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怎样以较低的成本来提高防水砂浆的抗渗等性能?

发布时间:2019-11-01 阅读:88

    随着科技的发展,纳米技术与混凝土材料科学的融合,给新型特种建材的发展提供了新的思路和方法,美国国家自然科学基金委员会结构材料和力学处将纳米材料在建筑工程中的应用研究列入了重点研究方向。纳米黏土是一种典型的纳米材料,并且价格低廉,纳米黏土与混凝土材料有很好的相容性,在混凝土中掺入纳米黏土能够显著提高基体的性能。本研究通过添加纳米黏土对普通防水砂浆进行改性,以较低的成本来提高防水砂浆的抗渗性能。

    用标准水泥砂浆作为试验基材,在此基础上通过掺加不同含量的纳米黏土来制备改性防水砂浆,并与标准水泥砂浆进行对比。通过对改性防水砂浆和标准水泥砂浆的力学性能和抗渗性能进行测试来分析研究纳米黏土在改性防水砂浆中的作用。

    随着纳米黏土掺量的提高,改性防水砂浆的抗压抗折强度和抗渗性能明显提高,但当其掺量超过0.4%后,改性防水砂浆在28 d龄期时的力学性能反而有所下降,抗渗压力值也下降。这说明在合理掺量范围内,纳米黏土能够有效改善防水砂浆的性能,使其更适宜在严酷环境下服役。

    纳米黏土是一种多层叠合片状结构的材料,由两层硅氧四面体夹杂一层铝氧八面体构成,纳米材料一般都具有极大的比表面积和表面能,因此分散的纳米黏土在拌入砂浆后能够充分吸附在水泥和砂的表面。与粉煤灰的微集料效应类似,纳米黏土的“纳集料效应”不仅能填充大孔径的多害孔,还能够填充小孔径的微害孔,使得砂浆内部体系更加密实。

    另外,组成纳米黏土的铝氧八面体中的铝离子极易被周围水泥水化环境中的低价阳离子(如钙、钾、钠等)代替,因此纳米黏土表面会呈现出负电荷,由于异种电荷相互吸引,所以水泥水化环境中游离的钙离子会以吸附在水泥和砂表面的纳米黏土为模板,并与游离的硅形成水化硅酸钙凝胶(C─S─H),水化硅酸钙凝胶是水泥水化的主要产物,其直接影响水泥砂浆的性能,经纳米黏土模板聚合效应生成的凝胶比普通砂浆中的凝胶明显规整,因此,通过纳米黏土改性的水泥砂浆强度也会明显提高。

    然而,随着纳米黏土掺量的增加,改性防水砂浆性能反而有所降低,这主要归因于纳米黏土的吸水性。吸水性也是其负电性的一种表现,极性的水分子在负电荷的吸引下,吸附并嵌插在纳米黏土之间,使得本来紧密排列的阵列间距被撑开,这在宏观上即表现为体积增大。纳米黏土在水泥水化初期,会吸收大量自由水并将其转化为自身的结合水,当砂浆终凝以后,水泥颗粒持续水化,此时纳米黏土中的自由水会由于压力差而被水泥吸收以供其持续水化,而纳米黏土则由于失水而体积减少,并在其与砂浆体界面形成缝隙甚至通缝,从而使砂浆性能下降。

 





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