2.1硅灰石对混凝土的工作性的影响

Wahab等研究发现，在确保水灰比为0.5时，当硅灰石取代水泥为10%、20%和30%，水泥砂浆初凝时间分别提高了1.3%、2.7%和4.6%，降低了水泥的凝结时间。Zareei等通过坍落度试验研究了含硅灰石颗粒的再生陶瓷废料高强混凝土的和易性。研究发现，随着硅灰石和再生陶瓷废骨料掺量的增加，当取代量分别为20%和50%时，混凝土的坍落度分别比对照混凝土低15%和34%，且混凝土的密度呈现降低的趋势。在另一项研究中，Ransinchung等人使用硅灰石和硅灰作为水泥的部分替代物，试验结果表明掺加15%的硅灰石和7.5%的纳米二氧化硅可显著改善混凝土的水密性，减少孔隙空间，细化微观结构。Kalkan等人在实验研究中，以合成硅灰石（SW）作为水泥替代材料，对水泥浆体的凝结时间、正常稠度、吸水率进行分析，结果表明SW的使用降低了水泥浆体的可加工性，并且延迟了初始和最终凝固时间，吸水率下降了2%。Yucel2等用掺量为0%、3%、6%、9%、12%和15%的合成硅灰石（SW）代替水泥制备了六种水泥砂浆，得出结论，坍落度流动直径随硅灰石的使用而减小。致使硅灰石替换水泥出现如此变化是因为其微观结构的变化，通过缩小混凝土内部的孔隙空间，使混凝土更加致密化。Low等进一步研究了掺有硅灰石的波特兰水泥基粘合剂在水化期长达一年的稳定性，复合体系中的孔隙体积随水化时间的增加而减小。Ransinchung等人研究了含硅灰石和硅灰的路面混凝土微观结构，证明由于微结构的细化而提高了水密性，当硅灰石或硅灰石硅灰与水泥一起使用时，在仅含有水泥作为粘结材料的对照混凝土中观察到的空隙和微裂纹用CeSeH 凝胶和CH晶体填充。水泥反应产物在界面过渡区的沉积和硅灰石纤维边界附近的基质致密化会影响水合钙（CH）的结晶位点，降低基质的渗透性。因此，硅灰石亚微米纤维的存在促进了微结构的细化，从而增加了填充因子和基体致密化。

2.2硅灰石对混凝土的力学性能的影响

Wahab等人研究了用10%、20%和30%的硅灰石分别取代水泥砂浆中的砂，当硅灰石掺量为20%时，砂浆的抗压强度和抗弯强度分别提高了45%和28%。Zareei等研究了硅灰石颗粒和再生陶瓷骨料（RWCA）的联合利用对高强混凝土（HSC）性能的影响，得出结论，RWCA的掺入改善了混凝土的性能，硅灰石掺量为50%时，其28天抗压强度较对照混凝土提高24%。添加RWCA的混合料在800℃时的强度比未添加RWCA的混合料高16%。用RWCA代替粗骨料可以提高混凝土的强度，用硅灰石颗粒代替30%的水泥可以在混凝土的和易性和强度之间取得平衡。Dey等人对硅灰石超细纤维和硅灰以5%、10%和15%替代水泥的水泥基复合材料进行了实验研究。结果表明，硅灰石超细纤维和硅灰以10%替代水泥较仅含有水泥的抗压强度提高了30%。Soliman等研究了硅灰石超细纤维分别添加0%、4%、8%和12%替代部分水泥，分析对性能混凝土（UHPC）对其早期性能的影响。结论表明，硅灰石微纤维的加入会通过增强UHPC混合物的微观结构来提高UHPC 混合物的早期抗压强度，最大增量达到61%。Deming Zeng等人研究了不同养护条件下添加了硅灰石超细纤维和未添加硅灰石超细纤维的性能混凝土（UHPC）。结果表明，WF能显著抑制和延缓UHPC中微裂纹的形成。在UHPC中加入硅灰石超细纤维后，混凝土的抗弯性能得到了显著提高。Mandrawalia等人研究硅灰石纤维和废花岗岩粉组合对混凝土抗压性能的影响，结果表明，10%的硅灰石超细纤维和20%的废花岗岩粉分别替代水泥和细骨料使混凝土的抗压性提高5.7%。Kalla等人研究证明，由于硅灰石的针状形态，在使用15%的硅灰石替代部分水泥后，混凝土的抗压强度和抗弯强度增加了12%。Kumar等研究表明，硅灰石矿物分别将性能混凝土的早期强度和水泥砂浆的抗压强度提高了10%以上。Misra等人进一步研究了硅灰石替代水泥对混凝土力学性能的影响。结果表明，混凝土的抗压强度、抗弯强度和抗拔强度会随着硅灰石替代部分水泥比例的增加而提高。在另一项研究中，ColinI等人观察到硅灰石与粉煤灰和硅灰等材料结合使用时，混凝土抗弯强度有所提高。Tiequan等研究了硅灰石对蒸压水泥混凝土性能的影响。结果表明，硅灰石掺量为水泥质量的15%时，蒸压混凝土的抗弯强度增加幅度大于30%，抗压强度略有提高。

2.3硅灰石对混凝土的耐久性的影响

Misra等人观察到随着硅灰石含量的增加，混凝土的吸水率和初始表面吸收率降低。Sato等测量了阻抗谱（ACIS）方法，得出的结论是，硅灰石增强了水泥的粘合性，提高了水泥对冻融循环的抵抗力。Mathur等人发现，用硅灰石、硅灰和大理石浆粉尘制备的混凝土不易受到交替冻融和硫酸盐侵蚀的影响。Kalla等人观察到，在含有硅灰石-粉煤灰组合的混凝土中，强度、抗渗性、抗氯离子迁移、碳化、收缩和腐蚀能力有所提高，通过用不同比例的硅灰石替代波特兰水泥，制备了水灰比分别为0.45、0.50和0.55的混凝土。结果表明，用硅灰石替代10%-15%水泥，提高了混凝土的强度和耐久性，硅灰石替代水泥可降低孔隙率达15%，并使混凝土微观结构更致密。Mathur等人指出，在掺入硅灰石矿物的混凝土呈现磨损率、干缩、吸水率的降低，抗硫酸盐侵蚀和冻融耐久性的提高以及强度的增强。Mandrawalia等研究掺入10%硅灰石纤维和30%废花岗岩粉粒分别部分替代水泥和细骨料，提高了改性混凝土的抗水侵性能。Zareei[18]等实验研究了硅灰石纤维改性高强混凝土（HSC）的不同性能，得出结论，硅灰石纤维的使用改善了HSC 在酸性介质和高温下的力学性能和耐久性。在一项研究中，Soliman[9]等观察到，在混凝土混合料中掺入硅灰石促进了孔隙的不连续性，进而减少了性能混凝土的干燥收缩。根据文献[101，长径比较大的硅灰石微纤维具有与大纤维相似的性能，更有利于提高水泥基体的韧性。此外，较小的硅灰石微纤维主要起到填充物的作用，并赋予潜在的火山灰活性，有利于提高水泥基质的密实度。Soliman等也认为在 UHPC 中加入硅灰石微纤维和减缩外加剂可以降低混凝土基体的质量损失和干燥收缩应变，一方面，减缩外加剂通过降低孔隙溶液的表面张力直接影响收缩，导致毛细应力降低，从而降低收缩；另一方面，硅灰石微纤维具有桥接微裂纹，减小裂纹宽度，延缓裂纹的作用，可起到局部抑制收缩的作用。此外，硅灰石微纤维的加入抑制了胶凝复合材料初始蒸发速率的增加。此外，适量的硅灰石微纤维可以改善混凝土的抗渗性能，因为硅灰石微纤维的加入可以降低混凝土的孔隙率，改变混凝土的孔隙分布，从而使孔隙分布不连续。

文章总结国内外学者对硅灰石混凝土力学和耐久性的研究成果，已有研究表明，将硅灰石加入混凝土中，使得混凝土的工作性、力学性能和耐久性等性能均优于普通混凝土。

硅灰石的加入增加了混凝土内部的密实度，孔隙体积随着水化反应时间的增加而减少，从而改善其工作性能。硅灰石的加入改善了混凝土的抗压强度，其随着硅灰石及矿物掺合料掺量的增加呈现先上升后下降的趋势，在掺量达到合适的范围之内，其抗压强度达到更好。硅灰石的加入，会使混凝土的耐久性有较好的提升，其吸水率降低，对冻融循环的抵抗力增强，抗氯离子迁移和腐蚀能力提高。但掺量不宜过多，否则适得其反，使混凝土的耐久性下降。

在未来的研究工作中，要进一步探索硅灰石的各项性能。硅灰石可与不同的工业废料按照不同的混合比例进行试验；还可以使用硅灰石和纳米材料进行复合改性研究，以提高混凝土的性能；或者激发硅灰石的活性，使其更好的与混凝土的其他组分进行充分的化学反应，让混凝土的性能进一步提高。