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纳米介孔二氧化硅影响水泥基材料流动性


  纳米介孔二氧化硅是一种无定型白色粉末状无机纳米材料,俗称“超微细白炭黑”,粒径很小,通常约为2060nm.它无毒、无味、无污染,与纳米金属材料相比,其性质稳定,具有良好的化学惰性、生物兼容性,光学通透性等[1].近年来,不仅在科学领域(催化、稳定剂、增强剂、添加剂、吸附剂、光电学、生物学等,甚至在工业领域,纳米二氧化硅已成为纳米材料中的研究焦点.其应用价值颇高,据统计,接近75%的纳米二氧化硅被用于橡胶工业,它可以显著提高橡胶的抗拉强度及抗撕裂性等性能,其改性能力远远强于普通炭黑.另外纳米二氧化硅粒子对波长≤49nm的紫外线的反射率高达70%至80%,将其添加在高分子材料中,可以达到抗紫外线老化和热老化的目的.二氧化硅颗粒粒径大小及其均匀性对产品质量有很大影响,窄粒径分布的单分散纳米二氧化硅的需求量越来越大.但是随着纳米二氧化硅粒子的粒径不断减小,其表面能逐渐增大.当粒径减小到25nm或更小时


  混凝土作为迄今为止全世界应用最为广泛的人造建筑材料,其制造主要依赖于水泥工业,在生产水泥熟料过程中,原料分解及燃料燃烧会排放大量二氧化碳,水泥工业二氧化碳的排放量占总排放量的5%~8%,成为全世界CO2第三大来源。此外,Taylor在20世纪90年代初证实了水泥浆体中存在水化硅酸钙,且其占水化产物体积的50%~70%。因此,越来越多的纳米材料被用于替代水泥并广泛应用于水泥基材料的改性中,如纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米石墨烯和碳纳米管等。在各种纳米材料中纳米二氧化硅应用最为广泛。纳米二氧化硅颗粒由于其火山灰活性降低了浆体中Ca(OH)2的含量及其晶粒尺度,晶核效应促进了C3S及C2S生成C-S-H凝胶,填充效应使其作为纳米填料填充于C-S-H凝胶之间的空隙。因此,纳米二氧化硅的火山灰活性、晶核效应和填充效应能够促进水泥早期水化、改善水泥浆体与骨料的过渡区。


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