纳米SiO2超高强高流态混凝土及改性机理

通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数,并研究了纳米SiO_2的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下,开展了混凝土配合比试验,并研究了纳米SiO_2对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明:超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为:纳米SiO_2:硅灰:粉煤灰:水泥=1:8:20:71;在胶凝材料用量为600～1 000kg/m~3范围内,随着其掺量的增加,混凝土流动度不断增加,抗压强度先增大后减小,当其掺量为800kg/m~3时,抗压强度最大。分析认为,纳米SiO_2、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应,纳米SiO_2的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构,并优化其形态分布,进一步增大其强度。     

纳米颗粒对粉煤灰水泥基材料干缩变形的影响及机理

为探讨纳米颗粒对掺粉煤灰的水泥基材料干缩变形的影响,选取了纳米SiO2和纳米SiC两种纳米颗粒,分别制备了纳米改性粉煤灰水泥砂浆和混凝土试件,通过试验研究了纳米颗粒掺量对不同龄期粉煤灰水泥砂浆和混凝土干缩性能的影响,并分析了其作用机理.结果表明,掺纳米颗粒的水泥砂浆干缩率明显增大,掺量为2％的纳米SiO2水泥砂浆和纳米SiC水泥砂浆的28 d干缩率较普通水泥砂浆分别增大了90％和120％;掺量为2％的纳米SiO2混凝土和纳米SiC混凝土28 d干缩率较基准混凝土增大了124.8％和85.8％;纳米颗粒对粉煤灰水泥砂浆和粉煤灰混凝土干缩性能的影响很明显,而混掺与单掺纳米颗粒对混凝土的干缩率影响不大.分析认为,纳米颗粒比表面积大,吸附水分增多,造成内部自由水被大量消耗,同时由于纳米颗粒填充了混凝土内部结构中的微小孔隙,使得外部水分难以进入内部而被蒸发,造成内外变形不一致,最终增大了混凝土的干缩率.     

纳米SiO2超高强高流态混凝土及改性机理

通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数,并研究了纳米SiO₂的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下,开展了混凝土配合比试验,并研究了纳米SiO₂对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明：超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为：纳米SiO₂：硅灰：粉煤灰：水泥=1：8：20：71;在胶凝材料用量为600~1 000 kg/m³范围内,随着其掺量的增加,混凝土流动度不断增加,抗压强度先增大后减小,当其掺量为800 kg/m³时,抗压强度最大。分析认为,纳米SiO₂、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应,纳米SiO₂的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构,并优化其形态分布,进一步增大其强度。     

光致发光水泥基复合材料的强度与光学特性研究

以稀土类长余辉发光材料与白色硅酸盐水泥为主要原料,制备出白天吸光夜间发光的自发光水泥基功能材料。通过试验研究了不同掺量的发光粉与反光粉对自发光水泥基胶凝材料发光性能与力学性能的影响,并采用SEM、XRD和PL谱等表征手段分析其微观形貌特征、物相组成及作用机理等。结果表明,随着发光粉与反光粉掺量的增加,发光试件的初始亮度、10 min亮度与余辉时间均相应增大,与对照组相比,分别可提高4.74%～45.79%,14.63%～59.09%,8 h时发光亮度保持在0.02～0.2 cd/m~2。发光粉与反光粉的掺入可提高水泥基材料的抗折强度与抗压强度,而随着其掺量的增加,试件强度逐渐降低。发光粉与反光粉的掺入不仅能与水泥水化产物发生反应生成大量的六方板状CH与簇状AFm晶体,还能促进未水化颗粒发生水化反应,同时由于其粒径较小,可填充水化产物间的微小孔隙,在一定程度改善其微观分布,提高其强度。水泥水化产物会吸收短波紫外光,从而降低发光试件激发波长范围及激发强度,发射光谱为峰值520 nm的黄绿色。     

长余辉发光材料及其在水泥基材料中的应用研究进展

长余辉发光材料是一类重要的光致发光材料,具有环保节能的特点。目前,以环保节能、安全经济为前提的蓄光型长余辉发光材料已广泛用于工艺美术、军事航空、医学放射学图像、电器、交通安全及建筑等诸多领域。从基质选择的角度出发,综述了长余辉发光材料的类型(主要为硫化物型、铝酸盐型、硅酸盐型及其他基质型)、发展历程、发光机理及常见制备方法。发光材料在合成过程中基质晶格中产生了结构缺陷和杂质缺陷,这些缺陷的存在局部地破坏了晶体内部的规则排列,当外部光源对发光材料进行照射时,电子可在各级能级间跃迁,从而产生发光现象。概述了其在新型建筑材料——发光水泥基材料中的最新研究进展,最后对长余辉发光材料及其在水泥基材料中的应用研究趋势进行了展望。     

超疏水-自发光水泥基复合材料性能及作用机理研究

将长余辉发光材料与超疏水材料协同设计制备出超疏水-自发光水泥基复合材料,通过试验研究了其力学性能、发光性能与疏水性能,并对其作用机理进行了分析.结果表明,发光粉、反光粉掺量分别为25％、10％左右时,试件发光性能最佳;经光照30 min后,其余辉时间可达8 h以上;经超疏水材料处治后的试件表面具有较高的接触角和较低的滚动角,其分别为155.3°、5.4°,具有明显的超疏水特性;发光粉的适当掺入可优化水泥水化产物的分布状态,提高其密实度与强度,而反光粉的掺入会与水化产物反应,生成多孔结构的絮状体,不利于水泥基材料强度的形成;超疏水-自发光水泥基复合材料激发光波长范围宽,日常光照条件即可满足其光激发要求,受光激发后,材料发射谱峰波长为520 nm的绿光,辨识度较高.