更新時間: 2020-05-20
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硅溶膠用于改善水泥基材料性能
水泥基材料是目前應用最為廣泛的建筑材料，但用水泥基材料建成的建筑物，往往在達到設計使用年限之前，就已經出現不同程度的損壞，導致產生巨大的維修、加固、拆除重建費用。為了延長建筑物的使用壽命，不僅要關注水泥基材料的力學性能，還要關注其耐久性，找到可以有效改善水泥基材料性能的方法。
硅酸鹽水泥與水發生水化反應生成一系列的水化產物，水化產物中大量存在的 Ca(OH)2 是造成水泥基材料耐久性下降的主要原因之一。Ca(OH)2 含量的多少和晶粒的大小對水泥基材料的力學性能和耐久性有著重要影響，要提高水泥基材料的性能，應從降低或消耗水化產物 Ca(OH)2入手；通過摻加活性摻合料，可以優化水泥基材料的孔結構、細化 Ca(OH)2 晶粒、減少Ca(OH)2 含量、提高C-S-H 凝膠的含量，從而可以有效的改善水泥基材料的力學性能和耐久性。
研究表明，納米SiO2材料摻加到水泥基材料中，可以促進水泥的水化，填充水化產物C-S-H凝膠之間的結合空隙，改善水泥石與骨料的界面微結構，提高水泥基材料的力學性能及耐久性。但納米粉體材料的比表面積很大，納米顆粒之間極易發生團聚，一旦發生團聚便很難將其進行分散，如果只是將納米粉體材料簡單的摻加到水泥基材料中，納米顆粒將很難發揮其作用。硅溶膠是納米 SiO2 在水中的分散體系，是一種膠體溶液，將納米 SiO2 通過溶膠的方式引入，可以大大提高納米粒子的分散性，更有利于發揮納米粒子對水泥基材料的增強與改性作用。
例如，有報道研究表明：硅溶膠能夠提高水泥硬化漿體的力學性能，并且硅溶膠的加入能有效地降低界面中Ca(OH)2晶體的取向程度，減少界面中Ca(OH)2晶體的數量并細化其尺寸，減小界面過渡區的厚度；不同種類的硅溶膠對水泥漿體的影響不同，因此其最佳摻量也不同；硬化水泥砂漿的強度和耐久性與硅溶膠的摻量以及養護齡期有關，水泥砂漿的早期強度及耐久性隨硅溶膠摻量而逐漸增強；摻入硅溶膠后，水泥漿體中的Ca(OH)2晶體易沿(0001)晶面二維長大，且晶格缺陷明顯減少；與納米SiO2 粉體相比，硅溶膠對水泥漿體的沉積及流變作用更為顯著，能夠更快地加速水泥水化進程，并且能夠更好地改善水泥基材料的力學性能。
硅溶膠屬于無機材料，具有無臭、無味、無化學腐蝕的性質。硅溶膠是納米 SiO2在水中的分散體系，是一種膠體溶液，通過溶膠的方式引入納米SiO2可以大大提高納米粒子的分散性。硅溶膠具有火山灰效應和填充效應，可以與硅酸鹽水泥的水化產物Ca(OH)2進行反應，消耗掉Ca(OH)2的同時生成強度較大的C- S- H 凝膠，提高水泥基材料的力學性能及耐久性。
