纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析

作者

孙浩程柴肇云沈玉旭郭俊庆辛子朋李天宇
单位

太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西能源学院矿业工程系
摘要

针对普通水泥基材料存在早期强度低、抗变形能力弱等问题，通过纳米硅溶胶对水泥基材料进行改性，采用电液伺服万能试验机、X射线衍射及扫描电镜等手段对纳米硅溶胶改性不同水灰比水泥基材料的流动性、结石率、单轴抗压强度、弹性模量、水化产物及微观形貌进行研究。结果表明：硅溶胶掺量在0.5%以内、水灰比小于1.0时可显著提高水泥浆液的流动性，最大提高20.24%;结石率随着纳米硅溶胶掺量的增加而增大，且硅溶胶对水灰比大于0.7浆液的结石率提高明显，最大提高24.49%;当硅溶胶掺量为2%时，结石体的抗压强度增幅最大且随着养护龄期的增加，硅溶胶对试样强度的增幅效果逐渐减弱；纳米硅溶胶的掺入促进水泥基早期的水化反应，与水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H)并使微观形貌更加致密，使结石体的早期抗压强度及弹性模量显著提高；纳米硅溶胶通过缩短诱导期以及在颗粒空隙中为C—S—H提供成核位点促进水化反应，提高水泥基材料性能。
关键词

纳米硅溶胶流动性力学性能微观结构水化过程
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目(51974193,52274091)；
文章目录

1 试验
1.1 试验材料
1.2 试验方案
2 试验结果分析
2.1 浆液的流动性
2.2 浆液的结石率
2.3 结石体的抗压强度
2.4 结石体的弹性模量
3 硅溶胶对水泥基材料性能影响机理
3.1 XRD分析
3.2 SEM分析
3.3 硅溶胶对水泥基材料水化过程的影响机理分析
1) 初始水解期
2) 诱导期
3) 加速期
4) 衰退期与稳定期
4 结论
引用格式

孙浩程,柴肇云,沈玉旭,郭俊庆,辛子朋,李天宇.纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析[J].太原理工大学学报,2023,54(02):264-271.DOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2023.02.006.