納米二氧化硅對(duì)水泥基材料性能的影響及作用機(jī)理研究.pdf

1、從上世紀(jì)九十年代開始，人們摻入納米材料以改善水泥基材料各方面的性能或賦予其新的性能，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不斷提高的技術(shù)需求。
　　 目前，國內(nèi)外學(xué)者的研究多集中于納米材料對(duì)普通水泥基材料傳統(tǒng)力學(xué)和耐久性能的影響上，對(duì)于納米材料的作用機(jī)理也多根據(jù)納米材料的特性和部分微觀結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行推斷，缺乏從水泥的水化角度進(jìn)行分析的研究，同時(shí)也未見納米材料在不同環(huán)境條件下對(duì)不同類型的水泥基材料的影響研究的報(bào)道。
　　 論文首先研究了不同粒徑

2、納米SiO2對(duì)水泥凈漿流動(dòng)、力學(xué)和耐久性能以及微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，然后結(jié)合Krstulovic-Dabic水泥水化模型和水泥水化熱試驗(yàn)結(jié)果，首次提出了不同粒徑的納米SiO2對(duì)水泥水化過程的動(dòng)力學(xué)影響模型。接著，針對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，研究了納米SiO2的不同影響并分析了主要原因。
　　 通過上述的試驗(yàn)研究，主要得到了以下的研究結(jié)果：
　　 1.納米SiO2對(duì)水泥凈漿的流動(dòng)度有明顯的影響，而且粒徑越小影響越大。
　　

3、 2.納米SiO2能夠提高水泥凈漿的早期強(qiáng)度，但對(duì)中后期強(qiáng)度的提高程度不大。如，2％摻量的15nm和50nm的SiO2分別可以提高水泥凈漿1d強(qiáng)度38%和57%，但是對(duì)于28d強(qiáng)度卻沒有明顯的增大。
　　 3.計(jì)算分析了納米SiO2摻入后對(duì)水泥水化各階段水化度和水化時(shí)間的影響規(guī)律，初步建立了納米SiO2對(duì)水泥早期水化作用各個(gè)階段的水化模型。納米SiO2的摻入會(huì)提高水泥水化結(jié)晶成核與晶體生長(zhǎng)(NG)階段的水泥水化度，但是也會(huì)使水

4、泥水化更早進(jìn)入擴(kuò)散反應(yīng)(D)階段，并且納米SiO2的加入會(huì)降低擴(kuò)散反應(yīng)(D)階段的水化反應(yīng)速率，進(jìn)而造成后期強(qiáng)度增長(zhǎng)的緩慢。
　　 4.納米SiO2能夠降低水泥凈漿的總孔隙率，減小平均孔徑和臨界孔徑，且相同摻量的15nm的SiO2對(duì)孔徑的細(xì)化效果要優(yōu)于50nm的SiO2。
　　 5.納米SiO2能夠降低水泥凈漿中的Ca(OH)2的取向指數(shù)，細(xì)化Ca(OH)2的尺寸。15nm的SiO2對(duì)取向指數(shù)的降低比50nm的SiO2更

5、加明顯。
　　 6.納米SiO2在混凝土中的摻量存在一個(gè)最佳值，且高強(qiáng)混凝土的最佳摻量要小于普通混凝土。對(duì)于C30混凝土，即使納米SiO2的摻量達(dá)到7%，混凝土的強(qiáng)度依然隨著納米材料的增加而增大，但是增幅變小。對(duì)于C60混凝土，當(dāng)納米SiO2的摻量達(dá)到3%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度便開始下降。
　　 7.對(duì)于C30混凝土，納米SiO2的加入可以顯著降低平均孔徑，同時(shí)，有害孔的體積百分比也顯著下降但是對(duì)于C60混凝土，納米SiO2的