纳米SiO2与聚丙烯纤维对水泥基材料性能的增强作用研究

研究了不同掺量聚丙烯纤维对水泥基材料力学性能的增强作用,以及纳米SiO2在高速研磨搅拌+超声波分散的条件下,对掺聚丙烯纤维的水泥基材料的增强作用.试验结果表明,在水泥基材料中掺入聚丙烯纤维能在一定程度上提高试样的抗折、抗压强度,随着纤维掺量的增加,水泥基材料强度呈现先提高后逐渐降低的趋势.采用高速研磨搅拌+超声波的方法分散纳米SiO2,在纤维及纳米SiO2掺量均很小的情况下,可较大幅度提高水泥基材料的强度.     

镍铁粉对水泥水化性能的影响

采用镍铁渣制成粒径小于0.075 mm的粉体,作为矿物掺合料取代部分水泥,研究镍铁粉不同掺量对水泥水化性能以及强度的影响。XRF分析发现,镍铁粉中含有较多的SiO2、MgO、FeO,具有较高的火山灰活性。镍铁粉的掺入可以较大程度上延缓水泥水化时间,相较空白组,掺30%镍铁粉时,第2个水化放热峰的出现时间延缓8 h左右;降低体系的水化放热量,相较空白组,当镍铁粉掺量为10%、20%、30%时,体系的累计放热量依次下降33%、46%、63%;掺入镍铁粉明显降低试块的抗压强度,但镍铁粉具有二次水化作用,可以使试块后期抗压强度增幅较大,掺20%镍铁粉试块的28 d抗压强度可达到空白组的86%。     

纳米SiO2对水泥饰面砂浆性能的影响

研究了纳米SiO2改性水泥饰面砂浆的性能,同时利用环境扫描电镜对砂浆的微观结构进行分析.结果表明,纳米SiO2掺量为1.5%～2.5%时,砂浆的抗压、抗折强度和拉伸粘结强度最大增幅均超过60%;纳米SiO2掺量为0.5%～1.5%时,毛细孔吸水率可降低约40%;纳米SiO2掺量为1.0%～3.0%时,抗泛碱性明显改善;纳米SiO2掺量为0.5%～3.0%时,砂浆耐沾污性优于基准砂浆.纳米SiO2能细化砂浆的孔结构和水化产物Ca(OH)2晶体尺寸,使砂浆更致密.     

纳米级二氧化硅的掺量对高性能混凝土性能影响试验研究

用纳米SiO2等量替换水泥配制高性能混凝土,测试不同纳米SiO2掺量混凝土试件的性能变化。试验结果表明:纳米SiO2会降低混凝土的工作性;混凝土7 d龄期立方体抗压强度随纳米SiO2掺量增加而明显增加,28 d龄期抗压强度、弹性模量随纳米SiO2掺量的增加均呈先增加后降低的变化趋势,最大值位于纳米SiO2掺量为2%~3%内,增加幅度分别为10%和11%;混凝土的抗渗性能随纳米SiO2掺入量的增加而提高,并且后期抗渗性的增量也非常明显。     

掺加纳米二氧化硅对高性能混凝土性能的影响研究

纳米二氧化硅掺入到水泥基混凝土中,可显著改善混凝土的力学性能及耐久性能.该文用不同掺量的纳米二氧化硅等质量替换胶凝材料的方式制备高性能混凝土,通过检测宏观指标(抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能)和微观指标(扫描电镜、汞孔隙率法),表征纳米二氧化硅对高性能混凝土性能的影响.研究结果表明:不同掺量的纳米二氧化硅等质量替换胶凝材料,能提高高性能混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度,改性后混凝土的抗冻效果良好,冻融循环后质量损失较小,相对动弹性模量损失率减小;当纳米二氧化硅掺量为3％时,与水泥水化反应形成的孔隙填充效应最显著,试样的孔分布为:3％无害孔、81％有害孔、16％多害孔,与基准试验对比,抗压强度增加了4.6％,劈裂抗拉强度增加了8.9％,增强效果最明显.     

纳米SiO_2和聚丙烯纤维水泥混凝土强度研究

为提高水泥混凝土路面的力学性能,扩大水泥混凝土路面的应用范围,研究了纳米二氧化硅和聚丙烯纤维对水泥混凝土力学性能的影响。采用SEM对双掺混凝土的微观结构进行分析,探究了纳米二氧化硅和聚丙烯纤维对混凝土力学性能改善的作用机制。结果表明:聚丙烯纤维掺量为0.1%、纳米二氧化硅掺量为1.0%为双掺的最佳掺量时,混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高10.9%,44.8%和46.2%。SEM结果显示:聚丙烯纤维的阻裂理论和纳米二氧化硅的水化反应和物理填充,以及二者形成致密骨架结构的共同作用提高了混凝土的强度。     

纳米材料对水泥材料耐火性能的改良研究

为了改善建筑水泥墙板结构的耐火性能,利用纳米材料—微硅粉和碳纤维作为外掺料应用于改性研究。以标准砂与硅酸盐水泥质量比为2∶1制备试件,测试抗压强度、抗折强度、耐火性、干缩率并分析微观形貌。结果表明,微硅粉和碳纤维在提高水泥墙板材料抗压和抗折强度的同时,也改善了材料的耐火性能;双掺微硅粉和碳纤维含量为3%和2%的水泥墙体具有最优的耐火性能,燃烧试验后的质量损失为0.64%,比参照组烧失量降低了85%;从水泥基改性材料微观形貌发现,超细硅粉颗粒的填充效应是材料强度性能提升的主要原因,碳纤维的粘结作用和表面反应是耐火性能提高的主要原因。     

纳米SiO2掺量对大掺量粉煤灰砂浆力学及收缩性能影响研究

粉煤灰是混凝土重要的辅助胶凝材料,在混凝土中应用广泛。然而,为避免对混凝土抗压强度产生较大影响,粉煤灰掺量一直较低。为促进粉煤灰在混凝土,特别是(超)高性能混凝土中的应用,研究了不同纳米SiO2掺量对大掺量粉煤灰砂浆(HFAM)力学及收缩性能的影响。研究结果表明,纳米SiO2可显著地提高HFAM抗压强度,掺量越大,则提高幅度越高。然而,在显著地增强HFAM抗压强度的同时,纳米SiO2也大幅提高了其自收缩,改变了自收缩发展规律,并引发了较大干缩变形。     

搀和纳米SiO2的RPC力学性能分析

RPC(活性粉末混凝土)是一种具有超高性能的新型水泥基复合材料,具有广阔的应用前景。本文设计试验向RPC中添加纳米SiO2,并测定其7d及28d抗压强度、抗折强度,研究纳米SiO2掺量与RPC力学性能间联系,以期得到具有更优性质的RPC。实验表明,掺量为0.5%的纳米SiO2对RPC的抗压强度具有一定的增强效应;当纳米SiO2的掺量为水泥0.5%~1%时,RPC的7d和28d抗折强度得到明显增强。     

纳米SiO2和PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂性能

通过18组共90根纳米SiO2和聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料预制切口小梁试件的三点弯曲断裂试验,以起裂断裂韧度和断裂能作为评价指标,探讨了纳米SiO2掺量、PVA纤维体积分数及石英砂粒径对水泥基复合材料断裂性能的影响.结果 表明:适量的纳米SiO2和PVA纤维可显著改善试件的断裂性能,在未掺纳米SiO2或纳米SiO2掺量为2.0％条件下,随着PVA纤维体积分数的增加,试件的起裂断裂韧度和断裂能均呈现先增后减趋势,且均在PVA纤维体积分数为1.2％时达到最大值.当纳米SiO2掺量小于1.5％时,试件的断裂性能随着纳米SiO2掺量的增加而提高;当纳米SiO2掺量大于1.5％时,纳米SiO2的掺入对试件的断裂性能有不利影响;随着石英砂粒径的减小,试件的断裂性能逐渐降低.     

纳米SiO_2复合水泥土钉注浆体的研究

采用亲水型纳米二氧化硅粉体、P·I 42.5水泥制备了纳米Si O2颗粒分散均匀的纳米复合水泥土钉注浆体,对纳米Si O2掺量不同的纳米复合水泥浆体进行了X射线衍射分析(XRD)和抗压强度测定,结果表明掺入纳米Si O2可以提高水泥浆体的抗压强度,尤其是后期抗压强度,纳米Si O2的最佳掺量范围为1.0%~2.0%。与纯水泥浆体相比,纳米复合水泥浆体的组成不变,但Ca(OH)2含量相对较少。室外模拟注浆土钉试验则显示掺有2.0%纳米Si O2的纳米复合水泥土钉28龄期的抗拔力明显高于纯水泥土钉。     

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。     

硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥水化动力学的研究

研究了石膏掺量为3.5%(以SO3计,质量分数,下同)、磷铝酸盐水泥熟料掺量为10%的硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥的力学性能和水化动力学,测定了该复合水泥在不同水化时间下的Ca2 和[SiO4]4-溶出浓度、相应的电导率及pH值.研究结果表明,磷铝酸盐水泥的掺入不仅可以提高硅酸盐水泥的水化硬化速率,而且能使硅酸盐水泥的早期以及后期强度有不同程度的提高.该复合水泥水化硬化浆体的Ca2 和[SiO4]4-的相对溶出浓度、电导率及pH值均较同龄期的硅酸盐水泥低,说明该复合水泥的水化产物较为稳定,不易溶解,而且碱性较低.硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥的水化历程与硅酸盐水泥相同,经历5个阶段,即初始期或预诱导期、诱导期、加速反应期、减速反应期和稳定期.加速反应期的水化主要由成核反应控制,而稳定期的水化主要由扩散过程控制.     

纳米SiO2改善水泥胶砂性能的研究

将纳米SiO2以0.5%、1.0%、2.0%和4.0%等量取代水泥,研究了纳米SiO2对水泥胶砂性能的影响。试验结果表明,掺加纳米SiO2使水泥标准稠度用水量急剧增加;水泥的初凝和终凝时间略有缩短;对水泥安定性无不良影响;水泥胶砂的7 d和14 d抗折强度较对照组有所提高,但对28 d抗折强度贡献不大;水泥胶砂的7 d、14 d和28 d抗压强度较对照组有所提高。从经济的角度考虑,纳米SiO2的最佳掺量为2%。     

纳米CaCO3对混凝土抗冲磨性能影响试验研究

试验研究了不同掺量纳米CaCO3对混凝土力学性能和抗冲磨性能的影响,并通过水化热测试方法研究了纳米CaCO3对混凝土性能影响的机理。试验结果表明,适量的纳米CaCO3可以提升混凝土的力学性能,提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨性能。当纳米CaCO3的掺量为1.5%时,混凝土抗冲磨强度提高约6倍;纳米CaCO3促进了水泥的水化反应,改善了水泥浆体微观结构,提升了整体的密实性。     

纳米SiO2对粉煤灰复合水泥力学性能与微观孔隙的影响

适量的纳米二氧化硅可以提高粉煤灰复合水泥的强度,并促进水泥的二次水化,减少微观孔隙。然而,由于粉煤灰和纳米SiO₂的协同作用较为复杂,为了研究纳米SiO₂改性粉煤灰复合水泥的机理,测试了养护28 d时粉煤灰复合水泥抗压强度,并利用SEM、XRD与压汞法等测试手段进行了微观表征。研究结果表明:纳米SiO₂可以有效提高粉煤灰复合水泥的强度,并且还细化了其孔隙结构,增加了水泥中少害孔与无害孔的占比。当纳米SiO₂的掺量为3%时,抗压强度最高且孔隙率最低。     

纳米SiO_2和纳米CaCO_3改善混凝土抗冻性能试验

研究了纳米SiO2和纳米CaCO3对混凝土7d、28d和78d抗压强度、劈裂抗拉强度及混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明,纳米SiO2能显著改善混凝土力学性能和抗冻性能,试验中最优掺量为2%;纳米CaCO3能显著改善混凝土劈裂抗拉强度和抗冻性能,但对抗压强度影响不显著,试验中最优掺量为3%。     

硫酸钠对水泥硬化性能的影响

从孔结构、水化产物和强度等方面研究了硫酸钠掺量对水泥硬化性能的影响。结果表明,在足量石膏存在的情况下,Na2SO4对纯熟料水泥3 d、7 d水化都有加速作用;硫酸钠能够细化水泥石早期的毛细孔,且细小孔隙数量和硫酸钠掺量呈正相关关系;硫酸钠能够提高水泥石早期强度,但会降低后期强度;硫酸钠最佳掺量为1.5%,掺量小于1.5%时,水泥石早期强度提高较显著,后期强度降幅较小,在掺量超过1.5%后,水泥石早期强度提高不显著,且后期强度降低较多。     

分散方法对纳米SiO2增强水泥基材料性能的影响

在水泥基材料中掺加纳米SiO2已有一定研究,但由于采用普通的搅拌方法纳米材料在水中不易分散,其增强水泥基材料的性能不明显.采用高速研磨搅拌、高速研磨搅拌+超声波分散等方法对纳米SiO2进行分散,纳米SiOz掺量为水泥质量的O.5%、1%,试验结果表明,采用上述分散方法试块抗压、抗折强度均明显提高.     

纳米SiO2对高性能混凝土力学性能的影响

在混凝土中掺入纳米SiO2制备高性能混凝土,测试其力学性能。结果表明,对于同一种的混凝土,掺不同量的纳米SiO2后均能不同程度地提高混凝土的抗压强度,其中当纳米SiO2掺量为3%时,7 d龄期的混凝土抗压强度增强效果明显,较基准混凝土提高8.4%。