纳米二氧化硅团聚特性对水泥水化硬化性能的影响_孔德玉VIP专享VIP免费

赖建中等：用交流阻抗谱法研究碳纳米管改性活性粉末混凝土材料的水化过程·1599·第40卷第11期纳米二氧化硅团聚特性对水泥水化硬化性能的影响孔德玉1,2，杜祥飞1，杨杨1，SurendraPShah2(1.浙江工业大学建工学院，杭州310014；2.CenterforACBM,NorthwesternUniversity,Illinois60208)摘要：以团聚粒径很大的沉淀二氧化硅(PS)和团聚粒径较小的纳米二氧化硅(NS)为原材料，研究了纳米二氧化硅团聚特性对水泥水化硬化特性的影响。结果表明：与NS相比，虽然PS团聚粒径很大，后期火山灰活性较低，其早期火山灰活性却较大，对水泥水化的促进作用也更明显。扫描电子显微镜分析表明，NS和PS的火山灰反应产物的胶结作用有限，其与水泥水化产物本体之间甚至存在明显的界面过渡区。压汞分析表明：掺PS和NS均可有效降低硬化水泥石毛细孔率；与掺PS相比，掺NS对减小20nm～10μm的凝胶孔和毛细孔体积更有利。掺纳米二氧化硅对硬化水泥石微观结构的影响主要是由于团聚颗粒对水泥分散体系的填充效应和吸水效应所致，与晶核效应无关。关键词：纳米二氧化硅；团聚；水泥水化；微观结构中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号：0454–5648(2012)11–1599–08网络出版时间：2012–10–3110:54:55网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2310.TQ.20121031.1054.201211.1599_010.htmlEffectofNano-SilicaAgglomerationonHydrationandHardeningofCementKONGDeyu1,2，DUXiangfei1，YANGYang1，SurendraPShah2(1.CollegeofCivilEngineering&Architecture,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China;2.CenterforACBM,NorthwesternUniversity,Illinois60208,USA)Abstract:Effectofnano-silicaagglomerationonthehydrationandhardeningofcementwasinvestigatedbyusingprecipitatedsilica(PS)withmuchlargeragglomeratesandnano-silica(NS)powderwithmuchsmalleronesasadditives.TheresultsrevealthatthePSexhibitsahigherpozzolanicreactivityatearlyagesandabetteracceleratingeffectonthecementhydrationthoughitpossessessomelargeragglomeratesandalittlelowerpozzolanicreactivityatlateagesratherthanNS.Theobservationbyscanningelectronmicros-copyindicatesthatthecementitiouspropertyofthepozzolanicC–S–Hgelsfromtheagglomerateswaslimited.Thereevenexistedaninterfacialtransitionzonebetweenthereactedagglomeratesandbulkhardenedcementpaste(HCP).TheMIPresultsshowthattheNSadditioncanreducethecapillaryandthegelporeoftheHCPintherangeof20nm–10μmmoreeffectively,comparedtothePSaddition.Itissuggestedthattheeffectofnano-silicaadditiononthemicrostructureimprovementoftheHCPcouldberesultedfromthefillingandwateradsorbingeffectsoftheagglomeratesinthepowderratherthantheseedingeffect.Keywords:nano-silica;agglomeration;cementhydration;microstructure随着纳米技术迅速发展，对传统水泥基材料进行纳米改性已引起国内外研究人员的广泛兴趣。研究表明，在水泥基材料中掺加纳米粒子，可不同程度提高其强度[1–3]、耐磨性[4]、弹性模量[5]、抗渗性[6–7]、抗Ca2+析出能力[8]、抗SO42+侵蚀能力[9]、抗Cl–渗透能力[7,10]等。然而，纳米粒子比表面积巨大、表面原子比率和羟基覆盖率很高，粒子间极易团聚。激光衍射粒度分析发现，即使采用超声分散，纳米粉体中的纳米粒子绝大部分仍以团聚体形式存在，二次粒径在数微米甚至数十微米以上，直接将纳米粉在水泥基材料制备过程中简单掺加，纳米颗粒将很难充分分散[11]。采用球磨或超声分散等方式制备成纳米分散液，虽然其团聚粒径大幅减小，但其中纳米粒子仍以团聚体形式存在[12]。以溶胶形式引入纳米粒子似乎可保证分散性[2]。然而，水泥浆体为水化动态体系，熟料和石膏颗粒一旦与水接触，即开始溶解、水化，释放出Ca2+、SO42+、Na+、OH–等，体系中离子强度和pH值迅速增大[13]，这不仅导致纳米粒子本身团聚，且将水泥颗粒团聚在一起，水泥浆稠度急剧增大[14]。因此，在水泥基材料中掺加收稿日期：2012–04...