิกาฟูมสำหรับ 52.5 การเตรียมซีเมนต์ซิลิเกตเกรด

กฎการไหลและความแข็งแกร่งในการทดสอบ 52.5 ซีเมนต์ซิลิเกตเกรดผสม ซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่น สอดคล้องกับผลลัพธ์ของซิลิกาฟูมปฐมภูมิ (ซิลิกาฟูมที่ไม่หนาแน่น). เมื่อเซอร์โคเนียมซิลิกาฟูมและ ซิลิกาฟูมสีขาว ถูกเพิ่มเข้ามา, อัตราการไหลไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก 15% และ 20%, และมีความคล่องตัวดีอยู่แล้ว, โดยเฉพาะควันซิลิกาเซอร์โคเนียม, ซึ่งมีอัตราการไหลเท่ากับ 175 มม. ที่ 0.16 อัตราส่วนน้ำซีเมนต์. หลังจากนั้น, อัตราการไหลเพิ่มขึ้นอย่างมากตามการเพิ่มขึ้นของซิลิกาฟูม; ซิลิกาฟูมทั้งสี่ชนิดมีกำลังรับแรงอัดของเมทริกซ์ UHPC ที่ 15% ส่วนผสม. ดังนั้น, ปริมาณซิลิกาฟูมที่เหมาะสมใน UHPC ที่เตรียมโดย 52.5 ซิลิเกตซีเมนต์คือ 15%.

2. ปริมาณซิลิกาฟูมสำหรับ 45.5 การเตรียมปูนซีเมนต์เกรดความร้อนปานกลาง

ในการทดสอบการผสมซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่นลงไป 42.5 ปูนซีเมนต์เกรดร้อนปานกลาง, อัตราการไหลและรูปแบบความแรงสอดคล้องกับผลลัพธ์ของการผสมซิลิกาฟูมปฐมภูมิ. เมื่อผสมซิลิกาฟูมเซอร์โคเนียมและซิลิกาฟูมสีขาว, อัตราการไหลเพิ่มขึ้นทีละน้อยตามปริมาณการผสมที่เพิ่มขึ้น, และความแข็งแรงของชิ้นงานทดสอบไม่ได้แตกต่างกันมากนักเมื่อปริมาณการผสมเป็น 15% และ 20%, และสูงขึ้นเล็กน้อยที่ 20%. ดังนั้น, ปริมาณซิลิกาฟูมที่เหมาะสมในเมทริกซ์ที่เตรียมโดย 42.5 ปูนซีเมนต์เกรดความร้อนปานกลางคือ 20% โดยการพิจารณาอย่างรอบด้าน.

ผลของประเภทซิลิกาฟูมต่อประสิทธิภาพของเมทริกซ์ UHPC

ในกรณีที่มีการใช้สารกระตุ้นในปริมาณที่กำหนด, ประเภทของซิลิกาฟูมมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเมทริกซ์ UHPC ที่แตกต่างกัน, และผลกระทบของชนิดของซิลิกาฟูมก็แตกต่างกันไปตามพันธุ์ซีเมนต์ต่างๆ ที่ใช้ใน UHPC.

1.ผลกระทบของประเภทซิลิกาฟูมต่อ 52.5 ซีเมนต์ซิลิเกตเกรด

ในการเปรียบเทียบแนวตั้งของอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์เดียวกัน, สำหรับ 52.5 ซีเมนต์ซิลิเกตเกรด, ในแง่ของการเพิ่มความลื่นไหลของเมทริกซ์, ควันซิลิกาเซอร์โคเนียม > ซิลิกาฟูมสีขาว > ควันซิลิกาปฐมภูมิ > ซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่น. แม้ว่าองค์ประกอบของซิลิกาฟูมปฐมภูมิและกึ่งหนาแน่นจะเหมือนกัน, ซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่นมีความหนาแน่นของการอัดตัวที่สูงกว่ามากและมีการกระจายตัวที่แย่กว่าในสารละลายที่แข็งตัว, ส่งผลให้มีการไหลน้อยลง. ในทางตรงกันข้าม, ควันซิลิกาเซอร์โคเนีย และซิลิกาฟูมสีขาวมีความสามารถในการไหลได้สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับควันซิลิกาสีเทาทั้งสอง, โดยเฉพาะซิลิกาฟูมเซอร์โคเนีย.

แม้ว่าซิลิกาฟูมเซอร์โคเนียจะมีความลื่นไหลสูงจะช่วยลดอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์พร้อมรับประกันความสามารถในการใช้งานได้, ความแข็งแรงของเมทริกซ์ UHPC ที่เจือด้วยซิลิกาฟูมเซอร์โคเนียไม่ถึงความแข็งแรงสูงที่คาดไว้, และกำลังอัดของเมทริกซ์ UHPC ที่เจือด้วยซิลิกาฟูมเซอร์โคเนียที่ 0.16 อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์เท่านั้น 121.6 MPa, บ่งชี้ว่าการมีส่วนร่วมของซิลิกาฟูมเซอร์โคเนียในการปรับปรุงความแข็งแกร่งของ UHPC มีน้อย. การปรับปรุงความสามารถในการไหลของซิลิกาฟูมสีขาวนั้นดีกว่าควันซิลิกาสีเทาสองตัว, และการปรับปรุงความแข็งแรงของ UHPC นั้นยิ่งใหญ่กว่าในบรรดาควันซิลิกาทั้งสี่เนื่องจากมีปริมาณ SiO2 ที่สูงขึ้นของควันซิลิกาสีขาว, ซึ่งเกี่ยวข้องกับกิจกรรมปฏิกิริยา.

ขีดจำกัดบนของกำลังอัดของเมทริกซ์ UHPC ด้วย 52.5 เกรดซิลิเกตซีเมนต์ปรากฏอยู่ในอัตราส่วนของ 15% ซิลิกาฟูมสีขาวเจือด้วยอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ 0.18, และความแข็งแกร่งก็คือ 141.7 MPa, ซึ่งเพิ่มขึ้นโดย 26.5% สัมพันธ์กับปูนซีเมนต์เพสต์; ขีดจำกัดบนของความแข็งแรงของซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่นเจือด้วยซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่นปรากฏอยู่ในกลุ่มที่มีระดับการไหล 180 มม, ซึ่งสอดคล้องกับข้อสรุปก่อนหน้านี้ว่าเมทริกซ์มีระดับการไหลประมาณ 180 มม. มีความสามารถในการทำงานได้ดีขึ้นและเอื้อต่อการปรับปรุงความแข็งแรง.

2. ผลกระทบของประเภทซิลิกาฟูมต่อ 42.5 ปูนซีเมนต์เกรดร้อนปานกลาง

สำหรับเมทริกซ์ที่เตรียมโดย 42.5 ปูนซีเมนต์เกรดร้อนปานกลาง, การปรับปรุงความลื่นไหลยังเป็นควันซิลิกาเซอร์โคเนีย > ซิลิกาฟูมสีขาว > ควันซิลิกาปฐมภูมิ > ซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่น; ในแง่ของความแข็งแกร่ง, ยกเว้นเมทริกซ์ที่ผสมกับควันซิลิกาเซอร์โคเนีย, ขีดจำกัดสูงสุดของความแข็งแรงของทุกกลุ่มจะปรากฏที่อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ที่ 0.18, เมื่อความลื่นไหลของเมทริกซ์เข้าใกล้อุดมคติมากขึ้นเช่นกัน.

ความแข็งแรงของซิลิกาฟูมเซอร์โคเนียมจะสูงกว่าที่ 0.16 อัตราส่วนน้ำซีเมนต์, เพราะเมทริกซ์โฟลว์หลังจากนั้นสูงเกินไป. ขีดจำกัดด้านความแข็งแรงด้านบนของเมทริกซ์ผสมกับซิลิกาฟูมทั้งสี่ประเภท: ซิลิกาฟูมสีขาว (142.6 MPa) > ควันซิลิกาปฐมภูมิ (138.4 MPa) > ซิลิกาฟูมกึ่งหนาแน่น (134.2 MPa) > ควันซิลิกาเซอร์โคเนียม (126.9 MPa), ซึ่งเพิ่มความแข็งแรงสัมพันธ์กับสารละลายสุทธิด้วย 18.8%, 15.3%, 11.8%, และ 5.8%, ตามลำดับ, แสดงให้เห็นเพิ่มเติมว่าการมีส่วนร่วมของซิลิกาฟูมสีขาวต่อความแข็งแกร่งของ UHPC นั้นยิ่งใหญ่กว่า, และซิลิกาฟูมปฐมภูมิเป็นอันดับสอง.