為明確納米金屬氧化物對水泥基材料耐久性的改性作用,采用納米Al2O3、MgO、Fe3O4、CuO和Fe2O3等質(zhì)量替代水泥,研究了5種納米金屬氧化物對水泥基材料孔隙率、干燥收縮、滲透系數(shù)和吸水率的影響。結(jié)果表明,納米金屬氧化物能降低水泥基材料的孔隙率、干燥收縮和滲透系數(shù),摻量越大,孔隙率、干燥收縮和滲透系數(shù)的降低率越大,且干燥收縮與孔隙率呈線性關(guān)系。納米Fe2O3和Al2O3能降低水泥基材料的吸水率,但納米Fe3O4、CuO和MgO呈現(xiàn)相反的規(guī)律。綜合發(fā)現(xiàn),納米Fe2O3、Al2O3和MgO能發(fā)揮表面活性效應(yīng),納米Fe3O4和CuO主要以填充作用為主。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

孔隙率與干燥收縮、滲透性能和吸水率的相關(guān)性

水泥基材料水化后，除了形成水化硅酸鈣和氫氧化鈣等水化產(chǎn)物外，更重要的是形成了不同尺寸的孔隙。納米Fe2O3、Al2O3、Fe3O4、CuO、MgO等質(zhì)量替代水泥后，水泥基材料孔隙率的變化規(guī)律見圖1。由圖1可看出，納米Fe2O3、Al2O3、Fe3O4、CuO、MgO等質(zhì)量替代1%、2%、4%水泥后，能明顯降低水泥基材料的孔隙率。養(yǎng)護(hù)齡期為3d且摻量為4%時，納米Fe2O3、Al2O3、Fe3O4、CuO、MgO水泥基材料的孔隙率約比純水泥基材料降低了14.2%、21.2%、16.4%、18.2%、15.3%，其影響大小排序為納米Al2O3>納米CuO>納米Fe3O4>納米MgO>納米Fe2O3，但5種納米金屬氧化物之間的影響不大，僅相差7%。養(yǎng)護(hù)齡期延長至28d后，純水泥基材料和5種納米金屬氧化物水泥基材料的孔隙率均存在降低的趨勢。4%納米Fe2O3、Al2O3、Fe3O4、CuO、MgO水泥基材料的孔隙率約比純水泥基材料降低了12.3%、17.7%、14.8%、14.3%、15.8%，其影響大小排序為納米Al2O3>納米MgO>納米Fe3O4>納米CuO>納米Fe2O3。養(yǎng)護(hù)齡期從3d增加至28d，純水泥基材料的孔隙率降低了25.9%,5種納米金屬氧化物水泥基材料在摻量為4%時約降低了22.3%～26.3%，其中納米MgO的降幅最大。發(fā)生此現(xiàn)象的主要原因是納米金屬氧化物較細(xì)（30nm），比有害孔、多害孔的尺寸小，能填充于凝膠孔中，達(dá)到降低水泥基材料孔隙率的目的。NAZARIAL I等[4]也證實納米Al2O3能夠降低混凝土的孔隙率，即使納米Al2O3的晶種不同，仍表現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律。YAZDI N ADDOLI等[11]通過SEM測試發(fā)現(xiàn)，納米Fe2O3能填充于凝膠孔中，促進(jìn)氫氧化鈣和水化硅酸鈣的形成。MADANDOUST RAHMAT等[12]研究亦發(fā)現(xiàn)摻入納米Fe2O3能提高砂漿的孔隙率，且發(fā)現(xiàn)納米CuO的摻入也能降低砂漿的孔隙率。另外，由于納米Al2O3能夠參與水泥的水化，形成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣等水化產(chǎn)物，從而增強(qiáng)水泥基材料的粘結(jié)力，降低其孔隙率。納米MgO與納米Al2O3類似，在Ca(OH)2的激發(fā)下，形成具有體積膨脹的Mg(OH)2，由于無側(cè)限約束，因此對水泥基材料孔隙率的降幅較納米Al2O3差。納米Fe2O3、Fe3O4、CuO不能參與水泥的二次水化反應(yīng)，但顆粒細(xì)吸附強(qiáng)，可在水泥基材料中形成位壘差促進(jìn)水泥顆粒的水化。另外，由于極細(xì)的納米金屬氧化物顆粒能發(fā)揮填充作用，進(jìn)而提高了水泥基材料的密實度，降低其孔隙率。3.2 干燥收縮

納米金屬氧化物對水泥基材料干燥收縮的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米CuO改性水泥基材料力學(xué)與耐久性的試驗研究[J]. 吳福飛,趙振華,董雙快,劉春梅,周開州.  水資源與水工程學(xué)報. 2019(04)
[2]納米SiO2與粉煤灰的增強(qiáng)效應(yīng)對透水混凝土性能的影響[J]. 荀永寧,馮澤慧,巫廣義,王曙光.  南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]納米金屬氧化物混凝土的沖擊力學(xué)性能研究[J]. 彭光,許金余,白二雷,朱靖塞,孟博旭.  建筑科學(xué). 2019(01)



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