納米材料對(duì)C3S水化硬化的影響.pdf

1、水泥基材料是目前用量最大、用途最廣的建筑材料，但碳化、氯離子侵蝕、凍融循環(huán)等會(huì)造成其耐久性不足，嚴(yán)重影響服役壽命。近年來(lái)納米改性水泥基材料成為提高其力學(xué)性能和耐久性的一種新方法，納米材料粒徑小、活性高，加入到水泥基材料中能夠通過(guò)晶核作用、填充作用和火山灰活性（納米SiO2）促進(jìn)水泥水化，優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，提高水化產(chǎn)物含量。但目前主要集中在納米改性水泥凈漿、砂漿和混凝土的研究，而對(duì)于水泥熟料單礦物的研究相對(duì)缺乏。為了更加深入的研究納米材料對(duì)水泥

2、水化硬化的影響，本文選擇水泥熟料中最主要的礦物成分C3S為研究對(duì)象，研究納米SiO2、CaCO3和TiO2對(duì)C3S水化硬化的影響。通過(guò)測(cè)定納米改性C3S的早期水化熱和凝結(jié)時(shí)間，Ca(OH)2含量和C-S-H相對(duì)含量，剪切應(yīng)力、屈服應(yīng)力、表觀粘度以及塑性粘度，抗壓強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)及水化產(chǎn)物微觀形貌研究納米材料對(duì)C3S水化性能、流變性能和硬化漿體性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴納米SiO2、CaCO3、TiO2均能提高C3S早期（

3、3天內(nèi)）水化放熱速率和水化放熱量，促進(jìn)C3S的早期水化，但三者對(duì)C3S的早期水化促進(jìn)作用存在差異，納米材料最優(yōu)摻量下(SiO2:3％; CaCO3:1％; TiO2:5％)，對(duì)C3S早期水化促進(jìn)效果納米SiO2＞納米TiO2＞納米CaCO3。納米SiO2、CaCO3、TiO2均能促進(jìn)C3S的凝結(jié)，但加速凝結(jié)作用存在差異，當(dāng)1％的納米SiO2、TiO2和CaCO3分別加入到C3S時(shí)，初凝時(shí)間分別提前了58分鐘、34分鐘和23分鐘，終凝時(shí)間

4、分別提前了41分鐘、21分鐘和17分鐘。說(shuō)明納米材料對(duì)C3S漿體的加速凝結(jié)作用:納米SiO2＞納米TiO2＞納米CaCO3。通過(guò)Ca(OH)2含量和C-S-H相對(duì)含量分析可知，納米SiO2促進(jìn)了C3S在3天內(nèi)的水化，且摻量越多水化促進(jìn)效果越好;然而在水化后期（3天后）隨著納米SiO2摻量的增加C3S的水化速率逐漸降低;摻加納米SiO2總體上增加了C-S-H的相對(duì)含量，這有利于改善C3S硬化漿體的強(qiáng)度和耐久性。納米CaCO3和TiO2最優(yōu)

5、摻量下，3天和28天齡期，納米TiO2改性C3S樣品中的Ca(OH)2和C-S-H含量最高，其次為納米CaCO3改性的C3S樣品，純C3S樣品中Ca(OH)2和C-S-H含量最低?？梢?jiàn)納米CaCO3和納米TiO2均能促進(jìn)C3S的水化，但納米TiO2的水化促進(jìn)效果優(yōu)于納米CaCO3。⑵納米SiO2、CaCO3和TiO2均能增稠C3S漿體，且摻量越多，增稠作用越明顯;由于納米材料的比表面積差異及對(duì)C3S早期水化促進(jìn)作用的差異使得不同納米材料

6、對(duì)于C3S漿體的增稠作用存在差異，納米SiO2＞納米TiO2＞納米CaCO3。⑶納米SiO2、CaCO3和TiO2均能提高C3S硬化漿體的抗壓強(qiáng)度，最佳摻量分別為3％、1％和5％，但強(qiáng)度提升作用存在差異:納米SiO2＞納米TiO2＞納米CaCO3，納米SiO2、CaCO3和TiO2為最佳摻量時(shí)，C3S硬化漿體3天抗壓強(qiáng)度分別為40.06MPa、18.71MPa和28.25MPa;28天抗壓強(qiáng)度分別為61.41MPa、54.94MPa和5

7、8.56MPa。納米SiO2、CaCO3和TiO2均能降低C3S硬化漿體的總孔隙率，提高密實(shí)度，改善孔結(jié)構(gòu);納米SiO2、 CaCO3和TiO2最佳摻量下，C3S硬化漿體的總孔隙率分別為17.14％、18.62％和17.87％;密度分別為1.73g/cm3、1.67g/cm3和1.69g/cm3;小于20nm的孔含量分別為71.85％、14.63％和23.25％，可見(jiàn)納米材料對(duì)C3S硬化漿體孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化作用:納米SiO2＞納米TiO2＞