课题组在《Journal of the American Ceramic Society》发表论文: 纳米硅对C3A/C3S水化的物理化学影响
来源:   发表日期:2020-09-12


近日,课题组侯鹏坤副教授在行业顶级期刊《Journal of the American Ceramic Society》发表全文(P. Hou, X. Wang, X. Cheng et al., Physicochemical effects of nanosilica on C3A/C3S hydration, J Am Ceram Soc. 2020;00:1–14.),揭示纳米硅对C3A/C3S水化的物理化学影响。

先进水泥基材料的优势在于其可调节的水化、硬化过程,以满足不同的社会及环境需要。纳米硅作为硅基辅助性胶凝材料,其加入将促进水泥水化,提高水泥基材料宏观性能。目前关于纳米硅对水泥水化研究多集中于其对主要矿相硅酸三钙(C3S)水化影响。然而,有关纳米硅对其他水泥矿物水化研究却较为匮乏。本研究报道了纳米硅对铝酸三钙(C3A)水化的影响,提出了纳米硅调控水泥水化的新机制。研究发现:

(1) 纳米硅的加入将降低C3A-石膏体系水化放热速率,延缓石膏的消耗及钙矾石的生成。并且,通过定量XRD和水化热结果发现,该阻碍现象不仅发生于C3A-石膏体系,同时也发生于C3S-C3A-石膏模拟水泥体系。

(2) 通过Zeta电位实验结果可见,吸附大量正离子的C3A颗粒表面电荷将随石膏的加入而降低,并且C3A-石膏体系电荷将随着纳米硅的加入进一步下降。该现象表明,负电荷的纳米硅颗粒将通过静电桥接效应吸附于正电荷的C3A颗粒表面,压缩扩散层,降低ζ电势。同时,吸附于C3A表面的纳米硅颗粒将占据C3A的溶解位点及钙矾石成核位点,进而阻碍C3A体系水化。

纳米硅影响C3A水化的作用机理示意图

该研究揭示了纳米硅对C3A水化的抑制作用,强调了静电效应在水化过程中发挥的重要作用,并为未来进一步调控纳米硅在水泥基材料中的应用提供了新思路。

本研究获得国家自然科学基金51672107,国家重点研发计划2016YFE0206100,济南市“一事一议人才计划”等项目支持。程新教授是文章通讯作者。


原文链接https://doi.org/10.1111/jace.17364






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