纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

3.0 闻远设计 2025-02-16 61 4 17.98KB 3 页 5光币

纳米 CaCO3 对水泥基材料性能与结构的影响
及机理
　 　 中图分类号：TU528　文献标识码：A
　 　 纳米技术是在 20 世纪末逐渐发展起来的前沿交叉性的新兴学科.如今，该技术已经渗透到
诸多领域，建筑　 　材料　 　领域就是其中之一.通过对传统建筑　 　材料　 　的改性表明该技术具有很大的应用
潜力和前景[1-3].纳米颗粒因其尺度在纳米范围，从而具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效
应及宏观量子隧道效应[4]，具有传统材料所不具备的一些新特性.
　 　 纳米 CaCO3 是目前最大宗也是最廉价的纳米材料之一，其价格约只有纳米 SiO2 的十分之
一[5].目前国内外学者对纳米 SiO2 在水泥基材料中的应用有较多研究，而对纳米 CaCO3 的研究
相对较少.王冲等[6]研究了纳米颗粒在水泥基材料中应用的可行性.黄政宇等[7]研究了纳米
CaCO3 对超高性能混凝土的性能影响，研究表明掺入纳米 CaCO3 能促进水化反应，使超高性
能混凝土的流动性下降，能提高超高性能混凝土的抗压强度及抗折强度.Sato 等[8]采用传导量
热法发现，纳米 CaCO3 的掺入可以显著加快早期的水化反应，且掺量越多加快效果越明
显.Detwiler 和Tennis[9]发现，在水泥水化过程中，石灰石粉颗粒会成为成核的场所，增加了水
化产物 C-S-H 凝胶沉淀在石灰石粉颗粒上的概率，加快了水泥石中 C3S 的水化.本文通过超声
波分散方式将纳米 CaCO3 掺入水泥基材料中，研究其对水泥基材料性能和结构的影响，并进
一步通过 XRD 和SEM 分析纳米 CaCO3 对水泥基材料的影响作用机理，以期为纳米 CaCO3 在
水泥基材料的工程应用提供理论基础.
　 　 1 原材料与方法
　 　 1.1 原材料
　 　 水泥为 P?O42.5R 普通硅酸盐水泥，由重庆天助水泥有限公司生产，化学成分见表 1；细集
料为岳阳产中砂，细度模数为 2.48；高效减水剂为重庆三圣特种建材股份有限公司生产的聚羧
酸系高效减水剂，固含量为 33%；纳米 CaCO3 由北京博宇高科新材料技术有限公司生产，表
现为亲水性，部分技术指标列于表 2，扫描电镜图见图 1，X射线衍射结果见图 2.
　 　 1.2 试验方法
　 　 1.2.1 纳米 CaCO3 分散方式
　 　 根据前期试验验证，超声波分散方式对纳米 CaCO3 有更好的分散效果.制备水泥砂浆试件
时，将减水剂和纳米 CaCO3 加入水中，超声波分散 10　min，再手工搅拌 2　min，以待测试.
　 　 1.2.2 表观密度
　 　 水泥浆体表观密度试验采用水泥净浆，水胶比为0.29，减水剂掺量为胶凝材料质量的
0.15%，纳米 CaCO3 掺量分别为胶凝材料质量的 0.5%，1.5%，2.5%.试验所采用容器为1　L 的
广口瓶，采用水泥净浆搅拌机制样，放在振动台上振捣密实.
　 　 1.2.3 流动性测试及成型
　 　 流动度试验按照 GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行；力学性能试验按照
GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行.将水泥和砂在搅拌机中搅拌 90　s，再将分散有
纳米 CaCO3 和减水剂的溶液倒入干料中搅拌 90　s.采用 40　mm×40　mm×160　mm 三联钢模成
型，1　d 后脱模，在温度为（20±2 　℃）的饱和石灰水中养护至相应龄期.水泥砂浆试件的配合比
见表 3，其中纳米 CaCO3 和聚羧酸减水剂以胶凝材料的质量百分比掺入.
　 　 1.2.4 微观测试试验

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纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理　　中图分类号：TU528　文献标识码：A　　纳米技术是在20世纪末逐渐发展起来的前沿交叉性的新兴学科.如今，该技术已经渗透到诸多领域，建筑　　材料　　领域就是其中之一.通过对传统建筑　　材料　　的改性表明该技术具有很大的应用潜力和前景[1-3].纳米颗粒因其尺度在纳米范围，从而具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应[4]，具有传统材料所不具备的一些新特性.　　纳米CaCO3是目前最大宗也是最廉价的纳米材料之一，其价格约只有纳米SiO2的十分之一[5].目前国内外学者对纳米SiO2在水泥基材料中的应用有较多研究，而对纳米CaCO...

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