納米SiO2的分散性及其改性水泥基材料防護層的制備及性能研究.pdf

1、近些年，納米材料由于具備促進水泥水化、改善基體機械性能及提高基體耐久性等潛能，在水泥混凝土中的應用得到廣泛的關注，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現(xiàn)工業(yè)化應用的障礙。針對這兩個制約納米材料在水泥基材料中應用的關鍵問題，本文在重點研究納米SiO2在水泥基材料中的分散特性及其改進方法基礎上，探究了將納米改性水

2、泥基材料用作結構保護層的性能特點，以期為納米SiO2在水泥基材料中的規(guī)?；瘧锰峁﹨⒖?。
　　本論文首先探討了表面活性劑（減水劑）及物理分散納米SiO2對水泥凝結硬化過程的影響。研究結果表明，商用減水劑并不能進一步分散納米SiO2水溶液，對水泥砂漿流動度和抗壓強度沒有明顯改善作用。高強度物理分散的納米SiO2雖然可以明顯改善其在水介質中的分散程度，但當其與存在較多離子的孔溶液相互作用時，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。與粉煤灰吸附預分散納米SiO2比較，硅灰吸附預分散納米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時間，提高水泥基體的宏觀強度。此外，硅灰吸附預分散納米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度的增加及孔結構的細化。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構保護層的性能特點。通過界面宏觀強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、抗折強度，改善界面的早期性能。但隨著齡期的增加，界面外側納米改性保護層與內側空白基體強度逐漸增強，而界面處是結構的薄弱區(qū)域，容易引起應力集中，抗折強度降低。此外，納米SiO2改性保護層可以提高結構的抗氯離子侵蝕性能，可通過變換納米改性保護層的厚度，達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，納米改性保護層的表層結構C-S-H凝膠碳化明顯，不利于凝膠結構的穩(wěn)定性，納米改性保護層結構的整體抗碳化性能還需要進一步研