納米SiO2的分散性及其改性水泥基材料防護(hù)層的制備及性能研究.pdf

1、近些年，納米材料由于具備促進(jìn)水泥水化、改善基體機(jī)械性能及提高基體耐久性等潛能，在水泥混凝土中的應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注，其中，納米SiO2因其有較高的火山灰活性受到研究者的青睞。研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的易團(tuán)聚、難分散問題限制了其改性基體的性能;此外，納米材料的高成本問題使其在水泥混凝土中實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的障礙。針對這兩個(gè)制約納米材料在水泥基材料中應(yīng)用的關(guān)鍵問題，本文在重點(diǎn)研究納米SiO2在水泥基材料中的分散特性及其改進(jìn)方法基礎(chǔ)上，探究了將納米改性水

2、泥基材料用作結(jié)構(gòu)保護(hù)層的性能特點(diǎn)，以期為納米SiO2在水泥基材料中的規(guī)?；瘧?yīng)用提供參考。
　　本論文首先探討了表面活性劑（減水劑）及物理分散納米SiO2對水泥凝結(jié)硬化過程的影響。研究結(jié)果表明，商用減水劑并不能進(jìn)一步分散納米SiO2水溶液，對水泥砂漿流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度沒有明顯改善作用。高強(qiáng)度物理分散的納米SiO2雖然可以明顯改善其在水介質(zhì)中的分散程度，但當(dāng)其與存在較多離子的孔溶液相互作用時(shí)，均發(fā)生相同程度的凝膠化。因此，納米材料常用分

3、散方式無法改善納米SiO2在水泥基體中均勻分散/分布。
　　其次，論文在分析納米SiO2于硅灰和粉煤灰表面的吸附形式的基礎(chǔ)上，探究了微納米吸附分散方式對水泥基材料水化硬化的影響，尤其對拌合砂漿的流變性及水泥后期水化的影響。結(jié)果顯示，納米SiO2在硅灰表面的吸附形式為多層吸附，遵循Freundlich吸附方程。與粉煤灰吸附預(yù)分散納米SiO2比較，硅灰吸附預(yù)分散納米SiO2可以明顯改善水泥砂漿的流變性能，提高納米SiO2在水泥基體中的

4、分散/分布，縮短水泥凈漿的凝結(jié)時(shí)間，提高水泥基體的宏觀強(qiáng)度。此外，硅灰吸附預(yù)分散納米SiO2，減弱了納米SiO2對水泥顆粒的包裹作用，增加了水泥后期水化程度，有利于水泥基體后期抗壓強(qiáng)度的增加及孔結(jié)構(gòu)的細(xì)化。但與無納米SiO2的空白試樣比較，該吸附分散并沒有完全消除對水泥顆粒的包裹作用。
　　論文最后討論了納米SiO2改性水泥砂漿用作結(jié)構(gòu)保護(hù)層的性能特點(diǎn)。通過界面宏觀強(qiáng)度及微觀形貌可以看出，納米SiO2可以提高層狀水泥砂漿界面的早期

5、抗折強(qiáng)度，改善界面的早期性能。但隨著齡期的增加，界面外側(cè)納米改性保護(hù)層與內(nèi)側(cè)空白基體強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，而界面處是結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)域，容易引起應(yīng)力集中，抗折強(qiáng)度降低。此外，納米SiO2改性保護(hù)層可以提高結(jié)構(gòu)的抗氯離子侵蝕性能，可通過變換納米改性保護(hù)層的厚度，達(dá)到不同程度的抗氯離子侵蝕性效果。在碳化環(huán)境下，隨納米SiO2摻量增加，納米改性保護(hù)層的表層結(jié)構(gòu)C-S-H凝膠碳化明顯，不利于凝膠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，納米改性保護(hù)層結(jié)構(gòu)的整體抗碳化性能還需要進(jìn)一步研