水泥基材料的纳米改性机理研究
发布时间：2021-11-11 12:38
水泥基材料是目前用量最大的人工材料,广泛应用于大型基础设施的建设。但水泥基材料具有自重偏大,抗拉强度低,脆性大等缺点,而且水泥产业往往伴随着高能耗和高排放,研究水泥基材料的性能改性具有重要的科学和工程意义。纳米材料与技术的发展,为研究和改性传统水泥基材料提供了新的途径和手段。事实上,作为水泥基材料主要粘结相的C–S–H的颗粒尺寸为纳米尺度。纳米材料由于其独特的物理化学性质,可以有效改善水泥基材料的宏观性能,但纳米材料改性水泥的内在机理研究尚不完善,本文对纳米材料改性水泥的机理进行了系统研究,主要内容如下:纳米材料对C–S–H形貌与结构的调控。选取了四种不同性质的纳米材料（零维的纳米TiO2和纳米SiO2,一维的CNT（Carbon nanotube）和二维的GO（Graphene oxide））,通过Na2SiO3·9H2O和Ca（NO3）2·4H2O的复分解反应法制备出了纯相C–S–H和纳米材料改性C–S–H。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
F-S模型中C-S一层间孔示意图[}sa7
的初级胶体颗粒组成尺寸为 5.6nm 的球形团簇。其中初级胶体的尺寸（2.2nm）对应于 Jennite 最大的晶格尺寸。球形团簇根据不同的堆积密度组成高密度 C–S–H 和低密度 C–S–H。低密度 C–S–H 的孔隙率为 37%，模量为 22GPa，高密度 C–S–H 的孔隙率为 24%，模量 29GPa。该模型能够解释 C–S–H 的形貌和力学性能，但是在预测吸附性能方面存在局限性。由于CM-I模型无法区分胶体中的可逆吸附和不可逆吸附，Jennings等[60]基于水泥石的等温吸附实验结果对CM-I模型进行了修正，得到CM-II模型，如图1-4(b)所示。该模型结合了 F-S 模型，将 C–S–H 的层状特性带入到 CM-I 模型中。其中C–S–H 凝胶的基本胶体单元为砖形颗粒，类似于 Tobermorite 和 Jennite 的层状结构。通过胶体单元的堆积，伴随着产生大凝胶孔（LGP，3-12nm）和小凝胶孔（SGP，1-3nm），孔隙中由水填充。在外加应力的作用下，会导致胶体单元的重新排布，进而改变凝胶的孔径分布。此外，干燥，加热和老化都会导致其中大凝胶孔的数量减少。该模型的提出能够较好地解释硬化水泥浆的干燥收缩，徐变和冻融破坏等耐久性问题。
‘愉冶户
本文编号：3488870
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
F-S模型中C-S一层间孔示意图[}sa7
的初级胶体颗粒组成尺寸为 5.6nm 的球形团簇。其中初级胶体的尺寸（2.2nm）对应于 Jennite 最大的晶格尺寸。球形团簇根据不同的堆积密度组成高密度 C–S–H 和低密度 C–S–H。低密度 C–S–H 的孔隙率为 37%，模量为 22GPa，高密度 C–S–H 的孔隙率为 24%，模量 29GPa。该模型能够解释 C–S–H 的形貌和力学性能，但是在预测吸附性能方面存在局限性。由于CM-I模型无法区分胶体中的可逆吸附和不可逆吸附，Jennings等[60]基于水泥石的等温吸附实验结果对CM-I模型进行了修正，得到CM-II模型，如图1-4(b)所示。该模型结合了 F-S 模型，将 C–S–H 的层状特性带入到 CM-I 模型中。其中C–S–H 凝胶的基本胶体单元为砖形颗粒，类似于 Tobermorite 和 Jennite 的层状结构。通过胶体单元的堆积，伴随着产生大凝胶孔（LGP，3-12nm）和小凝胶孔（SGP，1-3nm），孔隙中由水填充。在外加应力的作用下，会导致胶体单元的重新排布，进而改变凝胶的孔径分布。此外，干燥，加热和老化都会导致其中大凝胶孔的数量减少。该模型的提出能够较好地解释硬化水泥浆的干燥收缩，徐变和冻融破坏等耐久性问题。
‘愉冶户
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