纳米SiO2与硅灰复掺对水泥净浆改性论文

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混凝土中加入纳米氧化硅的影响研究

混凝土中加入纳米氧化硅的影响研究一、研究背景混凝土是一种常见的建筑材料，其性能直接影响着建筑的质量和寿命。

在混凝土中加入纳米氧化硅可以提高混凝土的力学性能、耐久性和耐化学腐蚀性能。

因此，对混凝土中加入纳米氧化硅的影响进行研究具有重要意义。

二、纳米氧化硅的制备方法纳米氧化硅可以通过溶胶-凝胶法、气溶胶法、水热法、微乳法等多种方法制备。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的方法，其制备流程为：先将硅源（如TEOS）在酸性介质中水解形成氢氧化硅凝胶，再通过热处理或超声处理得到纳米氧化硅。

三、纳米氧化硅在混凝土中的应用1.对混凝土力学性能的影响研究表明，加入纳米氧化硅可以提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量。

其中，纳米氧化硅的加入量一般为混凝土的2%-5%。

2.对混凝土耐久性的影响加入纳米氧化硅可以使混凝土具有更好的耐久性。

纳米氧化硅可以填充混凝土中的微孔和裂缝，提高混凝土的密实性和耐久性。

同时，纳米氧化硅还可以提高混凝土的抗渗性、抗冻融性和耐化学腐蚀性。

3.对混凝土微观结构的影响加入纳米氧化硅可以改变混凝土的微观结构。

纳米氧化硅可以填充混凝土中的孔隙，形成更加紧密的结构。

同时，纳米氧化硅还可以与水泥反应生成新的水化产物，进一步提高混凝土的力学性能和耐久性。

四、纳米氧化硅混凝土的应用前景随着人们对建筑材料性能要求的不断提高，纳米氧化硅混凝土具有广阔的应用前景。

纳米氧化硅混凝土可以用于高速公路、桥梁、港口码头、地铁隧道等重要工程中，提高工程的耐久性和安全性。

同时，纳米氧化硅混凝土还可以用于建筑外墙、地面等领域，提高建筑的抗风化性和美观度。

五、结论加入纳米氧化硅可以提高混凝土的力学性能、耐久性和耐化学腐蚀性能。

纳米氧化硅可以填充混凝土中的孔隙，提高混凝土的密实性和耐久性。

同时，纳米氧化硅还可以与水泥反应生成新的水化产物，进一步提高混凝土的力学性能和耐久性。

纳米氧化硅混凝土具有广阔的应用前景，可以用于各种建筑工程中，提高建筑的质量和寿命。

纳米SiO2对水泥净浆性能影响的研究

纳米SiO2对水泥净浆性能影响的研究张海燕【摘要】纳米材料由于具有独特的物理、化学和结构特征,因此成为当今材料领域研究的热点.本文通过实验,分析不同掺量的纳米SiO2对水泥净浆的流动性、凝结时间、抗压强度等的影响,以期为相关学者提供参考.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】2页(P144-145)【关键词】纳米SiO2;水泥净浆;抗压强度【作者】张海燕【作者单位】三门峡职业技术学院建筑工程系,河南三门峡 472000【正文语种】中文【中图分类】TU528随着纳米SiO2在建筑材料中被广泛应用，很多高校和企业都开展了一系列纳米SiO2混合料的基础研究。

1 实验原料水泥：黄河牌42.5级普通硅酸盐水泥。

28d抗折强度为9.6MPa，抗压强度为48.2MPa。

其物理性能及化学成分见表1和表2。

表1 水泥主要物理力学性能指标?纳米SiO2：选用山东亿豪化工厂生产的纳米SiO2粉体。

其SiO2的含量≥99.5%，粒径为20～30nm，比表面积≥250m2/g。

表2 水泥物理性质与化学组成?混凝土拌合用水：采用河南省三门峡市城市自来水，水质符合《混凝土用水标准》（JGJ63—2006）的技术要求。

2 实验方法2.1 主要实验设备实验用水泥净浆采用金牛牌NJ-260型水泥净浆搅拌机、豪杰WS-234牌水泥稠度／凝结时间测定仪、许昌万隆公司生产的GF-EF型水泥安定性检验沸煮箱、水泥流动度测定仪、YH-4水泥标准养护箱等。

2.2 主要实验方法依据国标《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T 1346—2001）制备不同配比的水泥净浆。

其中，水胶比为0.25、含砂率为29%、混凝土单位体积用水量为120kg/m3、减水剂含量为2.6%的条件配制了添加了纳米SiO2和硅粉的混凝土。

试验前将水泥和纳米SiO2、水泥硅粉充分混合均匀，采用NJ-260型水泥净浆搅拌机机械搅拌，按各种性能测试要求成型相应试件。

纳米SiO2等外加掺合料对EPS超轻混凝土影响论文

纳米SiO2等外加掺合料对EPS超轻混凝土的影响摘要：聚苯乙烯泡沫塑料（简称eps）超轻混凝土是一种新型的轻骨料混凝土，它以其优越的热工性能和显著的经济效益越来越受到工程界的重视。

在其中添加纳米sio2等外加掺合料，能提高eps 超轻混凝土的性能，改善混凝土的微观结构和力学性能，研究纳米材料等外加掺合料对eps超轻混凝土抗冻性能的影响具有重要的意义，具有非常重要的工程实用价值和社会经济效益。

关键词:纳米sio2；eps超轻混凝土；影响中图分类号：tu375文献标识码：a 文章编号：abstract: the polystyrene foamed plastic (hereinafter referred to as eps) ultra light concrete is a new type of light weight aggregate concrete, it with its superior thermal performance and remarkable economic benefits more and more get the attention of the engineering. in which add nano sio2, plus admixtures, can improve the performance of the concrete eps super light, improve the concrete of the microstructure and mechanical performance, the nano materials and admixtures to eps super light frost resistance of concrete influence has an important meaning, have very important engineering practical value and social economic benefits.keywords: nano sio2; eps ultra light concrete; influence 中图分类号: tu5文献标示码: a 文章编号:1 概述纳米sio2、可再分散乳胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维（pp纤维）是eps超轻混凝土的外加掺合料。

CementConcreteComp.：纳米SiO2在含硅烷水泥浆体中的合理应用：平衡与协同效应

CementConcreteComp.：纳米SiO2在含硅烷水泥浆体中的合理应用：平衡与协同效应文献速读Cement Concrete Comp. ：纳米SiO2在含硅烷水泥浆体中的合理应用:平衡与协同效应题目：Rationalapplication of nano-SiO2in cement paste incorporated with silane:Counterbalancing and synergistic effects 纳米SiO2在含硅烷水泥浆体中的合理应用:平衡与协同效应出版年份：2021来源：Cement and Concrete Composites课题组：东南大学江苏省土木工程材料重点实验室佘伟课题组研究出发点：硅烷化功能使得硅烷与硅酸盐相之间的相互作用很强，但由于硅烷在强度和水化方面的限制（延迟水化，降低早强），实际应用很难实现。

因此，硅烷作为疏水外加剂时，综合考虑各种因素以弥补缺陷是十分必要的。

而纳米二氧化硅（NS）的掺入可提高水泥的屈服应力和剪应力，降低和易性和坍落度，加速凝结和水化过程。

然而，NS的分散性对水泥的性能有很大的影响，而有机改性可以增强其积极作用。

目前对有机材料与纳米二氧化硅对水泥性能的联合作用机理研究较少。

研究内容：基于硅烷的拒水作用和纳米材料的加速水化作用，将异丁基三乙氧基硅烷(IBTEO)和NS一起加入水泥中。

研究了NS和IBTEO对流动性、凝结时间、强度发展、润湿性和吸水率的影响。

图1 疏水水泥试件制备流程图2 硅烷(IBTEO)疏水机理主要结论：（1）平衡效果。

NS显著降低了流动性，而IBTEO和NS联合使用可以部分改善流动性。

IBTEO增加了水泥的凝结时间，抑制了水泥的水化过程，显著降低了早期抗压强度，而NS可以提供反应位点，与氢氧化钙发生反应，并在7d内完全弥补水化的不利影响和抗压强度的损失。

（2）协同效应。

在单掺情况下，IBTEO和NS都能影响润湿性和吸水率，但联合使用IBTEO和NS可以协同增加接触角到150°以上，吸水率降低70%。

混凝土中添加纳米二氧化硅的性能研究

混凝土中添加纳米二氧化硅的性能研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其使用量在全球建筑材料中占据了主导地位。

然而，传统混凝土存在一些问题，如易龟裂、易开裂、易受腐蚀等等。

为了提高混凝土的性能，近年来，人们开始研究添加纳米材料来改善混凝土的性能。

其中，纳米二氧化硅是一种常用的添加剂，可以显著提高混凝土的力学性能和耐久性能。

因此，本文将对混凝土中添加纳米二氧化硅的性能进行研究。

二、研究目的本研究旨在探究混凝土中添加不同比例的纳米二氧化硅对混凝土性能的影响，包括力学性能、耐久性能和微观结构等方面的变化。

通过实验研究，为混凝土添加纳米材料提供理论依据和实验基础。

三、研究方法本研究采用实验方法进行，具体步骤如下：1.准备试验材料：水泥、砂子、碎石、混凝土添加剂（纳米二氧化硅）；2.根据不同配比比例制备混凝土试件，分别为控制组和实验组；3.对试件进行各项力学性能测试，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等；4.对试件进行耐久性能测试，如冻融循环试验、碱-骨架反应试验等；5.通过扫描电子显微镜（SEM）观察混凝土微观结构的变化。

四、实验结果与分析1.力学性能测试结果通过对试件的力学性能测试，得到以下结果：（1）抗压强度：在添加纳米二氧化硅的情况下，混凝土的抗压强度明显提高，其中添加量为5%时，抗压强度最高，较控制组提高了20%；（2）抗拉强度：在添加纳米二氧化硅的情况下，混凝土的抗拉强度也有所提高，其中添加量为5%时，抗拉强度最高，较控制组提高了15%；（3）弹性模量：在添加纳米二氧化硅的情况下，混凝土的弹性模量也有所提高，其中添加量为5%时，弹性模量最高，较控制组提高了10%。

2.耐久性能测试结果通过对试件的耐久性能测试，得到以下结果：（1）冻融循环试验：在添加纳米二氧化硅的情况下，混凝土的耐久性有所提高，其中添加量为5%时，混凝土经过50次冻融循环后，抗压强度仅降低了5%，而控制组则降低了15%；（2）碱-骨架反应试验：在添加纳米二氧化硅的情况下，混凝土的耐久性也有所提高，其中添加量为5%时，混凝土的碱-骨架反应等级为可接受，而控制组则为不可接受。

纳米SiO2对水泥饰面砂浆性能的影响

饰面砂浆作为墙体饰面材料，既对建筑物起到一定的保护作用，又能满足建筑艺术审美的需求，但由于水泥饰面砂浆存在易泛碱和自清洁能力差的问题，其应用受到一定的限制。
纳米Ｓｉ由于具有较大的比表面积、表面能和火山灰活性，ＯＳｉ对水泥水化过程和微观结构的影响，０以及对水泥和易性、
ＡｂｓｒｔＴｅｒｐｒｉｓｆｅｎ — ａｅｄｃｒｔｖｍｏａｍｏｉｅｗｉｈｔａｃ：ｈｐｏｅｔｏｃｍｅｔｂｓｄｅｏａｉｅｅｔｓｒｒｄｆｄｉｔｎａｏ— ｉｗｅｅｔｄｅａｄｎＳＯ２ｒｓｕｉｄｎｍｉｒｓｒｃｕｅｆｅｏｔｕｔｒｏ
Ｅｆｅｔｏａｏ－ｉｎｔｅｐｏｅｔｓｏｅｎ — ａｅｅｏａｉｅｍｏｔｒｆｃｆｎｎ－０２ｏｈｒｐｒｉｆｃｍｅｔｂｓｄｄｃｒｔＳｅ — ｖｒａｓ
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ｓｒｎｔａｄｅｓｌｂｎｓｒｎｈｆｍｏａｓｔｅｇｈｎｔｎｉｅｏｄｔｅｇｏｒｒｗｉ１５～．％ｎｎ — Ｏ２ｔｔｔｈ．％２５ａｏＳｉｗｅｅｉｎｆａｔｙｍｐｏｅｍａｇｏｔｒｔａｌｖｒｒｓｇｉｃｎｌｉｒｖｄ（ｘｒｗｈａｅｌｏｅｉ６％）；ｈｃｐｌａｙＯｔｅａｉｌｒｗａｅ￣ｓｒｔｎｆｔｒ／ｏｐｉｏｍｏｔｒｗｉｈ．％－１５ｂｏｒｓｔＯ５ａ．％ｎｎ — ｉｒｓｇｉｃｎｔｒｄｃｄｙ０；ｈｒｓｓａｃｔａｏＳ０２ｗｅｅｉｎｆａｌｅｕｅｂ４％ｔｅｅｉｔｅｏｉｙｎ

纳米硅粉对水泥硬化浆体的改性研究

ｎｎｍｅｅｓｌａｕａｅｎａｎｗｅｅｒｈｎｍｏｉｃｔｏｆｃｍｅｔａｅｍａｅａｓｎｔｅｒｓｎｐｐｒｐｒｉｌｎｎｓ，ａｏｔｒｉｃｆｍｅｈｓｂｅｅｒｓａｃｉｄｆａｉｎｏｅｎｂｉｉｓｄｔｒｌ．Ｉｈｐｅｅｔａｅ，ａｔｅｆｅｅｓｉｃｉ
Ｏ前
言
灰活性仍然有待提高。
ｃｙｔｌｔｕｔｒａｄｏｚｌｎｃｉｉｏｏｒｓａｓｒｃｕｅｎｐｚｏａａｔｔｆｃｍｍｏｓｌｃｆｍｅｎｎｎｍｅｅｓｌｃｆｍｅｒａａｙｅｂｅｐｒｍｅｔｌｔｄｏｖｙｎｉｉａｕａｄａｏｔｒｉａｕｉａｅｎｌｚｄ，ｙｘｅｉｎａｓｕｙｎｓｒｎｔｐｏｅｉｓｏａｄｅｅｃｍｅｔｐｓｅｄｎｎｎｍｅｅｉｃｕａｄｎｏｉａｉｎｗｉｔｓｓｎｔｅｒｔａａａｙｉ，ｔｅｇｈｒｐｒｅｆｈｔｒｎｄｅｎａｔａｄｉｇａｏｔｒｓｌａｆｍｅｎｉｃｍｂｎｔｔｅｔａｄｈｏｅｉｌｎｓｓｉｏｈｃｌｍｏｉｃｔｎｍｅｈｎｓｄｆａｉｉｏｃａｉｍｏｎｎｍｅｅｓｌａｆｍｅｉｈｄｅｅｃｍｅｔｐｓｅｉｄｉｃｓｅ，ｈｃｐｏｉｅｔｏｅｉａａｄｆａｏｔｒｉｃｕｉｎａｎｄｒｅｎａｔｓｓｕｓｄｗｉｈｒｖｄｓｈｅｒｔｌｃｎｅｐｒｎａｏｎａｉｎｏｅｅｃｏｐｌａｉｎｏａｏｔｒｓｌａｆｍｅｉｉｈｐｒｒｎｅｅｎｂｓｄｘｅｍｅｔｌｆｕｄｔｏｓｆｒｒｓａｈｎａｐｉｔｏｆｎｎｍｅｅｉｃｉｒｃｉｕｎｈｇｅｆｍａｃｃｍｅｔａｅｍａｅａｓｏｔｒｌ．ｉ

211220294_改性纳米二氧化硅对水泥基材料力学性能和耐久性影响的试验研究

水泥是混凝土的主要成分，但其制造过程会排放二氧化碳。

硅酸盐水泥占混凝土二氧化碳排放总量的近80%，占地球二氧化碳排放总量的5%~7%。

到2050年，硅盐酸水泥的需求可能会翻一番，达到每年60亿t。

与传统混凝土相比，开发和制造熟料更少，二氧化碳排放量更低的混凝土将是未来几十年可持续发展的关键挑战，研究发现将混凝土的耐久性从50年提高到500年，可以将二氧化碳排放对环境的影响降低10倍。

因此，研究人员一直致力于提高水泥基材料的可持续性和耐久性，如纤维增强混凝土、自密实混凝土、超高性能混凝土等的研究越来越广泛[1]。

自20世纪60年代末以来，纳米技术在各个领域都展现出前所未有的优势。

一系列纳米材料被生产和混合，以改善母材的性能。

在水泥混凝土领域，纳米材料能够提高水泥基材料和混凝土耐久性，其优势主要体现在与微米材料相比，纳米材料可通过火山灰反应降低孔隙率，减薄界面过渡区，使混凝土结构微观致密；其次，非活性颗粒和未反应的颗粒能够填充水泥孔隙，改善混凝土的力学性能和耐久性[2]。

但由于纳米二氧化硅比表面积较大，自身容易团聚，分散性差，且在水泥孔溶液的碱性环境下容易与Ca2+形成大的团聚体，从而失去了其纳米尺寸的优势。

因此，为了改善其分散性，充分发挥纳米尺寸效应，对纳米二氧化硅进行改性是一种有效的方式。

聚羧酸减水剂是高性能混凝土的组成成分之一，与水泥有很好的相容性，本文采用聚羧酸减水剂对纳米二氧化硅进行表面改性，探究了改性纳米二氧化硅对水泥基材料工作性、力学性能和耐久性的影响，揭示了改性纳米二氧化硅都会水泥基材料性能提升的可行性[4]。

1使用聚羧酸系减水剂改性纳米二氧化硅本研究中使用的二氧化硅纳米颗粒（SiO2）从某生产企业中获得，二氧化硅纯度为99.5%，颗粒粒径为15nm~30nm。

表1给出了从制造商处获得的物理性质和元素分析。

此外，从制造商获得的识别纳米二氧化硅颗粒非晶态性质的SEM图像和X射线衍射分别如图1和图2所示。

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纳米SiO2与硅灰复掺对水泥净浆的改性研究摘要：本文通过水泥净浆实验，研究并找出了不同掺量的纳米sio2与硅灰复掺对水泥净浆凝结时间和硬化浆体抗压强度的影响
规律,有一定的理论及应用价值。

关键词：纳米sio2；硅灰；水泥净浆；改性
abstract: this paper through the cement slurry net experiment, study and find out the different proportion of nano sio2 and silicon ash after mixing cement slurry to net the setting time and paste the influence law of the compressive strength, have certain theory and application value.
keywords: nano sio2; silicon ash; cement slurry net; modification
1．引言
纳米技术是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术，利用微纳米粉体技术改性水泥浆体，可产生很好的效果。

因此，必须加强纳米粉体对水泥水化产物之间的相互作用机理的研究，为水泥基材料的高性能、多功能、智能化及超耐久性打下扎实的基础。

经过翻阅国内外相关资料[1]，发现不具有火山灰活性的纳米粉体对水泥浆体性能的影响非常显著，纳米级sio2对水泥基材料的作用尤其明显，本文对纳米级sio2对水泥净浆的改性机理进行研究。

期望能通过添加纳米级微粉进一步改善水泥浆体的性
能，为拓宽纳米材料在水泥基材料领域开展的应用打下良好的基础[2]。

2.实验部分
2.1原料
1) 水泥(c):：p·i 42.5 普通硅酸盐水泥，亚泰鼎鹿牌，其各项性能技术指标均满足国家标准要求，其中，初凝时间为2 : 27，终凝时间为3 ：14。

2) 纳米sio2：自制，平均尺寸30 nm，比表面积171 m2/g，密度0.5 g /cm3。

3) 硅灰：市场购买。

2.2纳米粒子表面改性..
由于无机纳米材料本身的极性和颗粒细微化，具有极大的比表面积和较高的比表面能，使它们易团聚，不易在有机介质中分散，与聚合物配伍性能差,直接应用影响纳米粒子的实际作用。

为了降低纳米材料的表面极性，提高纳米粒子在有机介质中的分散能力和亲和力[3]，扩大纳米材料应用范围，需要对纳米粒子进行表面改性[4] 。

为了提高纳米sio2的分散性，先取一定量纳米sio2置于盛有水和无机分散剂的烧杯中，用超声波分散25 min 制得悬浮液。

2.3实验方案
实验方案如表一所示，p部分：在普通硅酸盐水泥中按不同百分含量单掺纳米sio2粉体；o部分：在普通硅酸盐水泥中按不同百分含量单掺纳米硅灰粉体；s部分：在普通硅酸盐水泥中按不同质量
百分比复掺纳米sio2粉体及硅灰，并保持其总量为50g。

对上述水泥净浆进行凝结时间的测试，以观察三个体系凝结时间的变化情况，对水泥硬化浆体抗压与抗折强度实验结果进行分析，找出最佳纳米二氧化硅与硅灰的掺量，并分析二者对水泥水化历程影响的原因。

按gb/t1346一2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验方法》测定改性水泥净浆的凝结时间。

抗压、抗折强度参照gb/t 17671—99《水泥胶砂强度检验方法》进行测试。

表1改性水泥浆体配比方案表
3 实验结果与分析
3.1 改性水泥净浆凝结时间的测定与分析
对改性水泥净浆凝结时间进行了测定，得到结果如表2所示。

表 2 改性水泥净浆凝结时间及水泥硬化浆体抗压/抗折强度
表2结果可知，纳米sio2粉体的加入使水泥净浆的初凝时间、终凝时间以及初终凝时间差都明显缩短，且纳米sio2粉体掺量越多，对凝结时间的影响越显著。

这是由于无定型纳米sio2所特有的“表面效应”[8尺寸小、表面能较高，位于表面原子占相当大的比例，加速了水泥水化反应速度。

对于单掺10%硅灰的试样，水泥浆体的初凝时间和终凝时间都有所增加，说明硅灰对水泥净浆的凝结有一定的抑制作用。

s体系在纳米级sio2粉体与硅灰在水泥净浆双掺总量保持10%不变时，纳米sio2掺量为3%以内，随sio2掺量增加，终凝效果增加很多，而由3%增至5%，则终凝效果增加较少。

3.2 水泥硬化浆体抗压与抗折强度分析
水泥硬化浆体抗压与抗折强度实验结果如表2所示。

表2结果可知：p体系当中随着纳米sio2掺入量的增加,试件抗压、抗折强度和压折比较空白试件均有所降低。

q体系单掺5%和10%硅灰的水泥硬化浆体28d抗压强度和抗折强度均高于空白试件，且随硅灰掺入量增加而明显提高，压折比变化不大。

s体系可以看出纳米sio2和硅灰双掺时，随纳米sio2掺量减少，硅灰掺量增加，强度明显提高，压折比有所提高，但均低于空白试件。

当双掺总量为10%，纳米sio2掺量为1%时，试件各项强度均最高，
4.结论
（1）纳米sio2粉体的加入使水泥净浆的初凝时间、终凝时间以及初终凝时间差都明显缩短，且纳米sio2:粉体掺量越多，对凝结时间的影响越显著。

(2) 随着纳米sio2掺量增加,试件强度及压折比较空白试件均有所降低，而双掺纳米sio2和硅灰时强度均有所提高，当双掺总量为10%，纳米sio2掺量为1%时为最佳复掺量。

（3）单掺纳米sio2时，压折比有明显降低，复掺纳米sio2和硅灰时压折比有所降低。

参考资料：
[1] 贺鹏，赵安赤.聚合物改性中纳米复合新技术[j].高分子通报,2001,(l)：74-82.
[2] 洪伟良，刘剑洪，田德余.有机-无机纳米复合材料的制备方法[j].化学研究与应用,2000,12(2):132-136.
[3] 周华，袁晓露.纳米5102-x水泥基复合材料的水化行为[j].中国水泥，2005，(3):56-58
[4] 张立德，纳米材料[m〕.北京:化学工业出版社，2000:39-43
作者简介: 盖广清(1962~),男,吉林建筑工程学院教授，长期从事纳米材料研究，
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。