納米SiO2與混凝土摻合料的協(xié)同作用與機理研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)在服役環(huán)境下，由于各種原因引起結(jié)構(gòu)性能的劣變，導(dǎo)致耐久性失效。礦物摻合料的使用，不僅可以降低混凝土的制造成本，改善混凝土的工作性能，而且還可以提高混凝土耐久性。但是常用的礦物摻合料例如粉煤灰、礦渣等一般尺寸較大，活性較低，使得混凝土早期強度偏低，且不能滿足更高耐久性的要求，而納米 SiO2具有更小尺寸和更高活性，可以在更加小尺度上優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，改善混凝土密實度。因此研究納米SiO2協(xié)同摻合料改性，進(jìn)一步提升混凝土耐久性，延長其使

2、用壽命具有重要意義。
　　本文重點研究納米SiO2與礦物摻合料的協(xié)同作用，探討納米SiO2與粉煤灰礦渣之間的協(xié)同作用對水泥基材料的影響，分析不同摻量、不同細(xì)度的粉煤灰或者礦渣與納米SiO2協(xié)同的作用。通過抗壓強度測試、水化放熱分析、火山灰活性測試、非蒸發(fā)水含量測試、孔結(jié)構(gòu)分析以及微觀形貌分析等研究手段，闡明納米 SiO2與礦物摻合料之間作用的正負(fù)效應(yīng)，以達(dá)到揚長避短，合理利用納米 SiO2與礦物摻合料的目的。取得的主要結(jié)果結(jié)論如下

3、：
　　（1）納米SiO2分散方式不同，對力學(xué)性能及工作性能的影響不同，通過激光粒度分析和抗壓強度測試，當(dāng)超聲功率為50W，結(jié)合萘系減水劑的使用，分散效果最好，此時納米SiO2摻量為3％，28d抗壓強度為56.82MPa，提高了10.67%。
　?。?）納米SiO2與礦渣或粉煤灰共同作用時，可提升水泥砂漿的力學(xué)性能，特別是早期強度。對于不同摻量礦渣，當(dāng)摻量為30%，納米SiO2摻量為3%時，其28d抗壓強度達(dá)到最大，為59.

4、42MPa，較未摻加納米SiO2的試樣的抗壓強度提高幅度為3.09MPa，提高了5.49%；對于不同細(xì)度的礦渣，細(xì)度為810m2/kg，30%摻量，3%納米 SiO2，其28d抗壓強度最高，為62.94MPa，較未摻加納米SiO2的試樣提高幅度為10.13MPa，提高了19.17%；對于不同摻量粉煤灰，摻量為40%時，其28d抗壓強度的提高程度最高，提高幅度為8.38MPa，提高了22.72%；對于不同細(xì)度的粉煤灰，當(dāng)細(xì)度為540m2/

5、kg時，其28d抗壓強度最高，為51.53MPa，較未摻加納米SiO2的試樣提高提高幅度為4.2MPa，提高了8.89%。
　?。?）水化放熱、非蒸發(fā)水含量以及火山灰活性分析表明，摻加納米 SiO2，可誘導(dǎo)水泥礦物摻合料的水化，使其水化加速期提前，增加了同齡期礦物摻合料早期水化產(chǎn)物；通過非蒸發(fā)水含量以及火山灰活性可知，納米 SiO2對礦物摻合料摻量的影響較大，隨著礦物摻合料摻量的增加，納米 SiO2增加水化產(chǎn)物的量逐漸減??；通過火

6、山灰活性分析，納米SiO2可以誘導(dǎo)礦物摻合料水化，提前生成C-S-H凝膠。納米SiO2對礦渣水化的影響較早，7d后水化出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，而對于粉煤灰，在60d前明顯促進(jìn)粉煤灰的水化。
　?。?）通過微觀結(jié)構(gòu)分析，納米SiO2與粉煤灰或礦渣協(xié)同作用時可進(jìn)一步降低水泥靜漿的總孔隙率。單摻30%礦渣，孔隙率從21.15%下降到20.51%，而30%礦渣復(fù)摻3%納米SiO2，孔隙率降低為16.41%；摻加30%粉煤灰和3%的納米 SiO2，孔隙