更新時(shí)間: 2020-05-20
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硅溶膠用于改善水泥基材料性能
水泥基材料是目前應(yīng)用最為廣泛的建筑材料，但用水泥基材料建成的建筑物，往往在達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限之前，就已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的損壞，導(dǎo)致產(chǎn)生巨大的維修、加固、拆除重建費(fèi)用。為了延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，不僅要關(guān)注水泥基材料的力學(xué)性能，還要關(guān)注其耐久性，找到可以有效改善水泥基材料性能的方法。
硅酸鹽水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)生成一系列的水化產(chǎn)物，水化產(chǎn)物中大量存在的 Ca(OH)2 是造成水泥基材料耐久性下降的主要原因之一。Ca(OH)2 含量的多少和晶粒的大小對(duì)水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性有著重要影響，要提高水泥基材料的性能，應(yīng)從降低或消耗水化產(chǎn)物 Ca(OH)2入手；通過(guò)摻加活性摻合料，可以優(yōu)化水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)、細(xì)化 Ca(OH)2 晶粒、減少Ca(OH)2 含量、提高C-S-H 凝膠的含量，從而可以有效的改善水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性。
研究表明，納米SiO2材料摻加到水泥基材料中，可以促進(jìn)水泥的水化，填充水化產(chǎn)物C-S-H凝膠之間的結(jié)合空隙，改善水泥石與骨料的界面微結(jié)構(gòu)，提高水泥基材料的力學(xué)性能及耐久性。但納米粉體材料的比表面積很大，納米顆粒之間極易發(fā)生團(tuán)聚，一旦發(fā)生團(tuán)聚便很難將其進(jìn)行分散，如果只是將納米粉體材料簡(jiǎn)單的摻加到水泥基材料中，納米顆粒將很難發(fā)揮其作用。硅溶膠是納米 SiO2 在水中的分散體系，是一種膠體溶液，將納米 SiO2 通過(guò)溶膠的方式引入，可以大大提高納米粒子的分散性，更有利于發(fā)揮納米粒子對(duì)水泥基材料的增強(qiáng)與改性作用。
例如，有報(bào)道研究表明：硅溶膠能夠提高水泥硬化漿體的力學(xué)性能，并且硅溶膠的加入能有效地降低界面中Ca(OH)2晶體的取向程度，減少界面中Ca(OH)2晶體的數(shù)量并細(xì)化其尺寸，減小界面過(guò)渡區(qū)的厚度；不同種類(lèi)的硅溶膠對(duì)水泥漿體的影響不同，因此其最佳摻量也不同；硬化水泥砂漿的強(qiáng)度和耐久性與硅溶膠的摻量以及養(yǎng)護(hù)齡期有關(guān)，水泥砂漿的早期強(qiáng)度及耐久性隨硅溶膠摻量而逐漸增強(qiáng)；摻入硅溶膠后，水泥漿體中的Ca(OH)2晶體易沿(0001)晶面二維長(zhǎng)大，且晶格缺陷明顯減少；與納米SiO2 粉體相比，硅溶膠對(duì)水泥漿體的沉積及流變作用更為顯著，能夠更快地加速水泥水化進(jìn)程，并且能夠更好地改善水泥基材料的力學(xué)性能。
硅溶膠屬于無(wú)機(jī)材料，具有無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)化學(xué)腐蝕的性質(zhì)。硅溶膠是納米 SiO2在水中的分散體系，是一種膠體溶液，通過(guò)溶膠的方式引入納米SiO2可以大大提高納米粒子的分散性。硅溶膠具有火山灰效應(yīng)和填充效應(yīng)，可以與硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2進(jìn)行反應(yīng)，消耗掉Ca(OH)2的同時(shí)生成強(qiáng)度較大的C- S- H 凝膠，提高水泥基材料的力學(xué)性能及耐久性。
