纳米级SiO2改性水泥基材料作用机理分析VIP免费

第27卷第3期2007年06月矿冶工程IVflNINGANDMETALLURGlCALENGINEERINGV01．27№3June2007纳米级Si02改性水泥基材料作用机理分析①徐子芳，张明旭，徐初阳(安徽理工大学材料科学与工程系，安徽淮南232001)摘要：用XRD、TGA—DTA分析了纳米级Si02改性水泥砂浆后的水泥基材料的性能变化，探索了纳米级Si02的改性机理。XRD、TGA—DTA分析表明，水泥砂浆被改性后，Ca(OH)：晶体取向程度降低，晶粒细化且呈无定型。改性后水化产物增多，导致强度增大。用SEM测试评价了纳米级SiO：改性水泥砂浆后的微观形貌，发现在水泥基中添加纳米级SiO：能使水化速率增快，水化产物增多，龄期结构变得致密，导致强度增大耐久性提高。关键词：纳米级SiO：；水泥基材料；改性；机理分析中图分类号：TQl76文献标识码：A文章编号：0253—6099(2007)03一0099—04ReactionMechanismAnalysesofCement-basedCompositeMaterialsModifiedbyNano—silicaXUZi—fang，ZHANGMing．XU，XUChu．yang(DepartmemofMaterialScienceandEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，Anhu／，China)Abstract：Thecharacteristicsofcementmatrixofthecement·-basedcompositematerialsmodifiedwithnano·-silicapowderwereinvestigatedwithXRDandTGA—DTAanditsstrengtheningmechanismWaSdiscussed．TheresultsofXRDandTGA-DTAtestingshowedthat，afterthecement·basedcompositematerialsweremodified，thecrystalorientationdegreeofCa(OH)2decreased，crystalgrainwasfinedandshowingamorphous．Thecement—basedcompositematerialsmodifiedwithnano—silicashowedincreasinghydrationproducts，whichresultedinhigherstrength．Therelationshipmicmstmctureandperformanceofthecement—basedcompositematerialsmodifiedwithnano·silicawagevaluatedwithSEMtesting．TheresultshowedthataddingIlano—silicatocement·basedcompositematerialsmadehydrationspeedquickerandhydrationproductsincreasing，stadiumstructuregettingtight，whichresultedinhigherstrengthandbetterdurability．Keywords：nano—silica；cement-basedmaterials；modification；mechanismanalyses纳米技术的出现标志着人类改造自然的能力已经延伸到原子、分子水平。近20年来众多科学家对于超细粒子的性质、制备方法及其改性应用进行了广泛的探索研究。研究发现，纳米级的硅粉可降低水泥硬化浆体和过渡区中的孔隙率，起着作为堵塞孔隙的填料和水化时放出的Ca(OH)：发生化学反应生成水化硅酸钙凝胶的作用，同时还能细化Ca(OH)：晶粒，降低界面Ca(OH)：的取向程度；目前，关于水泥及混凝土的高效活性矿物掺料已有较多的研究成果，并已经应用于工程实践中。活性矿物掺料中有大量活性二氧化硅及活性氧化铝，在水泥砂浆及混凝土中生成强度高，稳定性强的低碱性水化硅酸钙，大大改善了水化胶凝物质。超细矿物掺料能填充于水泥颗粒之间使水泥石致密，有效地改善了水泥基材料的界面结构和性能。本文将活性极高的纳米级si02掺入到水泥砂浆中，主要对纳米级SiO：改性水泥砂浆的增强改性机理进行了研究。期望能通过添加纳米级材料进一步改善水泥基材料的微观结构，以显著提高其物理力学性能和耐久性，为在高性能水泥基材料中的应用和拓宽纳米材料的应用领域开展开拓性工作¨钉J。1实验1．1原料1)水泥选用安徽淮南矿物局水泥厂生产的32．5级普通硅酸盐水泥，其熟料化学成分与矿物组成见表1。①收稿日期：2007-01-05基金项目：安徽省教育厅自然基金资助项目(2006KJ025C)，校2006年硕博基金资助项目。作者简介：徐子芳(1972一)，女，安徽固镇人，讲师，博士研究生，主要从事硅酸盐材料方面的教学与研究工作。万方数据l∞矿冶工程第27卷表l水泥的化学成分与矿物组成(质量分数)／％化学成分熟料矿物成分!!竺!垒!!竺!璺!竺坚受!竺!生竺塑!!!璺!!!!垒璺!垒124．586．4567．83．390．380．7351．9923．889．2013．182)纳米级SiO：化学成分和物理性质见表2。表2纳米级Si02的基本性能纳米Si02：含量(si02)平均尺寸比表面积密度／％／nm／(m2·g...